CN204066105U - 一种嵌入式系统全双工rs232串口扩展器 - Google Patents

Abstract

一种嵌入式系统全双工RS232串口扩展器，包括一台主机、一条RS232串口A电缆、一条RS232串口B电缆、一条RS232串口C电缆、一条RS232串口D电缆和一条电源电缆，主机的一个侧面设有RS232串口A插座、RS232串口B插座、RS232串口C插座、RS232串口D插座；主机的另一个侧面设有电源插座；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由单片机控制器系统、接收数据线多路切换译码电路、发送数据线多路切换译码电路、串口接收转换电路、串口发送转换电路和多串口输出电路组成。本实用新型将单片机的单一UART串口扩展成多个RS232串口，为多串口的需求场合提供了一种方便合理、通信可靠的方案。

Description

一种嵌入式系统全双工RS232串口扩展器

技术领域

本实用新型涉及串口扩展技术领域，特别是涉及全双工RS232串口扩展。

背景技术

在嵌入式系统设计与开发中，单片机的串行通信是一种广泛应用于各个应用系统的通信方式。随着单片机技术的不断发展, 特别是网络技术在测控领域的广泛应用, 由单片机构成的多机网络测控系统已成为单片机技术发展的一个方向。单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制，而形成了向以网络为核心的分布式多点系统发展的趋势，其中串口通信联网是其中重要的形式之一。由于RS232串口通信简单易实现，大多数嵌入式外围设备比如微型打印机、液晶显示器、传感器等都做成串口通信的形式。但是，目前市场上大多数单片机都只有一个串行接口, 这种情况极大限制了这些单片机的进一步应用，而现有的串口扩展技术存在着通信不可靠问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种嵌入式系统全双工RS232串口扩展器，该扩展器实现将单片机的单一UART串口扩展成多个RS232串口，为多串口的需求场合提供了一种更加方便合理、通信可靠的解决方案。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

所述的一种嵌入式系统全双工RS232串口扩展器，包括一台主机、一条RS232串口A电缆、一条RS232串口B电缆、一条RS232串口C电缆、一条RS232串口D电缆和一条电源电缆。主机有一个长方形外壳，主机的一个侧面设有RS232串口A插座、RS232串口B插座、RS232串口C插座、RS232串口D插座，RS232串口A插座与RS232串口A电缆相连，RS232串口B插座与RS232串口B电缆相连，RS232串口C插座与RS232串口C电缆相连，RS232串口D插座与RS232串口D电缆相连；主机的另一个侧面设有电源插座，该电源插座与电源电缆相连；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由单片机控制器系统、接收数据线多路切换译码电路、发送数据线多路切换译码电路、串口接收转换电路、串口发送转换电路和多串口输出电路组成。电路板上的连接器J1、连接器J2、连接器J3、连接器J4分别与主机外壳的RS232串口A插座、RS232串口B插座、RS232串口C插座、RS232串口D插座相连，电路板的VCC以及GND与主机外壳的电源插座相连。

所述的单片机控制器系统由单片机U1、晶振Y1、电阻R1、电容C1、电容C2、电容C3组成，单片机U1的管脚18经电容C2与地线GND相连，单片机U1的管脚19经电容C1与地线GND相连，单片机U1的管脚9经电容C3与电源VCC相连，单片机U1的管脚9经电阻R1与地线GND相连。

所述的接收数据线多路切换译码电路即多路切换模拟开关器件U3，多路切换模拟开关器件U3的管脚6与地线GND相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚3与单片机U1的管脚10相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚9与单片机U1的管脚3相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚10与单片机U1的管脚2相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚11与单片机U1的管脚1相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚13与串口转换芯片U5的管脚14相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚14与串口转换芯片U5的管脚7相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚15与串口转换芯片U4的管脚14相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚12与串口转换芯片U4的管脚7相连。

所述的发送数据线多路切换译码电路即多路切换模拟开关器件U2，多路切换模拟开关器件U2的管脚6与地线GND相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚3与单片机U1的管脚11相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚9与单片机U1的管脚3相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚10与单片机U1的管脚2相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚11与单片机U1的管脚1相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚13与串口转换芯片U5的管脚13相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚14与串口转换芯片U5的管脚8相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚15与串口转换芯片U4的管脚13相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚12与串口转换芯片U4的管脚8相连。

