CN218647333U - 一种换电柜mcu单个串口读取多个电池信息的通讯电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换电柜MCU单个串口读取多个电池信息的通讯电路，包括用于让换电柜控制板上的单片机与换电柜多组电池仓内的电池建立通讯的多组通讯电路模块；所述单片机用于将识别电池的第一数据发送至每组的通讯电路模块；所述通讯电路模块用于将第一数据转换为第二数据发送给对应的电池；所述电池利用通讯电路模块将第二数据转换为串口数据经模拟开关再将串口数据传给单片机以读取相对应的电池信息；本实用新型采用串口一对多的通讯方式，能实现单路串口多路切换后转成多路RS485读取电池信息，提高串口的利用率，节约单片机的I/O口使用，让换电柜脱离了传统的单仓位对单个控制板的控制方式。

Description

一种换电柜MCU单个串口读取多个电池信息的通讯电路

技术领域

本实用新型涉及换电柜MCU与电池通讯技术领域，具体为一种换电柜MCU单个串口读取多个电池信息的通讯电路。

背景技术

换电柜是针对电瓶车使用人群推出的一款快速换电池的产品，能帮助人们快速实现电瓶车电池的更换，由于目前换电柜的控制板使用的MCU芯片串口数量有限，在这种情况下，要想控制板与电池形成主从机的通讯关系，使得目前市面上换电柜的现状做法，只能局限于单个电池仓对应单个控制板的控制方式，一个控制板只能怪读取一个电池仓的电池信息，串口的利用率低，且单片机芯片上的I/O接口常常需要接入多组开关来控制通讯电路的切换，致使单片机上的I/O接口时常会处于满接或不够用的情况，同时当需要同时对多个电池仓同时形成主从机的通讯方式时，则需要多在控电柜内增加控制板才行，这样增加了控电柜的成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种换电柜MCU单个串口读取多个电池信息的通讯电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种换电柜MCU单个串口读取多个电池信息的通讯电路，包括用于让换电柜控制板上的单片机与换电柜多组电池仓内的电池建立通讯连接的多组通讯电路模块；所述单片机通过同一通讯总线的共用串口TX端与多组通讯电路模块的信号输入端连接，该单片机用于将识别电池的第一数据从共用串口TX端发送至每组的通讯电路模块；每组的通讯电路模块与各组电池一一对应交互连接；

所述通讯电路模块用于将第一数据转换为第二数据发送给对应的电池，每组的通讯电路模块的信号输出端一一对应连接有模拟开关；所述电池接收第二数据并利用通讯电路模块将第二数据转换为串口数据上传至对应的模拟开关，所述模拟开关用于将串口数据传给单片机以读取相对应的电池信息。

优选地，所述通讯电路模块采用RS485通讯电路模块，通讯电路模块由RS485芯片、隔离芯片和隔离电源组成，该隔离芯片与隔离电源构成用于保护通讯电路的隔离保护电路，且RS485芯片与隔离芯片交互连接，其RS485芯片与电池交互连接，所述隔离芯片与隔离电源连接，该隔离电源的型号采用B0505S-1WR3型。

优选地，所述RS485芯片交互连接有PNP三极管，该PNP三极管用于自动切换RS485芯片的DE引脚端、RE引脚端以实现RS485芯片与电池的数据交互，其PNP三极管设置数量与通讯电路模块数量相同，PNP三极管与RS485芯片为一一对应连接。

优选地，所述RS485芯片的正向输出端A连接有接线端子上，该接线端子再与RS485芯片的反向输出端B连接在一起，该接线端子的型号为SS69-2WAF，且RS485芯片采用SP485EE-L/TR型。

优选地，所述模拟开关采用NPN三极管，该NPN三极管与一RS485芯片的串口RX端连接，且NPN三极管用于自动切换隔离芯片的输入输出串口，其NPN三极管采用MMBT5551型三极管。

优选地，所述单片机通过串行通讯线路与隔离芯片连接，该单片机采用STM32系列芯片或同类型国产MCU芯片的APM32、GD32型芯片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用串口一对多的通讯方式，并且增加了多组NPN三极管做模拟开关，以实现单路串口多路切换后转成多路RS485读取电池信息，提高了串口的利用率，让换电柜脱离了传统的单仓位对单个控制板的控制方式，降低了换电柜生产成本，同时RS485芯片外围电路采用PNP三极管作为RS485使能自动切换，有效节约单片机的I/O口使用，极大程度上降低了换电柜的生产成本。

