CN212675548U - 一种rs232和rs485串口硬件自适应收发装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种RS232和RS485串口硬件自适应收发装置，包括：串口数据接头、RS232收发装置、RS485收发装置、收发切换装置、RS232串口接头和RS485串口接头；所述串口数据接头的数据发送端分别与RS232收发装置的数据发送输入端、RS485收发装置的数据发送输入端以及收发切换装置的发送控制端电连接；所述收发切换装置的输出控制端还与RS485收发装置的受控端电连接；所述RS232收发装置的数据发送输出端与RS232串口接头的数据发送输入端电连接；本实用新型提供的RS232和RS485串口硬件自适应收发装置，结构简单经济性好，无需依靠控制器配合收发控制模块和开关电路。

Description

一种RS232和RS485串口硬件自适应收发装置

技术领域

本实用新型属于串口通信技术领域，具体涉及一种RS232和RS485串口硬件自适应收发装置。

背景技术

在动环监测中，需要同时保留RS232与RS485两种外设接口，使得客户根据现场线路布设情况选择一种串行方式接入。传统的方案是在电路板上预设RS232和RS485两种接入电路，然后在设备面板上引出拨码开关，通过类似跳接方式让用户自行根据实际接线情况选择串口接入方式。显然上述方案存在操作复杂、需要预设跳接电路、设计成本较高等诸多问题。

如公开号为CN102521188A的中国发明专利公开了“一种自适应的RS485通讯与RS232通讯的收发电路”RS485收发控制模块、接收选择电路、RS485收发器、RS232收发器；所述的RS485收发控制模块：用于接收微处理器发送的信号，控制RS485收发器接收与发送状态的转换；所述的接收选择电路：用于对RS485收发器与RS232收发器接收的电平信号进行处理，使RS485收发器与RS232收发器的接收电平信号互不影响，并将RS485收发器与RS232收发器的接收电平信号发送到微处理器；所述的RS485收发器：用于接收或发送RS485总线差分信号；所述的RS232收发器：用于接收或发送RS232总线信号。

可以看出，现有技术主要通过需要利用控制器配合收发控制模块和接收选择电路实现，其结构复杂可靠性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种RS232和RS485串口硬件自适应收发装置，旨在解决现有技术中结构复杂、可靠性低的技术问题。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型提供了一种RS232和RS485串口硬件自适应收发装置，包括：

串口数据接头、RS232收发装置、RS485收发装置、收发切换装置、RS232串口接头和RS485串口接头；

所述串口数据接头的数据发送端分别与RS232收发装置的数据发送输入端、RS485收发装置的数据发送输入端以及收发切换装置的发送控制端电连接；所述收发切换装置的输出控制端还与RS485收发装置的受控端电连接；

所述RS232收发装置的数据发送输出端与RS232串口接头的数据发送输入端电连接，所述RS232串口接头的数据接收输入端与RS232收发装置的数据接收输入端电连接，所述RS232收发装置的数据接收输出端与收发切换装置的接收控制端电连接；

所述RS485收发装置的数据发送输出端与RS485串口接头的数据发送输入端电连接，所述RS485串口接头的数据接收输入端与RS485收发装置的数据接收输入端电连接，所述RS485收发装置的数据接收输出端还与收发切换装置的接收控制端电连接；

所述收发切换装置的数据输出端与串口数据接头的数据接收端电连接。

作为优选，所述串口数据接头包括：TXD端和RXD端；

所述RS232串口接头包括：TX232端和RX232端；

所述RS485串口接头包括：B端和A端；

所述RS232收发装置包括：芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、双向瞬态二极管D1和双向瞬态二极管D2；所述芯片U1的2号引脚与电容C1的一端电连接，电容C1的另一端接地；所述芯片U1的1号引脚与电容C2的一端电连接，电容C2的另一端与芯片U1的3号引脚电连接；所述芯片U1的4号引脚与电容C3的一端电连接，电容C3的另一端与芯片U1的4号引脚电连接；所述芯片U1的6号引脚与电容C4的一端电连接，电容C4的另一端分别与芯片U1的15号引脚和地线电连接；所述芯片U1的7号引脚与电阻R1的一端电连接，电阻R1的另一端分别与RS232串口接头的TX232端和双向瞬态二极管D2的一端连接，双向瞬态二极管D2的另一端接地；所述芯片U1的8号引脚与电阻R2的一端电连接，电阻R2的另一端分别与RS232串口接头的RX232端和双向瞬态二极管D1的一端连接，双向瞬态二极管D1的另一端接地；