所述的串口接收转换电路由串口转换芯片串口转换芯片U5、电容C6、电容C7、电容C10、电容C11组成，电容C6跨接在串口转换芯片U5的管脚4、管脚5之间，电容C7跨接在串口转换芯片U5的管脚1、管脚3之间，电容C10跨接在串口转换芯片U5的管脚6、管脚15之间，电容C11跨接在串口转换芯片U5的管脚2、管脚16之间，串口转换芯片U5的管脚16与电源VCC相连，串口转换芯片U5的管脚13与多路切换模拟开关器件U2的管脚13相连，串口转换芯片U5的管脚8与多路切换模拟开关器件U2的管脚14相连，串口转换芯片U5的管脚14与多路切换模拟开关器件U3的管脚13相连，串口转换芯片U5的管脚7与多路切换模拟开关器件U3的管脚14相连。 

所述的串口发送转换电路由串口转换芯片U4、电容C4、电容C5、电容C8、电容C9组成，电容C4跨接在串口转换芯片U4的管脚4、管脚5之间，电容C5跨接在串口转换芯片U4的管脚1、管脚3之间，电容C8跨接在串口转换芯片U4的管脚6、管脚15之间，电容C9跨接在串口转换芯片U4的管脚2、管脚16之间，串口转换芯片U4的管脚16与电源VCC相连，串口转换芯片U4的管脚13与多路切换模拟开关器件U2的管脚15相连，串口转换芯片U4的管脚8与多路切换模拟开关器件U2的管脚12相连，串口转换芯片U4的管脚14与多路切换模拟开关器件U3的管脚15相连，串口转换芯片U4的管脚7与多路切换模拟开关器件U3的管脚12相连。

所述的多串口输出电路由连接器J1、连接器J2、连接器J3、连接器J4组成，连接器J1的管脚1与串口转换芯片U4的管脚10相连，连接器J1的管脚2与串口转换芯片U4的管脚9相连，连接器J2的管脚1与串口转换芯片U4的管脚11相连，连接器J2的管脚2与串口转换芯片U4的管脚12相连，连接器J3的管脚1与串口转换芯片U5的管脚10相连，连接器J3的管脚2与串口转换芯片U5的管脚9相连，连接器J4的管脚1与串口转换芯片U5的管脚11相连，连接器J4的管脚2与串口转换芯片U5的管脚12相连。

本实用新型所述的串口转换芯片U4、串口转换芯片U5的型号是MAX3232，所述的多路切换模拟开关器件U2、多路切换模拟开关器件U3的型号是74HC4051。

所述的单片机控制器系统通过接收数据线多路切换译码电路、发送数据线多路切换译码电路进行通道的选择，同时打开通信串口的发送与接收回路，经过串口转换电路将单片机的UART转换为RS232信号逻辑电平，从而完成了全双工的RS232通信。本实用新型采用两片MAX3232串口转换芯片，将一个单片机UART扩展成了4个RS232串口，可同时将4个RS232串口外部设备挂在同一个计算机上，MAX3232具有全双工功能，且通信稳定可靠。

附图说明

图1为本实用新型的主机结构示意图。

图2为本实用新型的原理框图。

图3为本实用新型的电路原理图。

附图1中的部件标号为：1为主机，2为电源插座，3为电源电缆，4为RS232串口A插座，5为RS232串口A电缆，6为RS232串口B插座，7为RS232串口B电缆，8为RS232串口C插座，9为RS232串口C电缆，10为RS232串口D插座，11为RS232串口D电缆。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例

见图1、图2、图3，一种嵌入式系统全双工RS232串口扩展器，包括一台主机1、一条RS232串口A电缆5、一条RS232串口B电缆7、一条RS232串口C电缆9、一条RS232串口D电缆10和一条电源电缆3。主机1有一个长方形外壳，主机1的一个侧面设有RS232串口A插座4、RS232串口B插座6、RS232串口C插座8、RS232串口D插座10，RS232串口A插座4与RS232串口A电缆5相连，RS232串口B插座6与RS232串口B电缆7相连，RS232串口C插座8与RS232串口C电缆9相连，RS232串口D插座10与RS232串口D电缆11相连；主机1的另一个侧面设有电源插座2，该电源插座2与电源电缆3相连；主机1外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由单片机控制器系统、接收数据线多路切换译码电路、发送数据线多路切换译码电路、串口转换电路、串口转换电路和多串口输出电路组成。电路板上的连接器J1、连接器J2、连接器J3、连接器J4分别与主机1外壳的RS232串口A插座4、RS232串口B插座6、RS232串口C插座8、RS232串口D插座10相连，电路板的VCC以及GND与主机1外壳的电源插座2相连。

