CN212909556U - 一种信号转换通信系统及电子器械 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种信号转换通信系统及电子器械，信号转换通信系统包括：USB接口；MCU接口；第一信号转换模块，第一信号转换模块与USB接口连接，用于将USB接口输出的USB信号转换为TTL信号；第二信号转换模块，第二信号转换模块与第一信号转换模块连接，用于将TTL信号转换为RS422信号；第三信号转换模块，第三信号转换模块连接于第二信号转换模块与MCU接口之间，用于将RS422信号转换为TTL信号。本实用新型实现了USB设备与MCU微控制器之间的通信，增强了通信系统的抗干扰能力，提高了通信速率和传输距离，保证了通信的稳定性，进而保证了电子器械的安全性和可靠性，可广泛应用于通信技术领域。

Description

一种信号转换通信系统及电子器械

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种信号转换通信系统及电子器械。

背景技术

医疗器械产品正在向智能化发展，计算机逐渐成为智能医疗器械的重要组成部分，而便携式笔记本电脑和平板电脑因其较小的尺寸和可移动性，越来越多的被应用于医疗器械中。目前的笔记本电脑和平板电脑大都采用USB接口传输USB信号与其它设备进行通信，而医疗器械控制板上的微型单片机MCU则普遍采用串口信号进行通信，因此需要一种信号转换系统将USB信号与串口信号相互转换，从而实现计算机与MCU的通信。

现有技术中，大多采用PL2303、CH340、FT232等通信芯片实现信号转换，这些方案都是将USB信号直接转化为TTL电平的串口信号，通信芯片可设置在计算机侧或者控制板侧，若通信芯片设置在计算机侧，则需要用电缆传输TTL信号至控制板；若通信芯片设置在控制板侧，则需要用电缆传输USB信号至通信芯片。然而在实际应用中，医疗器械的计算机与控制板之间存在一定的距离，电缆中的USB信号或者TTL信号容易受到干扰，从而导致通信不稳定，进而影响了医疗器械产品的安全性和可靠性。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种稳定的信号转换通信系统以及一种安全可靠的电子器械。

本实用新型一方面所采用的技术方案是：

一种信号转换通信系统，包括：

USB接口；

MCU接口；

第一信号转换模块，所述第一信号转换模块与所述USB接口连接，所述第一信号转换模块用于将USB接口输出的USB信号转换为TTL信号；

第二信号转换模块，所述第二信号转换模块与所述第一信号转换模块连接，所述第二信号转换模块用于将TTL信号转换为RS422信号；

第三信号转换模块，所述第三信号转换模块连接于所述第二信号转换模块与所述MCU接口之间，所述第三信号转换模块用于将RS422信号转换为TTL信号。

进一步，所述第一信号转换模块为FT232RL芯片。

进一步，所述第二信号转换模块和所述第三信号转换模块均为MAX490芯片。

进一步，所述信号转换通信系统还包括隔离模块，所述隔离模块连接于所述第三信号转换模块与所述MCU接口之间。

进一步，所述隔离模块包括第一光耦隔离芯片、第二光耦隔离芯片以及隔离电源芯片，所述第三信号转换模块的输出端通过所述第一光耦隔离芯片连接至所述MCU接口的输入端，所述MCU接口的输出端过所述第二光耦隔离芯片连接至所述第三信号转换模块的输入端，所述第一光耦隔离芯片和所述第二光耦隔离芯片均与所述隔离电源芯片连接。

进一步，所述第一光耦隔离芯片和所述第二光耦隔离芯片均为6N137芯片。

进一步，所述隔离电源芯片为B0505S芯片。

进一步，所述信号转换通信系统还包括通信电缆，所述通信电缆连接于所述第二信号转换模块与所述第三信号转换模块之间。

进一步，所述通信电缆为屏蔽双绞通信电缆。

本实用新型另一方面所采用的技术方案是：

一种电子器械，包括USB设备、MCU微控制器以及上述的信号转换通信系统，所述信号转换通信系统连接于所述USB设备与所述MCU微控制器之间。

本实用新型一方面的有益效果是：信号转换通信系统包括USB接口、MCU接口、第一信号转换模块、第二信号转换模块以及第三信号转换模块，通过第一信号转换模块将USB接口输出的USB信号转换为TTL信号，再由第二信号转换模块将TTL信号转换为RS422信号进行长距离传输，传输至第三信号转换模块后再转换为TTL信号输出至MCU接口，由于RS422信号抗干扰能力强，相比现有技术中采用USB信号或者TTL信号进行传输而言，增强了通信系统的抗干扰能力，而且还提高了通信速率和传输距离，保证了通信的稳定性。