附图说明

图1为本实用新型通讯电路整体框图；

图2为本实用新型通讯电路整体原理框图；

图3为本实用新型通讯电路的原理图；

图4为本实用新型通讯电路的串口RX切换电路图；

图5为本实用新型通讯电路模块的电路图。

图中：1单片机、2模拟开关、3通讯电路模块、31RS485芯片、3101PNP三极管、3102接线端子、32隔离芯片、33隔离电源、4电池、5通讯总线、51串行通讯线路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，其为本实用新型提供一种技术方案，一种换电柜MCU单个串口读取多个电池信息的通讯电路，包括用于让换电柜控制板上的单片机1与换电柜多组电池仓内的电池4建立通讯连接的多组通讯电路模块3；单片机1通过同一通讯总线5的共用串口TX端与多组通讯电路模块3的信号输入端连接，通讯总线5的共用串口RX端与单片机1连接，单片机1用于将识别电池4的第一数据从共用串口TX端发送至每组的通讯电路模块3；每组的通讯电路模块3与各组电池4一一对应交互连接；通讯电路模块3用于将第一数据转换为第二数据发送给对应的电池4，每组的通讯电路模块3的信号输出端连接有模拟开关2；模拟开关2的输出端连接在共用串口RX端上，其模拟开关2、通讯电路模块3与电池4的设置数量相同；电池4接收第二数据并利用通讯电路模块3将第二数据转换为串口数据上传至对应的模拟开关2，模拟开关2再将串口数据传给单片机1以读取对应的电池4信息。

需要说明的是，在本实施例中，示出了单片机1与多组通信电路模块3的通讯电路，其只是示出了单片机1与四组通讯电路，实际上并不局限于四个，还可以两个、三个、五个、八个、十个、十二个等等，该通讯电路可以实现单片机1与多组电池仓的通讯，其电池仓与通讯电路一一对应设置，即电池4与通讯电路一一对应。

请参阅图1、图2和图3所示，通讯电路模块3采用RS485通讯电路模块，通讯电路模块3由RS485芯片31、隔离芯片32和隔离电源33组成，该隔离芯片32与隔离电源33构成用于保护通讯电路的隔离保护电路，且RS485芯片31与隔离芯片32交互连接，其RS485芯片31与电池4交互连接，隔离芯片32与隔离电源33连接，该隔离芯片32与单片机1通过串行通讯线路51连接，模拟开关2串联在串行通讯线路51上；其中，单片机1采用但不限于STM32系列芯片或同类型国产MCU芯片的APM32、GD32型芯片，在本实施例中，单片机1的型号采用STM32F103ZET6型；所提及的模拟开关2采用NPN三极管，该NPN三极管与一RS485芯片31的串口RX端连接，且NPN三极管用于自动切换隔离芯片32的输入输出串口，其NPN三极管采用但不限于MMBT5551型三极管。

请参阅图5所示，所提及的RS485芯片31交互连接有PNP三极管3101，该PNP三极管3101用于自动切换RS485芯片31的DE引脚端、RE引脚端以实现RS485芯片31与电池4的数据交互，其PNP三极管3101设置数量与通讯电路模块3数量相同，所提及的PNP三极管3101与RS485芯片31为一一对应连接；RS485芯片31的正向输出端A连接在接线端子3102上，其接线端子3102再与RS485芯片31的反向输出端B连接；需要说明的是，RS485芯片31的发送数据输入端DI端与隔离芯片32的OUTB引脚端连接，RS485芯片31的接收输出端RO端与隔离芯片32的INA引脚端连接，RS485芯片31的RO端还连接有电阻R87，隔离电源33的+Vo端与OV端之间并联有电容C7和电阻R103，RS485芯片31的VCC引脚端引出两根线分别连接在隔离电源33的+Vo端与OV端；所提及的RS485芯片31的A引脚端与接线端子3102之间并联有电阻R85、电阻R89和电容C1，其电容C1的一端接地；RS485芯片31的B引脚端与接线端子3102之间并联有电阻R93、电阻R97、两组二极管D29和电阻R99，一组二极管D29的一端连接在B引脚端的引出线上，此二极管D29的另一端与电阻R99连接，电阻R99与RS485芯片31的GND接地端连接；另一组二极管D29的一端连接在A引脚端的引出线上，通过上述的电阻、电容和二极管、隔离芯片32、隔离电源33和RS485芯片31的配合组合成RS485隔离电路，以此对该通讯电路进行隔离保护，让该通讯电路不受外界干扰而安全的运行。

请继续参阅图5所示，所提及的RS485芯片31的RE端、DE端一并在PNP三极管3101上，PNP三极管3101与电池4连接；其中，PNP三极管3101能自动切换集电极和发射极，以此来实现电池4与RS485芯片31的数据交互，PNP三极管3101的型号采用但不限于SS8550型；PNP三极管3101的一端并联电阻R91与电容C3，其电阻R91的一端直接接地保护，PNP三极管3101的另一端并联有电阻95和电阻79；其中，所提及的隔离芯片32的OUTA引脚端、INB引脚端对应连接在NPN三极管上，NPN三极管与单片机1连接。

特别说明的是，RS485芯片31采用但不限于SP485EE-L/TR型芯片，其中，所提及的接线端子3102采用但不限于SS69-2WAF型端子；隔离电源33的型号采用但不限于B0505S-1WR3型，其中，隔离芯片32采用但不限于NSI812N1型芯片；其中所提及的单片机1、RS485芯片31、隔离芯片32、隔离电源33、PNP三极管3101以及NPN三极管的结构及其原理为市场上的公知技术，故在此不作赘述。

