CN211956465U - 一种支持ttl和rs232双电平串口扩展电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种支持TTL和RS232双电平串口扩展电路，包括以下：串口屏、RS232电平用户主板和TTL电平用户主板；所述串口屏包括串口屏CPU、二选一电路和电平转换芯片；将串口屏CPU的串口扩展为两路串口，分别用于RS232电平标准接口和TTL电平标准接口；通过电平转换芯片实现TTL电平与RS232电平的相互转换；通过二选一电路实现两路接收信号的选择。本实用新型提供的有益效果是：使串口屏支持RS232和TTL两种标准电平的同时，还提高了通讯距离，保证了电路长线传输通讯的可靠性；电路结构简单、成本低，具有很高的实际应用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及串口电路领域，尤其涉及一种支持TTL和RS232双电平串口扩展电路。
背景技术
RS-232串行数据接口标准是由电子工业协会(EIA)制订并发布，是通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232接口被定义为一种增加通讯距离的串行通讯方法，同时作为工业标准以保证不同厂家产品之间的兼容。
标准规定RS-232信号在正负电平之间摆动。在发送逻辑‘0’时，发送端驱动器输出正电压在+5V～+15V；在发送逻辑‘1’时，发送端驱动器输出负电压在-5V～-15V。接收器的工作电压在+3～+12V与-3～-12V。
由上述描述可见，RS232标准采用的是负逻辑，通过增加信号阈值电压来实现增加通讯距离的目的。按照RS232标准上述规定参数，通常传输距离可以达到10米以上。
目前串口屏为了能够适应不同接口电平的用户主板，通常采用异或门74HC86设计支持TTL和RS232双电平的串口电路，通过一个跳线就可以在一个串口上输出不同电平标准的信号，适配不同接口类型的用户主板。该方法具有成本低廉、结构简单的特点，目前广泛应用于串口屏行业。
但采用异或门74HC86设计支持TTL和RS232双电平的串口电路，由于设计结构的缺陷，并不能实现远距离传输，通常传输距离在50cm以内。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种支持TTL和RS232双电平串口扩展电路，包括以下：
串口屏、RS232电平用户主板和TTL电平用户主板；所述串口屏包括串口屏CPU、二选一电路和电平转换芯片；
所述串口屏CPU的串口发送端TXD1脚与所述电平转换芯片的TIN脚电性连接；
所述串口屏CPU的串口发送端TXD1脚还与所述TTL电平用户主板的串口接收端RXD3脚电性连接；
所述电平转换芯片的TOUT脚与所述RS232电平用户主板的串口接收端RXD2电性连接；
所述RS232电平用户主板的串口发送端TXD2脚与所述电平转换芯片的RIN脚电性连接；
所述电平转换芯片的ROUT脚与所述二选一电路的ROUT1电性连接；
所述TTL电平用户主板的串口发送端TXD3与所述二选一电路的ROUT2脚电性连接；
所述二选一电路的ROUT1脚信号和ROUT2脚信号，同一时刻仅有其中一路信号与所述串口屏CPU的串口接收端RXD1电性连接。
进一步地，所述串口屏CPU的串口接收端RXD1和串口发送端TXD1均为TTL电平。
进一步地，所述电平转换芯片的TIN脚信号，转换为RS232标准信号后，由所述电平转换芯片的TOUT脚输出。
所述电平转换芯片的RIN脚信号，转换为标准TTL电平后，经由所述电平转换芯片的ROUT脚输出。
本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：使串口屏支持RS232和TTL两种标准电平的同时，还提高了通讯距离，保证了电路长线传输通讯的可靠性；电路结构简单、成本低，具有很高的实际应用价值。
附图说明
图1是本实用新型一种支持TTL和RS232双电平串口扩展电路的原理图；
图2是传统采用异或门74HC86设计支持TTL和RS232双电平的串口电路。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种支持TTL和RS232双电平串口扩展电路，包括以下：
串口屏、RS232电平用户主板4和TTL电平用户主板5；所述串口屏包括串口屏CPU1、二选一电路2和电平转换芯片3；
本实用新型实施例中，电平转换芯片型号为SP232；二选一电路芯片型号为74HC157；本领域技术人员可根据实际情况选择其他型号；
所述串口屏CPU1的串口发送端TXD1脚与所述电平转换芯片3的TIN脚电性连接；
所述串口屏CPU1的串口发送端TXD1脚还与所述TTL电平用户主板5的串口接收端RXD3脚电性连接；
所述电平转换芯片3的TOUT脚与所述RS232电平用户主板4的串口接收端RXD2电性连接；
所述RS232电平用户主板4的串口发送端TXD2脚与所述电平转换芯片3的RIN脚电性连接；
所述电平转换芯片3的ROUT脚与所述二选一电路2的ROUT1电性连接；
