CN219246071U - 串口电平转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种串口电平转换电路，主要涉及串口通讯领域，包括串口发送端、数据发送模块、串口接收端、数据接收模块和转换后的数据总线，其中：数据发送模块的第一端与串口发送端相连，数据发送模块的第二端分别与数据接收模块和数据总线相连；数据接收模块的第一端与串口接收端相连，数据接收模块的第二端分别与数据发送模块的第二端和数据总线相连。本实用新型通过一个数据总线实现串口数据的收发和转换，以灵活实现不同电平的串口数据的收发和转换，提高兼容性，简化了电路，降低生产成本，确保了串口通讯的稳定性和响应效率。

Description

串口电平转换电路

技术领域

本实用新型涉及串口通讯技术领域，尤其涉及一种串口电平转换电路。

背景技术

串口是常见的一种通讯电路，由于各个设备或者单片机之间使用的接口电源电压不一致，会导致两者之间不能直接通讯，因此，需要在其之间增加电平转换电路，使两者之间通讯电压一致。

目前，串口之间的电平转换一般使用专门的集成电路芯片去处理，例如MAX3232芯片，其将串口数据转换为RS232协议数据发送出去，在接收端再使用一片MAX323芯片将RS232数据再转换为串口数据来实现串口的数据收发。

上述串口电平转换电路一般需要两片芯片才能实现两个串口设备的数据收发，成本高、且容易引起相移和影响时序，使得串口通讯不稳定、响应效率低下，且芯片一般只适用于5V、3.3V、1.8V等常用电压的转换，对于一些特殊的电压就无能为力了。

实用新型内容

本实用新型提供一种串口电平转换电路，用以解决现有芯片仅针对常用特定电压进行转换以致无法适用特殊电压转换的缺陷，灵活实现不同电平的串口数据的收发和转换，降低了生产成本。

本实用新型提供一种串口电平转换电路，包括串口发送端、数据发送模块、串口接收端、数据接收模块和转换后的数据总线，其中：所述数据发送模块的第一端与所述串口发送端相连，所述数据发送模块的第二端分别与所述数据接收模块和所述数据总线相连；所述数据接收模块的第一端与所述串口接收端相连，所述数据接收模块的第二端分别与所述数据发送模块的第二端和所述数据总线相连。

根据本实用新型提供的一种串口电平转换电路，所述数据发送模块包括第一电阻单元、第二电阻单元、第三电阻单元、电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管和第三三极管，其中：所述第一电阻单元与所述串口发送端相连；所述第一三极管分别与所述第一电阻单元和所述第二电阻单元相连，所述第一三极管接地；所述第二三极管分别与所述第二电阻单元和所述第三电阻单元相连，所述第二三极管接地；所述第三三极管分别与所述第三电阻单元、所述电容、第一二极管相连、所述数据接收模块的第二端和所述数据总线相连。

根据本实用新型提供的一种串口电平转换电路，所述数据发送模块还包括第二二极管，所述第二二极管的第一端与所述第三三极管的第三端相连，所述第二二极管的第二端分别与所述数据接收模块的第二端和所述数据总线相连。

根据本实用新型提供的一种串口电平转换电路，所述第一电阻单元包括第一电阻和第二电阻，所述第二电阻单元包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻单元包括第五电阻和第六电阻，其中：所述第一电阻的第一端与第一接入电路电压单元相连，所述第一电阻的第二端分别与所述串口发送端和所述第二电阻的第一端相连；所述第二电阻的第一端与所述串口发送端相连，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的第一端相连；所述第三电阻的第一端分别与所述第一三极管的第二端和所述第四电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端与所述第五电阻的第二端相连；所述第四电阻的第一端与所述第一三极管的第二端相连，所述第四电阻的第二端与所述第二三极管的第一端相连；所述第五电阻的第一端分别与所述第六电阻的第二端和所述第三三极管的第一端相连，所述第五电阻的第二端与所述第三三极管的第二端相连；所述第六电阻的第一端与所述第二三极管的第二端相连，所述第六电阻的第二端与所述第三三极管的第一端相连。