在整个通讯电路中，单片机1的串口TX接到每个RS485芯片31的TX端上，只需要切换串口的接收RX即可实现单片机1与多组电池4的一对多通讯方式；单片机1将识别的电池4数据从串口TX发出，由于串口TX是共用的，每个RS485芯片31都能够接收到数据；通过单片机1发出的控制指令、识别电池4数据即为控制指令型串口数据，用第一数据表示，其第一数据通过隔离芯片32后传送给RS485芯片31，RS485芯片31将控制指令型的串口数据转换成485数据发送给电池4，其485数据即为第二数据，第二数据发送给电池4，电池仓内的电池4都能够同时接到单片机1发出的第一数据，其第一数据为单片机1发出的电池4查询数据；在电池4接收到第二数据后在回复相应的电池4的485数据，所有电池4的485数据经过各路RS485芯片31转换成串口数据，并将串口数据经过隔离芯片32到达NPN三极管，只需要控制对应仓位中的NPN三极管的开关闭合，串口数据就能够经过NPN三极管传送给单片机1，这样就能够单独读取到对应的电池4信息；要想读取所有电池仓内电池4的485数据，能够采用轮询的方式控制对应的NPN三极管的打开与关闭，来分别轮询读取电池仓内的电池4信息。

需要说明的是，所提及的电池4采用但不限于锂电池、干电池或铅酸蓄电池，其他诸如D型电池、C型电池、AA型电池、AAA型电池也适用于该通讯电路，以实现单片机1读取电池4信息的目的。

应用实例

请结合图2、图4和图5所示，以1仓内的电池与单片机1通讯交互连接为例：隔离芯片32采用U10表示，RS485芯片31采用U8表示，NPN三极管采用Q52表示；单片机1发出查询电池4的串口数据传到U10，U10接收到串口数据进行处理后传到U8，U8将查询电池4串口数据转成查询电池4的485数据，然后传送给电池4，电池4接收到回复电池4信息485数据，电池4信息485数据经过U8转成电池4信息串口数据，电池4信息串口数据经过U10传送到开关Q52，打开Q52就能够将电池4信息串口数据传送给单片机1，这样就可以完整的读到电池4信息；其中，PNP三极管3101采用Q15表示，PNP三极管3101及其外围电路是RS485芯片31的自动收发切换电路，其外围电路包含电阻R91、电容C3、电阻95和电阻79。

以上实施例仅表达了本实用新型的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制；应当指的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接。

尽管已示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种换电柜MCU单个串口读取多个电池信息的通讯电路，包括用于让换电柜控制板上的单片机与换电柜多组电池仓内的电池建立通讯连接的多组通讯电路模块；其特征在于：所述单片机通过同一通讯总线的共用串口TX端与多组通讯电路模块的信号输入端连接，该单片机用于将识别电池的第一数据从共用串口TX端发送至每组的通讯电路模块；每组的通讯电路模块与各组电池一一对应交互连接；

所述通讯电路模块用于将第一数据转换为第二数据发送给对应的电池，每组的通讯电路模块的信号输出端一一对应连接有模拟开关；所述电池接收第二数据并利用通讯电路模块将第二数据转换为串口数据上传至对应的模拟开关，所述模拟开关用于将串口数据传给单片机以读取相对应的电池信息。

2.根据权利要求1所述的一种换电柜MCU单个串口读取多个电池信息的通讯电路，其特征在于：所述通讯电路模块采用RS485通讯电路模块，通讯电路模块由RS485芯片、隔离芯片和隔离电源组成，该隔离芯片与隔离电源构成用于保护通讯电路的隔离保护电路，且RS485芯片与隔离芯片交互连接，其RS485芯片与电池交互连接，所述隔离芯片与隔离电源连接，该隔离电源的型号采用B0505S-1WR3型。

3.根据权利要求2所述的一种换电柜MCU单个串口读取多个电池信息的通讯电路，其特征在于：所述RS485芯片交互连接有PNP三极管，该PNP三极管用于自动切换RS485芯片的DE引脚端、RE引脚端以实现RS485芯片与电池的数据交互，其PNP三极管设置数量与通讯电路模块数量相同，PNP三极管与RS485芯片为一一对应连接。

4.根据权利要求2所述的一种换电柜MCU单个串口读取多个电池信息的通讯电路，其特征在于：所述RS485芯片的正向输出端A连接有接线端子上，该接线端子再与RS485芯片的反向输出端B连接在一起，该接线端子的型号为SS69-2WAF，且RS485芯片采用SP485EE-L/TR型。

5.根据权利要求1所述的一种换电柜MCU单个串口读取多个电池信息的通讯电路，其特征在于：所述模拟开关采用NPN三极管，该NPN三极管与一RS485芯片的串口RX端连接，且NPN三极管用于自动切换隔离芯片的输入输出串口，其NPN三极管采用MMBT5551型三极管。

6.根据权利要求1所述的一种换电柜MCU单个串口读取多个电池信息的通讯电路，其特征在于：所述单片机通过串行通讯线路与隔离芯片连接，该单片机采用STM32系列芯片或同类型国产MCU芯片的APM32、GD32型芯片。

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