CN212061150U - 一种实现多机通信串口的隔离保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于通信技术领域，具体涉及一种多机通信串口的隔离保护电路。一种实现多机通信串口的隔离保护电路，包括主机端、从机端，主机端的串口发送端依次连接主发送光耦、主发送三极管，主机端的串口接收端连接主接收三极管；从机端的串口发送端连接从发送光耦，从机端的串口接收端连接从接收光耦；主机端通过主发送三极管连接从机端的从接收光耦；从机端通过从发送光耦连接主机端的主接收三极管。本实用新型的一种实现多机通信串口的隔离保护电路，适用于一主多从，主从之间需要隔离的应用场合。
Description
技术领域
本实用新型属于通信技术领域，具体涉及一种多机通信串口的隔离保护电路。
背景技术
目前单片机集成了各种功能模块，性能非常强大，应用的十分广泛。在各种应用场景中，避免不了信息的交换，所以就有了各种各样的通信方式及协议，串口通信因其使用简单可靠，所以用的非常普遍；而在实际使用时，大多是一对一通信。连接的设备越多，需要的串口数量就越多，占用的单片机引脚资源就越多。因此，能否使用一个串口实现多机通信的功能就有了实际意义。
在CN 209328020U的实用新型专利中，公开了一种实现多机通信的TTL串口通信电路，其工作原理：如图1所示，主机端的串口的发送端UART_TX通过三极管Q1、Q2后，有一个反相的变化，当UART_TX输出高电平时，Q1导通，Q2关闭，TX_M端的电压为0V；当输出低电平时，Q1关闭，Q2导通，TX_M端的电压为VDD；如图2所示，主机端的TX_M连接到从机的RX_S端，因为主机发送端的信号有一个反相的过程，所以在从机的接收端UART_RX之前，也有一个NPN型三极管Q6对接收到的信号进行反相，这样从机的接收端收到的信号才是正确的。其中，电压VCC根据单片机工作电压来选择，电压VDD大小可以根据通信距离来调整，若距离比较远，可以增大VDD的电压，防止信号在传输线缆上衰减失真。
在实际应用中，为了提高通信距离和驱动能力，VDD的电压会远大于单片机的供电电压VCC。在这种情况下若图1中的Q1，图2中的Q4出现损坏，可能造成VDD和VCC短接，由于VDD远大于VCC，从而会导致单片机烧毁，带来严重的后果。
实用新型内容
本实用新型针对在多机串口通信时，为了提高通信距离和驱动能力情况下，容易出现电路短接，导致单片机烧毁的技术问题，目的在于提供一种实现多机通信串口的隔离保护电路。
一种实现多机通信串口的隔离保护电路，包括主机端、从机端，所述主机端的串口发送端依次连接主发送光耦、主发送三极管，所述主机端的串口接收端连接主接收三极管；
所述从机端的串口发送端连接从发送光耦，所述从机端的串口接收端连接从接收光耦；
所述主机端通过主发送三极管连接所述从机端的从接收光耦；所述从机端通过从发送光耦连接所述主机端的主接收三极管。
本实用新型为了提高通信距离和驱动能力，实现串口通信的隔离，将主机端和从机端的串口通信之间通过光耦来实现较好的隔离，即使光耦损坏，也不会出现短路等现象。本实用新型实现难度和成本都较低，却大大提升了整个电路的可靠性。
当采用多机通讯时：多个所述从机端的从发送光耦并联后与所述主机端的主接收三极管连接；
多个所述从机端的从接收光耦并联后与所述主机端的主发送三极管连接。以便于实现一主多从，且主从之间全部隔离保护。
所述主机端的串口发送端通过第一电阻连接所述主发送光耦的输入端，所述主发送光耦的输出端通过第二电阻连接驱动电压，所述主发送光耦的输出端还连接所述主发送三极管的基极端，所述主发送三极管的集电极端连接驱动电压，所述主发送三极管的发射极端通过第三电阻接地，所述主发送三极管的发射极端还连接所述从机端的从接收光耦；
所述主机端的串口接收端连接所述主接收三极管的集电极端，所述主接收三极管的集电极端还通过第四电阻连接供电电压，所述主接收三极管的发射极端接地，所述主接收三极管的基极端通过第五电阻连接所述从机端的从发送光耦。
所述从接收光耦的输入端通过第八电阻连接所述主发送三极管，所述从接收光耦的输出端通过第九电阻连接供电电压，所述从接收光耦的输出端还连接所述从机端的串口接收端；
所述从机端的串口发送端连接所述从发送光耦的输入端，所述从发送光耦的输出端通过第十电阻连接供电电压，所述从发送光耦的输出端还连接所述主接收三极管。
本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型的一种实现多机通信串口的隔离保护电路，适用于一主多从，主从之间需要隔离的应用场合。与现有技术相比，本实用新型具有实现难度低、可靠性高、成本低的显著优点。
附图说明
图1为现有技术中主机端的一种电路示意图；
图2为现有技术中从机端的一种电路示意图；