根据本实用新型提供的一种串口电平转换电路，所述第一三极管和/或所述第二三极管采用NPN型三极管，所述第三三极管采用PNP型硅三极管。

根据本实用新型提供的一种串口电平转换电路，所述第一二极管采用点触型小电流整流管；或，所述第二二极管采用点触型小电流整流管。

根据本实用新型提供的一种串口电平转换电路，所述数据接收模块包括第七电阻、第八电阻、第四三极管和第三二极管，其中：所述第七电阻的第一端与第二接入电路电压单元相连，所述第七电阻的第二端分别与所述串口接收端和所述第四三极管的第一端相连；所述第四三极管的第二端接地，所述第四三极管的第三端与所述第三二极管的第一端相连；所述第八电阻的第一端与所述第三二极管的第二端相连，所述第八电阻的第二端分别与所述数据发送模块的第二端和所述数据总线相连。

根据本实用新型提供的一种串口电平转换电路，所述数据接收模块还包括第九电阻，所述第九电阻的第一端与所述第四三极管的第二端相连，所述第九电阻的第二端与所述第八电阻的第二端相连。

根据本实用新型提供的一种串口电平转换电路，所述数据接收模块还包括第四二极管，所述第四二极管的第一端与所述第四三极管的第二端相连，所述第四二极管的第二端与所述第八电阻的第二端相连。

根据本实用新型提供的一种串口电平转换电路，所述第四三极管采用NPN型三极管；和/或，所述第三二极管采用点触型小电流整流管。

本实用新型提供的串口电平转换电路，通过一个数据总线实现串口数据的收发和转换，以灵活实现不同电平的串口数据的收发和转换，提高兼容性，简化了电路，降低生产成本，确保了串口通讯的稳定性和响应效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的串口电平转换电路的结构示意图之一；

图2是本实用新型提供的串口电平转换电路的结构示意图之二；

图中：

1、串口发送端；2、数据发送模块；21、第一电阻单元；211、第一电阻；212、第二电阻；22、第二电阻单元；221、第三电阻；222、第四电阻；23、第三电阻单元；231、第五电阻；232、第六电阻；24、电容；25、第一二极管；26、第一三极管；27、第二三极管；28、第三三极管；29、第二二极管；3、串口接收端；4、数据接收模块；41、第七电阻；42、第八电阻；43、第四三极管；44、第三二极管；45、第九电阻；46、第四二极管；5、数据总线；6、第一接入电路电压单元；7、第二接入电路电压单元。

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，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

图1示出了本实用新型提高的一种串口电平转换电路的结构示意图，该电路，包括串口发送端1、数据发送模块2、串口接收端3、数据接收模块4和转换后的数据总线5，其中：

数据发送模块2的第一端与串口发送端1相连，数据发送模块2的第二端分别与数据接收模块4和数据总线5相连；

数据接收模块4的第一端与串口接收端3相连，数据接收模块4的第二端分别与数据发送模块2的第二端和数据总线5相连。

具体而言，数据发送模块2包括第一电阻单元21、第二电阻单元22、第三电阻单元23、电容24、第一二极管25、第一三极管26、第二三极管27和第三三极管28，其中：第一电阻单元21与串口发送端1相连；第一三极管26分别与第一电阻单元21和第二电阻单元22相连，第一三极管26接地；第二三极管27分别与第二电阻单元22和第三电阻单元23相连，第二三极管27接地；第三三极管28分别与第三电阻单元23、电容24、第一二极管25相连、数据接收模块4的第二端和数据总线5相连。

在一个可选实施例中，第一三极管26和/或第二三极管27采用NPN型三极管，第三三极管28采用PNP型硅三极管。更进一步地说，第一三极管26和/或第二三极管27采用9014型号的三极管，第三三极管28采用8550型号的三极管。

在一个可选实施例中，第一二极管25采用点触型小电流整流管。进一步地，第一二极管25采用1N4148型号的二极管。

更进一步地说，参考图2，第一电阻单元21包括第一电阻211和第二电阻212，第二电阻单元22包括第三电阻221和第四电阻222，第三电阻单元23包括第五电阻231和第六电阻232，其中：第一电阻211的第一端与第一接入电路电压单元6相连，第一电阻211的第二端分别与串口发送端1和第二电阻212的第一端相连；第二电阻212的第一端与串口发送端1相连，第二电阻212的第二端与第一三极管26的第一端相连；第三电阻221的第一端分别与第一三极管26的第二端和第四电阻222的第一端相连，第三电阻221的第二端与第五电阻231的第二端相连；第四电阻222的第一端与第一三极管26的第二端相连，第四电阻222的第二端与第二三极管27的第一端相连；第五电阻231的第一端分别与第六电阻232的第二端和第三三极管28的第一端相连，第五电阻231的第二端与第三三极管28的第二端相连；第六电阻232的第一端与第二三极管27的第二端相连，第六电阻232的第二端与第三三极管28的第一端相连。