本实用新型另一方面的有益效果是：电子器械包括USB设备、MCU微控制器以及上述的信号转换通信系统，通过所述信号转换通信系统将USB设备的USB信号转换为TTL信号传输至MCU微控制器，实现了USB设备与MCU微控制器之间的通信；由于采用抗干扰能力强的RS422信号作为中间信号传输，提高了通信速率和传输距离，保证了通信的稳定性，进而保证了电子器械的安全性与可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的信号转换通信系统的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的电子器械的结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的信号转换通信系统在USB接口侧的电路连接示意图；

图4为本实用新型实施例提供的信号转换通信系统在MCU接口侧的电路连接示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，多个的含义是两个或两个以上，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，本实用新型实施例提供了一种信号转换通信系统，包括：

USB接口；

MCU接口；

第一信号转换模块，所述第一信号转换模块与所述USB接口连接，所述第一信号转换模块用于将USB接口输出的USB信号转换为TTL信号；

第二信号转换模块，所述第二信号转换模块与所述第一信号转换模块连接，所述第二信号转换模块用于将TTL信号转换为RS422信号；

第三信号转换模块，所述第三信号转换模块连接于所述第二信号转换模块与所述MCU接口之间，所述第三信号转换模块用于将RS422信号转换为TTL信号。

具体地，USB接口用于与USB设备(如计算机、笔记本电脑、平板电脑等)连接，MCU接口用于与MCU微控制器连接，本实用新型实施例提供的信号转换通信系统能够将USB设备的USB信号转换为TTL信号传输至MCU微控制器，也可以将MCU微控制器的TTL信号转换为USB信号传输至USB设备，且在长距离传输中采用抗干扰能力强的RS422信号作为中间信号，USB信号和TTL信号由于仅在电路板内部流通，距离短，所以受干扰的程度大大减少。

本实用新型实施例通过第一信号转换模块将USB接口输出的USB信号转换为TTL信号，再由第二信号转换模块将TTL信号转换为RS422信号进行长距离传输，传输至第三信号转换模块后再转换为TTL信号输出至MCU接口，由于RS422信号抗干扰能力强，相比现有技术中采用USB信号或者TTL信号进行传输而言，增强了通信系统的抗干扰能力，而且还提高了通信速率和传输距离，保证了通信的稳定性。

参照图3，进一步作为可选的实施方式，所述第一信号转换模块为FT232RL芯片。

具体地，FT232RL芯片可以实现USB信号与TTL信号的转换。如图3所示为本实用新型实施例提供的信号转换通信系统在USB接口侧的电路连接示意图，USB接口的DP管脚与第一信号转换模块的USBDP管脚连接，USB接口的DM管脚与第一信号转换模块的USBDM管脚连接。

参照图3和4，进一步作为可选的实施方式，所述第二信号转换模块和所述第三信号转换模块均为MAX490芯片。

具体地，MAX490芯片可以实现TTL信号与RS422信号的转换。如图3所示，第一信号转换模块的RXD管脚与第二信号转换模块的RO管脚连接，第一信号转换模块的TXD管脚与第二信号转换模块的DI管脚连接；如图4所示为本实用新型实施例提供的信号转换通信系统在MCU接口侧的电路连接示意图，第二信号转换模块的A、B、Z、Y四个管脚分别连接至第三信号转换模块的A、B、Z、Y四个管脚。

参照图1，进一步作为可选的实施方式，所述信号转换通信系统还包括隔离模块，所述隔离模块连接于所述第三信号转换模块与所述MCU接口之间。

具体地，所述隔离模块用于隔离MCU侧的其它TTL信号，避免产生干扰。

参照图1，进一步作为可选的实施方式，所述隔离模块包括第一光耦隔离芯片、第二光耦隔离芯片以及隔离电源芯片，所述第三信号转换模块的输出端通过所述第一光耦隔离芯片连接至所述MCU接口的输入端，所述MCU接口的输出端过所述第二光耦隔离芯片连接至所述第三信号转换模块的输入端，所述第一光耦隔离芯片和所述第二光耦隔离芯片均与所述隔离电源芯片连接。

具体地，隔离电源芯片用于为第一光耦隔离芯片和第二光耦隔离芯片供电，第三信号转换模块输出的TTL信号通过第一光耦隔离芯片传输至MCU接口，MCU接口输出的TTL信号通过第二光耦隔离芯片传输至第三信号转换模块，从而实现了双向通信的隔离，进一步提高了通信的稳定性。