所述RS485收发装置包括：芯片U2、电阻R7、电阻R8、电阻R9，所述芯片U2的5号引脚接地，芯片U2的8号引脚接入+3.3V电源，芯片U2的7号引脚分别与RS485串口接头的B端、电阻R7、电阻R8的一端电连接，电阻R7的另一端接入+5V电源，电阻R8的另一端分别与芯片U2的6号引脚、RS485串口接头的A端和电阻R9的一端电连接，电阻R9的另一端电接地；

所述收发切换装置包括：电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R10、电阻R11、三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3；所述电阻R3的一端与+3.3V电源电连接，电阻R3的另一端与三极管Q1的集电极电连接，所述三极管Q1的发射极分别与芯片U1的9号引脚、电阻R5的一端电连接，三极管Q1的基极与电阻R4的一端电连接；电阻R5的另一端与三极管Q2的基极电连接，电阻R4的另一端分别与三极管Q2的发射极和芯片U2的1号引脚电连接，所述三极管Q2的集电极分别与电阻R6的一端以及串口数据接头的RXD端电连接，电阻R6的另一端接地；所述三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极与电阻R10的一端电连接，电阻R10的另一端分别与串口数据接头的TXD端以及芯片U2的4号引脚电连接，三极管Q3的集电极分别与芯片U2的2号引脚、3号引脚和电阻R11的一端电连接，电阻R11的另一端接入+3.3V电源。

作为优选，所述芯片U1的型号为SP3232，所述芯片U2的型号为SP485；所述三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3的型号均为MMBT3904。

本实用新型的优点：

本实用新型提供的RS232和RS485串口硬件自适应收发装置，结构简单经济性好，无需依靠控制器配合收发控制模块和开关电路。

附图说明

图1为本实用新型所述的RS232和RS485串口硬件自适应收发装置的结构框图；

图2为本实用新型所述的RS232和RS485串口硬件自适应收发装置的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的实施例中提供了一种RS232和RS485串口硬件自适应收发装置，如图1所示，包括：用于从微处理器中接收或者发送串行数据的串口数据接头、用于将接收或者发送的RS232标准的串行数据进行电平转化的RS232收发装置、用于将接收或者发送的RS485标准的串行数据进行电平转化的RS485收发装置、用于根据接入外设情况选通RS232收发装置或者RS485收发装置的收发切换装置、用于接入外设的RS232串口接头和RS485串口接头；

串口数据接头的数据发送端分别与RS232收发装置的数据发送输入端、RS485收发装置的数据发送输入端以及收发切换装置的发送控制端电连接；收发切换装置的输出控制端还与RS485收发装置的受控端电连接；串口数据接头的数据发送端可以直接向RS232收发装置的数据发送输入端发送数据，但是向RS485收发装置发送数据时取决于收发切换装置的使能及选通情况；

RS232收发装置的数据发送输出端与RS232串口接头的数据发送输入端电连接，用于将串口数据接头的数据传输至RS232串口接头；RS232串口接头的数据接收输入端与RS232收发装置的数据接收输入端电连接，用于将接收的数据进行电平转换，RS232收发装置的数据接收输出端与收发切换装置的接收控制端电连接，根据收发切换装置的选通情况进行数据传输；

RS485收发装置的数据发送输出端与RS485串口接头的数据发送输入端电连接，用于将串口数据接头的数据传输至RS485串口接头；RS485串口接头的数据接收输入端与RS485收发装置的数据接收输入端电连接，用于将接收的数据进行电平转换，RS485收发装置的数据接收输出端还与收发切换装置的接收控制端电连接，根据收发切换装置的选通情况进行数据传输；