需要补充的是，第一三极管26的第三端和第二三极管27的第三端接地，第三三极管28的第三端分别与数据接收模块4的第二端和数据总线5相连。另外，电容24接地。

在一个可选实施例中，第一电阻211等于10kΩ，第二电阻212等于10kΩ，第三电阻221等于10kΩ，第四电阻222等于3kΩ，第五电阻231等于10kΩ，第六电阻232等于3kΩ，电容24等于100μF。

应当注意的是，当串口发送端(TX)1为高电平时，第一三极管(VT1)26饱和导通，第二三极管(VT2)27、第三三极管(VT3)28截止，此时数据总线(DATA)5为低电平；当串口发送端(TX)1变为低电平时，第一三极管(VT1)26截止，第二三极管(VT2)27、第三三极管(VT3)2饱和导通，输出器件内部的工作电压(VDD)，此时数据总线(DATA)5变为与VDD相同的高电平；当串口发送端(TX)1存在高低持续变化的数据电平时，在数据总线(DATA)5上也能的到与串口发送端(TX)1相位相反的数据信号，从而实现数据的发送；此外，一般情况下，串口发送端(TX)1为高电平接入电路的电压VCC，第三三极管(VT3)28截止。

需要说明的是，为了实现不同电平的串口数据相互传输，VCC和VDD的电压大小可以根据实际选用的第一三极管26、第二三极管27和第三三极管28的参数进行选择，此处不作进一步地限定。

在一个可选实施例中，数据发送模块2还包括第二二极管29，第二二极管29的第一端与第三三极管28的第三端相连，第二二极管29的第二端分别与数据接收模块4的第二端和数据总线5相连。

需要说明的是，第二二极管(V2)29为正向保护管，主要用于在正向电压过高时确保不会损坏第三三极管(VT3)28。另外，第二二极管29采用点触型小电流整流管。进一步地，第二二极管29采用1N4148型号的二极管。

另外，数据接收模块4包括第七电阻41、第八电阻42、第四三极管43和第三二极管44，其中：第七电阻41的第一端与第二接入电路电压单元7相连，第七电阻41的第二端分别与串口接收端3和第四三极管43的第一端相连；第四三极管43的第二端接地，第四三极管43的第三端与第三二极管44的第一端相连；第八电阻42的第一端与第三二极管44的第二端相连，第八电阻42的第二端分别与数据发送模块2的第二端和数据总线5相连。

需要补充的是，当数据总线(DATA)5存在持续的高低变化的数据时，串口接收端(RX)3能够得到与数据总线(DATA)5相位相反的数字信号，从而实现数据接收功能。此外，第四三极管43用于提供一个0.6V左右门限电平，以防止将干扰误认为数据。

在一个可选实施例中，第七电阻41等于10kΩ，第八电阻42等于10kΩ。

在一个可选实施例中，第四三极管43采用NPN型三极管；和/或，第三二极管44采用点触型小电流整流管。

在一个可选实施例中，第四三极管43采用9014型号的三极管。

在一个可选实施例中，第三二极管44采用1N4148型号的二极管。

在一个可选实施例中，数据接收模块4还包括第九电阻45，第九电阻45的第一端与第四三极管43的第二端相连，第九电阻45的第二端与第八电阻42的第二端相连。

在一个可选实施例中，第七电阻41等于120Ω。

需要说明的是，通过第八电阻42、第三二极管44、第四三极管43、第七电阻41构成的数据接收模块4，使得数据总线(DATA)5处于空闲时，受第九电阻45的下拉作用，数据总线(DATA)5保持在0V电平，因此第三二极管(VT4)44不导通；相应的，串口接收端(RX)3为高电平接入电路的电压VCC；当数据总线(DATA)5有高电平信号时，第三二极管(VT4)44饱和导通，此时串口接收端(RX)3为低电平。