所述TTL电平用户主板5的串口发送端TXD3与所述二选一电路2的ROUT2脚电性连接；
所述二选一电路2的ROUT1脚信号和ROUT2脚信号，同一时刻仅有其中一路信号与所述串口屏CPU1的串口接收端RXD1电性连接。
所述串口屏CPU1的串口接收端RXD1和串口发送端TXD1均为TTL电平。
所述电平转换芯片3的TIN脚信号，转换为RS232标准信号后，由所述电平转换芯片3的TOUT脚输出。
所电平转换芯片3的RIN脚信号，转换为标准TTL电平后，经由所述电平转换芯片3的ROUT脚输出。
所述一种支持TTL和RS232双电平串口扩展电路，其工作原理为：串口屏CPU1的串口发送端TXD1脚分为2路，一路通过所述电平转换芯片3转换为RS232电平后，连接所述RS232电平用户主板4的串口接收端RXD2脚，另一路直接连接到所述TTL电平用户主板5的串口接收端RXD3脚；
RS232电平用户主板4的串口输出信号TXD2，首先通过电平转换芯片3转换为TTL电平后，连同TTL电平用户主板5的串口输出信号TXD3，一起通过二选一电路2选择一路信号接入到串口屏串口输入引脚RXD1上。
为了更好理解本实用新型提出电路方案的优点，请参考图2，图2是传统采用异或门74HC86设计支持TTL和RS232双电平的串口电路。
串口屏CPU通过TTL电平与异或门74HC86连接，TXD1和RXD1分别连接到异或门74HC86的TIN和ROUT引脚。异或门74HC86的输出端与用户主板串口连接，TOUT和RIN分别连接用户主板的RXD2和TXD2。异或门74HC86的输出端TOUT和RIN引脚可以配置为TTL电平或者RS232电平，以适配不同串口电平类型的用户主板。异或门74HC86配置为RS232电平时，在发送逻辑‘0’时发送端TOUT引脚输出电压为+2.4V～+3.3V；在发送逻辑‘1’时发送端TOUT引脚输出电压为0V～+0.4V。
由上述分析可见，采用异或门74HC86实现的RS232接口电路，显然只是实现了RS232协议规范定义要求的负逻辑，但是信号幅值仍然是TTL电平规定的电压范围，没有达到RS232标准规定要求的阈值电压，具体参见表1。
表1采用异或门74HC86实现的RS232接口电路的阈值电压
由于信号幅值达不到RS232标准规定要求的阈值电压，导致电路实际并不能增加通讯传输距离，只能实现近距离通讯，不建议连线长度超过50cm，这种电路长线传输可靠性没有保障。
本实用新型提出的一种支持TTL和RS232双电平串口扩展电路，与现有技术相比，关键点在于：
1、将串口屏CPU的串口扩展为两路串口，分别用于RS232电平标准接口和TTL电平标准接口；
2、通过电平转换芯片实现TTL电平与RS232电平的相互转换；
3、通过2选1电路实现两路接收信号的选择。
通过本实用新型设计的电路，能达到以下效果：
1、本实用新型把串口扩展为两路后，即可以适配TTL电平的用户主板，也可以适配RS232电平主板；
2、扩展的RS232串口，符合RS232标准规定的电压阈值，可以实现10米以上远距离传输；
本实用新型实施的有益效果是：使串口屏支持RS232和TTL两种标准电平的同时，还提高了通讯距离，保证了电路长线传输通讯的可靠性；电路结构简单、成本低，具有很高的实际应用价值。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种支持TTL和RS232双电平串口扩展电路，其特征在于：具体包括：
串口屏、RS232电平用户主板(4)和TTL电平用户主板(5)；所述串口屏包括串口屏CPU(1)、二选一电路(2)和电平转换芯片(3)；
所述串口屏CPU(1)的串口发送端TXD1脚与所述电平转换芯片(3)的TIN脚电性连接；
所述串口屏CPU(1)的串口发送端TXD1脚还与所述TTL电平用户主板(5)的串口接收端RXD3脚电性连接；
所述电平转换芯片(3)的TOUT脚与所述RS232电平用户主板(4)的串口接收端RXD2电性连接；
所述RS232电平用户主板(4)的串口发送端TXD2脚与所述电平转换芯片(3)的RIN脚电性连接；
所述电平转换芯片(3)的ROUT脚与所述二选一电路(2)的ROUT1电性连接；
所述TTL电平用户主板(5)的串口发送端TXD3与所述二选一电路(2)的ROUT2脚电性连接；
所述二选一电路(2)的ROUT1脚信号和ROUT2脚信号，同一时刻仅有其中一路信号与所述串口屏CPU(1)的串口接收端RXD1电性连接。
2.如权利要求1所述的一种支持TTL和RS232双电平串口扩展电路，其特征在于：所述串口屏CPU(1)的串口接收端RXD1和串口发送端TXD1均为TTL电平。
3.如权利要求1所述的一种支持TTL和RS232双电平串口扩展电路，其特征在于：所述电平转换芯片(3)的TIN脚信号，转换为RS232标准信号后，由所述电平转换芯片(3)的TOUT脚输出。
4.如权利要求1所述的一种支持TTL和RS232双电平串口扩展电路，其特征在于：所述电平转换芯片(3)的RIN脚信号，转换为标准TTL电平后，经由所述电平转换芯片(3)的ROUT脚输出。
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