收发切换装置的数据输出端与串口数据接头的数据接收端电连接，用于将经电平转换后的串口数据传输给串口数据接头。

在一个实施例中，如图2所示。

串口数据接头包括：发送串行数据的TXD端和接收串行数据的RXD端；TXD端作为串口数据接头的数据发送端，RXD端作为串口数据接头的数据接收端；

RS232串口接头包括：发送符合RS232标准的串行数据的TX232端和接收符合RS232标准的串行数据的RX232端；TX232端作为RS232串口接头的发送输入端，RX232端作为RS232串口接头的数据接收输入端；

RS485串口接头包括：发送或者接收符合RS485标准的串行数据的B端和A端；B端和A端在发送数据时共同作为RS485串口接头的数据发送输入端，在接收数据时共同作为RS485串口接头的数据接收输入端；

RS232收发装置包括：芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、双向瞬态二极管D1和双向瞬态二极管D2；芯片U1的2号引脚与电容C1的一端电连接，电容C1的另一端接地；芯片U1的1号引脚与电容C2的一端电连接，电容C2的另一端与芯片U1的3号引脚电连接；芯片U1的4号引脚与电容C3的一端电连接，电容C3的另一端与芯片U1的4号引脚电连接；芯片U1的6号引脚与电容C4的一端电连接，电容C4的另一端分别与芯片U1的15号引脚和地线电连接；芯片U1的7号引脚与电阻R1的一端电连接，电阻R1的另一端分别与RS232串口接头的TX232端和双向瞬态二极管D2的一端连接，用于将电平转换后的RS232串口数据传输到TX232端，双向瞬态二极管D2的另一端接地；芯片U1的8号引脚与电阻R2的一端电连接，电阻R2的另一端分别与RS232串口接头的RX232端和双向瞬态二极管D1的一端连接，用于将RX232端接收到的RS232串口数据传输到RS232收发装置进行电平转换，双向瞬态二极管D1的另一端接地；

RS485收发装置包括：芯片U2、电阻R7、电阻R8、电阻R9，芯片U2的5号引脚接地，芯片U2的8号引脚接入+3.3V电源，芯片U2的7号引脚分别与RS485串口接头的B端、电阻R7、电阻R8的一端电连接，电阻R7的另一端接入+5V电源，电阻R8的另一端分别与芯片U2的6号引脚、RS485串口接头的A端和电阻R9的一端电连接，电阻R9的另一端电接地；当芯片U2的2号引脚为低电平时，RS485串口接头的A端和B端读取RS485串行数据到芯片U2进行电平转换，转换后经过芯片U2的1号引脚输出；当芯片U2的2、3号引脚为高电平时，芯片U2则通过4号引脚从RXD端读取数据，经过电平转换后通过6、7号引脚输出到RS485串口接头的A端和B端；

收发切换装置包括：电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R10、电阻R11、三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3；电阻R3的一端与+3.3V电源电连接，电阻R3的另一端与三极管Q1的集电极电连接，三极管Q1的发射极分别与芯片U1的9号引脚、电阻R5的一端电连接，三极管Q1的基极与电阻R4的一端电连接；电阻R5的另一端与三极管Q2的基极电连接，电阻R4的另一端分别与三极管Q2的发射极和芯片U2的1号引脚电连接，芯片U2的1号引脚作为RS485收发装置的受控端，三极管Q2的集电极作为收发切换装置的数据输出端分别与电阻R6的一端以及串口数据接头的RXD端电连接，电阻R6的另一端接地；三极管Q2的发射极和三极管Q1的发射极作为收发切换装置的接收控制端；三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极与电阻R10的一端电连接，电阻R10的另一端作为收发切换装置的发送控制端分别与串口数据接头的TXD端以及芯片U2的4号引脚电连接，三极管Q3的集电极作为收发切换装置的输出控制端分别与芯片U2的2号引脚、3号引脚和电阻R11的一端电连接，电阻R11的另一端接入+3.3V电源；