图3为本实用新型主机端的一种电路示意图；
图4为本实用新型从机端的一种电路示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
参照图3和图4，一种实现多机通信串口的隔离保护电路，包括主机端、从机端，主机端的串口发送端UART_TX_M依次连接主发送光耦OC1、主发送三极管Q2。具体的，主机端的串口发送端UART_TX_M通过第一电阻R1连接主发送光耦OC1的输入端，主发送光耦OC1的输出端通过第二电阻R2连接驱动电压VDD，主发送光耦OC1的输出端还连接主发送三极管Q2的基极端，主发送三极管Q2的集电极端连接驱动电压VDD，主发送三极管Q2的发射极端通过第三电阻R3接地。
主机端通过TX_M连接从机端的RX_S，具体的，主发送三极管Q2的发射极端通过第八电阻R8连接从机端的从接收光耦OC2的输入端。从接收光耦OC2的输出端通过第九电阻R9连接供电电压VCC_S，从接收光耦OC2的输出端连接从机端的串口接收端UART_RX_S。
主机端的串口接收端UART_RX_M连接主接收三极管Q3。具体的，主机端的串口接收端UART_RX_M连接主接收三极管Q3的集电极端，主接收三极管Q3的集电极端还通过第四电阻R4连接供电电压VCC_M，主接收三极管Q3的发射极端接地。
主机端通过RX_M连接从机端TX_S，具体的，主接收三极管Q3的基极端通过第五电阻R5连接从发送光耦OC3的输出端。从发送光耦OC3的输出端通过第十电阻R10连接供电电压VCC_M，从机端的串口发送端UART_TX_S连接从发送光耦OC3的输入端。当从机端的串口发送端UART_TX_S为高电平时，从发送光耦OC3的4和3导通，TX_S接地为低电平，即图3中RX_M为低电平，此时三极管Q3不会导通，主机接收端UART_RX_M的电压为VCC_M，为高电平，至此完成信号传递。由于图4中的从发送光耦OC3部分电路已经实现了电平反转，因此与图2相比，本实用新型采用从发送光耦OC3后，不仅可以实现隔离保护，还可以简化电路。
当采用多机通讯时：多个从机端的从发送光耦OC3并联后，从发送光耦OC3的输出端分别通过R5与主机端的主接收三极管Q3的基极端连接。多个从机端的从接收光耦OC2并联后，从接收光耦OC2的输入端分别通过第八电阻R8与主机端的主发送三极管Q2的发射极端连接。以便于实现一主多从，且主从之间全部隔离保护。
本实用新型为了提高通信距离和驱动能力，实现串口通信的隔离，将主机端和从机端的串口通信之间通过光耦来实现较好的隔离，即使光耦损坏，也不会出现短路等现象。本实用新型实现难度和成本都较低，却大大提升了整个电路的可靠性。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种实现多机通信串口的隔离保护电路，包括主机端、从机端，其特征在于，所述主机端的串口发送端依次连接主发送光耦、主发送三极管，所述主机端的串口接收端连接主接收三极管；
所述从机端的串口发送端连接从发送光耦，所述从机端的串口接收端连接从接收光耦；
所述主机端通过主发送三极管连接所述从机端的从接收光耦；所述从机端通过从发送光耦连接所述主机端的主接收三极管。
2.如权利要求1所述的一种实现多机通信串口的隔离保护电路，其特征在于，多个所述从机端的从发送光耦并联后与所述主机端的主接收三极管连接；
多个所述从机端的从接收光耦并联后与所述主机端的主发送三极管连接。
3.如权利要求1或2所述的一种实现多机通信串口的隔离保护电路，其特征在于，所述主机端的串口发送端通过第一电阻连接所述主发送光耦的输入端，所述主发送光耦的输出端通过第二电阻连接驱动电压，所述主发送光耦的输出端还连接所述主发送三极管的基极端，所述主发送三极管的集电极端连接驱动电压，所述主发送三极管的发射极端通过第三电阻接地，所述主发送三极管的发射极端还连接所述从机端的从接收光耦；
所述主机端的串口接收端连接所述主接收三极管的集电极端，所述主接收三极管的集电极端还通过第四电阻连接供电电压，所述主接收三极管的发射极端接地，所述主接收三极管的基极端通过第五电阻连接所述从机端的从发送光耦。
4.如权利要求1或2所述的一种实现多机通信串口的隔离保护电路，其特征在于，所述从接收光耦的输入端通过第八电阻连接所述主发送三极管，所述从接收光耦的输出端通过第九电阻连接供电电压，所述从接收光耦的输出端还连接所述从机端的串口接收端；
所述从机端的串口发送端连接所述从发送光耦的输入端，所述从发送光耦的输出端通过第十电阻连接供电电压，所述从发送光耦的输出端还连接所述主接收三极管。
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2020
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