所述的单片机控制器系统由单片机U1、晶振Y1、电阻R1、电容C1、电容C2、电容C3组成，单片机U1的管脚18经电容C2与地线GND相连，单片机U1的管脚19经电容C1与地线GND相连，单片机U1的管脚9经电容C3与电源VCC相连，单片机U1的管脚9经电阻R1与地线GND相连。

所述的接收数据线多路切换译码电路即多路切换模拟开关器件U3，多路切换模拟开关器件U3的管脚6与地线GND相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚3与单片机U1的管脚10相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚9与单片机U1的管脚3相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚10与单片机U1的管脚2相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚11与单片机U1的管脚1相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚13与串口转换芯片U5的管脚14相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚14与串口转换芯片U5的管脚7相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚15与串口转换芯片U4的管脚14相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚12与串口转换芯片U4的管脚7相连。

所述的发送数据线多路切换译码电路即多路切换模拟开关器件U2，多路切换模拟开关器件U2的管脚6与地线GND相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚3与单片机U1的管脚11相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚9与单片机U1的管脚3相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚10与单片机U1的管脚2相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚11与单片机U1的管脚1相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚13与串口转换芯片U5的管脚13相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚14与串口转换芯片U5的管脚8相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚15与串口转换芯片U4的管脚13相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚12与串口转换芯片U4的管脚8相连。

所述的串口接收转换电路由串口转换芯片串口转换芯片U5、电容C6、电容C7、电容C10、电容C11组成，电容C6跨接在串口转换芯片U5的管脚4、管脚5之间，电容C7跨接在串口转换芯片U5的管脚1、管脚3之间，电容C10跨接在串口转换芯片U5的管脚6、管脚15之间，电容C11跨接在串口转换芯片U5的管脚2、管脚16之间，串口转换芯片U5的管脚16与电源VCC相连，串口转换芯片U5的管脚13与多路切换模拟开关器件U2的管脚13相连，串口转换芯片U5的管脚8与多路切换模拟开关器件U2的管脚14相连，串口转换芯片U5的管脚14与多路切换模拟开关器件U3的管脚13相连，串口转换芯片U5的管脚7与多路切换模拟开关器件U3的管脚14相连。 

所述的串口发送转换电路由串口转换芯片U4、电容C4、电容C5、电容C8、电容C9组成，电容C4跨接在串口转换芯片U4的管脚4、管脚5之间，电容C5跨接在串口转换芯片U4的管脚1、管脚3之间，电容C8跨接在串口转换芯片U4的管脚6、管脚15之间，电容C9跨接在串口转换芯片U4的管脚2、管脚16之间，串口转换芯片U4的管脚16与电源VCC相连，串口转换芯片U4的管脚13与多路切换模拟开关器件U2的管脚15相连，串口转换芯片U4的管脚8与多路切换模拟开关器件U2的管脚12相连，串口转换芯片U4的管脚14与多路切换模拟开关器件U3的管脚15相连，串口转换芯片U4的管脚7与多路切换模拟开关器件U3的管脚12相连。

所述的多串口输出电路由连接器J1、连接器J2、连接器J3、连接器J4组成，连接器J1的管脚1与串口转换芯片U4的管脚10相连，连接器J1的管脚2与串口转换芯片U4的管脚9相连，连接器J2的管脚1与串口转换芯片U4的管脚11相连，连接器J2的管脚2与串口转换芯片U4的管脚12相连，连接器J3的管脚1与串口转换芯片U5的管脚10相连，连接器J3的管脚2与串口转换芯片U5的管脚9相连，连接器J4的管脚1与串口转换芯片U5的管脚11相连，连接器J4的管脚2与串口转换芯片U5的管脚12相连。

本实用新型所述的串口转换芯片U4、串口转换芯片U5的型号是MAX3232，所述的多路切换模拟开关器件U2、多路切换模拟开关器件U3的型号是74HC4051。

Claims (2)