当RS485串口接头接入外设时，芯片U2的4号引脚默认为高电平，在收发切换装置中三极管Q3的作用下，芯片U2的2、3号引脚为低电平，芯片U2处于接收使能状态，串口数据经过RS485串口接头的A端和B端输入到芯片U2的6、7号引脚，经过电平转换后从芯片U2的1号引脚输出；同时，由于RS232串口接头不接入外设，芯片U1的9号引脚为高电平，无论三极管Q1是否导通或截止，都对RXD端不影响，芯片U2的1号引脚输出数据时，会出现高低电平数据信号，当芯片U2的1号引脚为高电平时，三极管Q2截止，RXD端处于高电平；当芯片U2的1号引脚为低电平时，三极管Q2导通，RXD端与芯片U2的1号引脚电平一致，为低电平，如此，RXD端电平与芯片U2的1号引脚的数据电平一致；实现将数据由RS485串口接头的A端和B端经电平转换后传输至RXD端；当TXD端发送数据时，TXD端拉低电平，TXD端出现高低交替的电平数据信号，从而芯片U2的4号引脚为低电平，在收发切换装置中三极管Q3的作用下，芯片U2的2、3号引脚为高电平，此时，TXD端的数据经过芯片U2的电平转换后，通过6、7号引脚输出到RS485串口接头的A端和B端；实现将数据由TXD端经电平转换后传输至RS485串口接头的A端和B端；

当RS232串口接头接入外设时，串行数据通过RX232端进入芯片U1的8号引脚进行电平转换，电平转换后经过芯片U2的9号引脚输出；同时，由于RS485串口接头不接入外设，芯片U2的1号引脚为高电平，无论三极管Q2是否导通或截止，都对RXD端不影响，芯片U1的9号引脚输出高低交替的数据信号，芯片U1的9号引脚输为高电平时，三极管Q1截止，RXD端由于电阻R3、R4上拉，RXD端处于高电平，当芯片U1的9号引脚为低电平时，三极管Q1导通，RXD端与芯片U1的9号引脚电平一致，为低电平，如此，RXD端的电平与芯片U1的9号引脚数据电平一致；实现将数据由RX232端经电平转换后传输至RXD端；当TXD端发送数据时，TXD端输出高低交替的数据信号，芯片U1的10号引脚接收TXD端的数据信号并由芯片U1进行电平转换，电平转换后经芯片U1的7号引脚输出到RS232串口接头的RX232端，实现将数据由TXD端经电平转换后传输至RX232端。

在一些实施例中，芯片U1的型号为SP3232，芯片U2的型号为SP485；三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3的型号均为MMBT3904。电阻R1的阻值为0Ω，电阻R2的阻值为0Ω，电阻R3的阻值为10KΩ，电阻R4的阻值为510Ω，电阻R5的阻值为510Ω，电阻R6的阻值为10KΩ，电阻R7的阻值为5.1KΩ，电阻R8的阻值为1KΩ，电阻R9的阻值为5.1KΩ，电阻R10的阻值为1KΩ，电阻R11的阻值为510Ω，电容C1、C2、C3和C4的容量均为1uF，本实用新型中所采用的元器件均为市售产品。

本说明书中针对“一些实施例”、“一个实施例”、或“实施例”等的参考指代的是结合所述实施例所描述的特定特征、结构、或性质包括在至少一个实施例中。因此，短语“在一些实施例中”、“在一个实施例中”、或“在实施例中”等在整个说明书中各地方的出现并非必须指代相同的实施例。此外，特定特征、结构、或性质可以在一个或多个实施例中以任何合适方式组合。因此，结合一个实施例中所示出或描述的特定特征、结构或性质可以整体地或部分地与一个或多个其他实施例的特征、结构、或性质无限制地组合，只要该组合不是非逻辑性的或不能工作。另外，本申请附图中的各个元素仅仅为了示意说明，并非按比例绘制。

由此描述了本实用新型的至少一个实施例的几个方面，可以理解，对本领域技术人员来说容易地进行各种改变、修改和改进。这种改变、修改和改进意于在本实用新型的精神和范围内。