参照图4，进一步作为可选的实施方式，所述第一光耦隔离芯片和所述第二光耦隔离芯片均为6N137芯片。

具体地，所述第三信号转换模块的DI管脚与第一光耦隔离芯片的VO管脚连接，所述第一光耦隔离芯片的V-管脚与MCU接口的输入管脚2连接；所述第三信号转换模块的RO管脚与第二光耦隔离芯片的V-管脚连接，所述第二光耦隔离芯片的VO管脚与MCU接口的输出管脚3连接。

进一步作为可选的实施方式，所述隔离电源芯片为B0505S芯片。

具体地，本实用新型实施例采用6N137光耦芯片配合B0505S隔离电源芯片(图4中未示出)，可以实现电气上的隔离，增强抗共模干扰能力，减少电磁辐射，至高可承受4000V高压，确保了接口的安全性。

参照图1，进一步作为可选的实施方式，所述信号转换通信系统还包括通信电缆，所述通信电缆连接于所述第二信号转换模块与所述第三信号转换模块之间。

具体地，通信电缆用于传输第二信号转换模块与第三信号转换模块之间的RS422信号。

进一步作为可选的实施方式，所述通信电缆为屏蔽双绞通信电缆。

具体地，通信电缆中传输的是RS422信号，RS422信号本身抗干扰能力较强，加上采用的电缆为屏蔽双绞线结构，进一步提高了通信的稳定性。

可选地，所述信号转换通信系统还包括第一接口和第二接口，第二信号转换模块的A、B、Z、Y四个管脚连接至第一接口，第三信号转换模块的A、B、Z、Y四个管脚连接至第二接口，第一接口和第二接口通过通信电缆连接。

参照图2，本实用新型实施例提供了一种电子器械，包括USB设备、MCU微控制器以及上述的信号转换通信系统，所述信号转换通信系统连接于所述USB设备与所述MCU微控制器之间。

本实用新型实施例通过所述信号转换通信系统将USB设备的USB信号转换为TTL信号传输至MCU微控制器，实现了USB设备与MCU微控制器之间的通信；由于采用抗干扰能力强的RS422信号作为中间信号传输，提高了通信速率和传输距离，保证了通信的稳定性，进而保证了电子器械的安全性与可靠性。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。在本实用新型的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种信号转换通信系统，其特征在于，包括：

USB接口；

MCU接口；

第一信号转换模块，所述第一信号转换模块与所述USB接口连接，所述第一信号转换模块用于将USB接口输出的USB信号转换为TTL信号；

第二信号转换模块，所述第二信号转换模块与所述第一信号转换模块连接，所述第二信号转换模块用于将TTL信号转换为RS422信号；

第三信号转换模块，所述第三信号转换模块连接于所述第二信号转换模块与所述MCU接口之间，所述第三信号转换模块用于将RS422信号转换为TTL信号。

2.根据权利要求1所述的一种信号转换通信系统，其特征在于：所述第一信号转换模块为FT232RL芯片。

3.根据权利要求1所述的一种信号转换通信系统，其特征在于：所述第二信号转换模块和所述第三信号转换模块均为MAX490芯片。

4.根据权利要求1所述的一种信号转换通信系统，其特征在于：所述信号转换通信系统还包括隔离模块，所述隔离模块连接于所述第三信号转换模块与所述MCU接口之间。

5.根据权利要求4所述的一种信号转换通信系统，其特征在于：所述隔离模块包括第一光耦隔离芯片、第二光耦隔离芯片以及隔离电源芯片，所述第三信号转换模块的输出端通过所述第一光耦隔离芯片连接至所述MCU接口的输入端，所述MCU接口的输出端过所述第二光耦隔离芯片连接至所述第三信号转换模块的输入端，所述第一光耦隔离芯片和所述第二光耦隔离芯片均与所述隔离电源芯片连接。

6.根据权利要求5所述的一种信号转换通信系统，其特征在于:所述第一光耦隔离芯片和所述第二光耦隔离芯片均为6N137芯片。

7.根据权利要求5所述的一种信号转换通信系统，其特征在于:所述隔离电源芯片为B0505S芯片。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种信号转换通信系统，其特征在于：所述信号转换通信系统还包括通信电缆，所述通信电缆连接于所述第二信号转换模块与所述第三信号转换模块之间。

9.根据权利要求8所述的一种信号转换通信系统，其特征在于：所述通信电缆为屏蔽双绞通信电缆。

10.一种电子器械，其特征在于：包括USB设备、MCU微控制器以及如权利要求1至9任一项所述的信号转换通信系统，所述信号转换通信系统连接于所述USB设备与所述MCU微控制器之间。

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