在一个可选实施例中，数据接收模块4还包括第四二极管46，第四二极管46的第一端与第四三极管43的第二端相连，第四二极管36的第二端与第八电阻42的第二端相连。

在一个可选实施例中，第四二极管46采用点触型小电流整流管。进一步地，第四二极管46采用1N4148型号的二极管。

综上所述，本实用新型通过一个数据总线实现串口数据的收发和转换，以灵活实现不同电平的串口数据的收发和转换，提高兼容性，简化了电路，降低生产成本，确保了串口通讯的稳定性和响应效率。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种串口电平转换电路，其特征在于，包括串口发送端、数据发送模块、串口接收端、数据接收模块和转换后的数据总线，其中：

所述数据发送模块的第一端与所述串口发送端相连，所述数据发送模块的第二端分别与所述数据接收模块和所述数据总线相连；

所述数据接收模块的第一端与所述串口接收端相连，所述数据接收模块的第二端分别与所述数据发送模块的第二端和所述数据总线相连。

2.根据权利要求1所述的串口电平转换电路，其特征在于，所述数据发送模块包括第一电阻单元、第二电阻单元、第三电阻单元、电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管和第三三极管，其中：

所述第一电阻单元与所述串口发送端相连；

所述第一三极管分别与所述第一电阻单元和所述第二电阻单元相连，所述第一三极管接地；

所述第二三极管分别与所述第二电阻单元和所述第三电阻单元相连，所述第二三极管接地；

所述第三三极管分别与所述第三电阻单元、所述电容、第一二极管相连、所述数据接收模块的第二端和所述数据总线相连。

3.根据权利要求2所述的串口电平转换电路，其特征在于，所述数据发送模块还包括第二二极管，所述第二二极管的第一端与所述第三三极管的第三端相连，所述第二二极管的第二端分别与所述数据接收模块的第二端和所述数据总线相连。

4.根据权利要求2所述的串口电平转换电路，其特征在于，所述第一电阻单元包括第一电阻和第二电阻，所述第二电阻单元包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻单元包括第五电阻和第六电阻，其中：

所述第一电阻的第一端与第一接入电路电压单元相连，所述第一电阻的第二端分别与所述串口发送端和所述第二电阻的第一端相连；

所述第二电阻的第一端与所述串口发送端相连，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的第一端相连；

所述第三电阻的第一端分别与所述第一三极管的第二端和所述第四电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端与所述第五电阻的第二端相连；

所述第四电阻的第一端与所述第一三极管的第二端相连，所述第四电阻的第二端与所述第二三极管的第一端相连；

所述第五电阻的第一端分别与所述第六电阻的第二端和所述第三三极管的第一端相连，所述第五电阻的第二端与所述第三三极管的第二端相连；

所述第六电阻的第一端与所述第二三极管的第二端相连，所述第六电阻的第二端与所述第三三极管的第一端相连。

5.根据权利要求2所述的串口电平转换电路，其特征在于，所述第一三极管和/或所述第二三极管采用NPN型三极管，所述第三三极管采用PNP型硅三极管。

6.根据权利要求3所述的串口电平转换电路，其特征在于，所述第一二极管采用点触型小电流整流管；或，

所述第二二极管采用点触型小电流整流管。

7.根据权利要求1所述的串口电平转换电路，其特征在于，所述数据接收模块包括第七电阻、第八电阻、第四三极管和第三二极管，其中：

所述第七电阻的第一端与第二接入电路电压单元相连，所述第七电阻的第二端分别与所述串口接收端和所述第四三极管的第一端相连；

所述第四三极管的第二端接地，所述第四三极管的第三端与所述第三二极管的第一端相连；

所述第八电阻的第一端与所述第三二极管的第二端相连，所述第八电阻的第二端分别与所述数据发送模块的第二端和所述数据总线相连。

8.根据权利要求7所述的串口电平转换电路，其特征在于，所述数据接收模块还包括第九电阻，所述第九电阻的第一端与所述第四三极管的第二端相连，所述第九电阻的第二端与所述第八电阻的第二端相连。

9.根据权利要求7所述的串口电平转换电路，其特征在于，所述数据接收模块还包括第四二极管，所述第四二极管的第一端与所述第四三极管的第二端相连，所述第四二极管的第二端与所述第八电阻的第二端相连。

10.根据权利要求7所述的串口电平转换电路，其特征在于，所述第四三极管采用NPN型三极管；和/或，

所述第三二极管采用点触型小电流整流管。

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