Claims (3)

1.一种RS232和RS485串口硬件自适应收发装置，其特征在于，包括：

串口数据接头、RS232收发装置、RS485收发装置、收发切换装置、RS232串口接头和RS485串口接头；

所述串口数据接头的数据发送端分别与RS232收发装置的数据发送输入端、RS485收发装置的数据发送输入端以及收发切换装置的发送控制端电连接；所述收发切换装置的输出控制端还与RS485收发装置的受控端电连接；

所述RS232收发装置的数据发送输出端与RS232串口接头的数据发送输入端电连接，所述RS232串口接头的数据接收输入端与RS232收发装置的数据接收输入端电连接，所述RS232收发装置的数据接收输出端与收发切换装置的接收控制端电连接；

所述RS485收发装置的数据发送输出端与RS485串口接头的数据发送输入端电连接，所述RS485串口接头的数据接收输入端与RS485收发装置的数据接收输入端电连接，所述RS485收发装置的数据接收输出端还与收发切换装置的接收控制端电连接；

所述收发切换装置的数据输出端与串口数据接头的数据接收端电连接。

2.根据权利要求1所述的RS232和RS485串口硬件自适应收发装置，其特征在于：

所述串口数据接头包括：TXD端和RXD端；

所述RS232串口接头包括：TX232端和RX232端；

所述RS485串口接头包括：B端和A端；

所述RS232收发装置包括：芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、双向瞬态二极管D1和双向瞬态二极管D2；所述芯片U1的2号引脚与电容C1的一端电连接，电容C1的另一端接地；所述芯片U1的1号引脚与电容C2的一端电连接，电容C2的另一端与芯片U1的3号引脚电连接；所述芯片U1的4号引脚与电容C3的一端电连接，电容C3的另一端与芯片U1的4号引脚电连接；所述芯片U1的6号引脚与电容C4的一端电连接，电容C4的另一端分别与芯片U1的15号引脚和地线电连接；所述芯片U1的7号引脚与电阻R1的一端电连接，电阻R1的另一端分别与RS232串口接头的TX232端和双向瞬态二极管D2的一端连接，双向瞬态二极管D2的另一端接地；所述芯片U1的8号引脚与电阻R2的一端电连接，电阻R2的另一端分别与RS232串口接头的RX232端和双向瞬态二极管D1的一端连接，双向瞬态二极管D1的另一端接地；

所述RS485收发装置包括：芯片U2、电阻R7、电阻R8、电阻R9，所述芯片U2的5号引脚接地，芯片U2的8号引脚接入+3.3V电源，芯片U2的7号引脚分别与RS485串口接头的B端、电阻R7、电阻R8的一端电连接，电阻R7的另一端接入+5V电源，电阻R8的另一端分别与芯片U2的6号引脚、RS485串口接头的A端和电阻R9的一端电连接，电阻R9的另一端电接地；

所述收发切换装置包括：电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R10、电阻R11、三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3；所述电阻R3的一端与+3.3V电源电连接，电阻R3的另一端与三极管Q1的集电极电连接，所述三极管Q1的发射极分别与芯片U1的9号引脚、电阻R5的一端电连接，三极管Q1的基极与电阻R4的一端电连接；电阻R5的另一端与三极管Q2的基极电连接，电阻R4的另一端分别与三极管Q2的发射极和芯片U2的1号引脚电连接，所述三极管Q2的集电极分别与电阻R6的一端以及串口数据接头的RXD端电连接，电阻R6的另一端接地；所述三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极与电阻R10的一端电连接，电阻R10的另一端分别与串口数据接头的TXD端以及芯片U2的4号引脚电连接，三极管Q3的集电极分别与芯片U2的2号引脚、3号引脚和电阻R11的一端电连接，电阻R11的另一端接入+3.3V电源。

3.根据权利要求2所述的RS232和RS485串口硬件自适应收发装置，其特征在于：所述芯片U1的型号为SP3232，所述芯片U2的型号为SP485；所述三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3的型号均为MMBT3904。

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