1.一种嵌入式系统全双工RS232串口扩展器，包括一台主机、一条RS232串口A电缆、一条RS232串口B电缆、一条RS232串口C电缆、一条RS232串口D电缆和一条电源电缆，其特征是：主机有一个长方形外壳，主机的一个侧面设有RS232串口A插座、RS232串口B插座、RS232串口C插座、RS232串口D插座，RS232串口A插座与RS232串口A电缆相连，RS232串口B插座与RS232串口B电缆相连，RS232串口C插座与RS232串口C电缆相连，RS232串口D插座与RS232串口D电缆相连；主机的另一个侧面设有电源插座，该电源插座与电源电缆相连；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由单片机控制器系统、接收数据线多路切换译码电路、发送数据线多路切换译码电路、串口接收转换电路、串口发送转换电路和多串口输出电路组成；电路板上的连接器J1、连接器J2、连接器J3、连接器J4分别与主机外壳的RS232串口A插座、RS232串口B插座、RS232串口C插座、RS232串口D插座相连，电路板的VCC以及GND与主机外壳的电源插座相连。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式系统全双工RS232串口扩展器，其特征是：所述的单片机控制器系统由单片机U1、晶振Y1、电阻R1、电容C1、电容C2、电容C3组成，单片机U1的管脚18经电容C2与地线GND相连，单片机U1的管脚19经电容C1与地线GND相连，单片机U1的管脚9经电容C3与电源VCC相连，单片机U1的管脚9经电阻R1与地线GND相连；所述的接收数据线多路切换译码电路即多路切换模拟开关器件U3，多路切换模拟开关器件U3的管脚6与地线GND相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚3与单片机U1的管脚10相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚9与单片机U1的管脚3相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚10与单片机U1的管脚2相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚11与单片机U1的管脚1相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚13与串口转换芯片U5的管脚14相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚14与串口转换芯片U5的管脚7相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚15与串口转换芯片U4的管脚14相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚12与串口转换芯片U4的管脚7相连；所述的发送数据线多路切换译码电路即多路切换模拟开关器件U2，多路切换模拟开关器件U2的管脚6与地线GND相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚3与单片机U1的管脚11相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚9与单片机U1的管脚3相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚10与单片机U1的管脚2相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚11与单片机U1的管脚1相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚13与串口转换芯片U5的管脚13相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚14与串口转换芯片U5的管脚8相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚15与串口转换芯片U4的管脚13相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚12与串口转换芯片U4的管脚8相连；所述的串口接收转换电路由串口转换芯片串口转换芯片U5、电容C6、电容C7、电容C10、电容C11组成，电容C6跨接在串口转换芯片U5的管脚4、管脚5之间，电容C7跨接在串口转换芯片U5的管脚1、管脚3之间，电容C10跨接在串口转换芯片U5的管脚6、管脚15之间，电容C11跨接在串口转换芯片U5的管脚2、管脚16之间，串口转换芯片U5的管脚16与电源VCC相连，串口转换芯片U5的管脚13与多路切换模拟开关器件U2的管脚13相连，串口转换芯片U5的管脚8与多路切换模拟开关器件U2的管脚14相连，串口转换芯片U5的管脚14与多路切换模拟开关器件U3的管脚13相连，串口转换芯片U5的管脚7与多路切换模拟开关器件U3的管脚14相连；所述的串口发送转换电路由串口转换芯片U4、电容C4、电容C5、电容C8、电容C9组成，电容C4跨接在串口转换芯片U4的管脚4、管脚5之间，电容C5跨接在串口转换芯片U4的管脚1、管脚3之间，电容C8跨接在串口转换芯片U4的管脚6、管脚15之间，电容C9跨接在串口转换芯片U4的管脚2、管脚16之间，串口转换芯片U4的管脚16与电源VCC相连，串口转换芯片U4的管脚13与多路切换模拟开关器件U2的管脚15相连，串口转换芯片U4的管脚8与多路切换模拟开关器件U2的管脚12相连，串口转换芯片U4的管脚14与多路切换模拟开关器件U3的管脚15相连，串口转换芯片U4的管脚7与多路切换模拟开关器件U3的管脚12相连；所述的多串口输出电路由连接器J1、连接器J2、连接器J3、连接器J4组成，连接器J1的管脚1与串口转换芯片U4的管脚10相连，连接器J1的管脚2与串口转换芯片U4的管脚9相连，连接器J2的管脚1与串口转换芯片U4的管脚11相连，连接器J2的管脚2与串口转换芯片U4的管脚12相连，连接器J3的管脚1与串口转换芯片U5的管脚10相连，连接器J3的管脚2与串口转换芯片U5的管脚9相连，连接器J4的管脚1与串口转换芯片U5的管脚11相连，连接器J4的管脚2与串口转换芯片U5的管脚12相连；所述的串口转换芯片U4、串口转换芯片U5的型号是MAX3232，所述的多路切换模拟开关器件U2、多路切换模拟开关器件U3的型号是74HC4051。