CN219456854U - 通讯串口拓展电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了通讯串口拓展电路，包括控制单元MCU以及n个与不同从设备一一对应连接的拓展单元，所述控制单元MCU上设有TX口、RX口以及n个对应不同从设备的IO口，每个拓展单元均包括第一三极管以及第二三极管，第一三极管的集电极与设备的RX端连接，第一三极管的发射极与控制单元MCU的TX口连接；第二三极管的发射极与设备的TX端连接，第二三极管的集电极与控制单元MCU的RX口连接；连接同一个设备的第一三极管的基极和第二三极管的基极均与控制单元MCU的同一个IO口连接。本实用新型具有结构简单、降低MCU资源使用、降低成本的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种串口拓展电路，特别是一种通讯串口拓展电路。
背景技术
随着社会发展和科技进步，通讯在人们的生活中已经是必不可少的，然而，现有一个串口只能连接一个设备，使得在主机对多个设备进行串口通讯时，需要采用多个串口，使得大大增加了串口的数量。其现有在主机通过一个串口实现与多个设备进行通讯中，一般采用UART、485、232通讯，需要对个元器件配合进行切换、隔离，成本较高，而且对于MCU的资源占用较大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种通讯串口拓展电路。本实用新型具有结构简单、降低MCU资源使用、降低成本的特点。
本实用新型的技术方案：通讯串口拓展电路，包括控制单元MCU以及n个与不同从设备一一对应连接的拓展单元，所述控制单元MCU上设有TX口、RX口以及n个对应不同从设备的IO口，每个拓展单元均包括第一三极管以及第二三极管，第一三极管的集电极与设备的RX端连接，第一三极管的发射极与控制单元MCU的TX口连接；第二三极管的发射极与设备的TX端连接，第二三极管的集电极与控制单元MCU的RX口连接；连接同一个设备的第一三极管的基极和第二三极管的基极均与控制单元MCU的同一个IO口连接。
前述的通讯串口拓展电路中，通讯串口拓展电路，所述控制单元MCU的TX口与第一三极管之间设有第一电阻，控制单元MCU的RX口与第二三极管之间设有第二电阻。
前述的通讯串口拓展电路中，所述第二电阻和第二三极管的集电极之间设有第三电阻，第三电阻的一端连接在第二电阻和第二三极管的集电极之间，第三电阻的另一端接地。
前述的通讯串口拓展电路中，所述控制单元MCU的TX口与第一电阻之间设有第一电容，第一电容的一端连接在控制单元MCU的TX口与第一电阻之间，第一电容的另一端接地；所述控制单元MCU的RX口与第二电阻之间设有第二电容，第二电容的一端连接在控制单元MCU的RX口与第二电阻之间，第二电容的另一端接地。
前述的通讯串口拓展电路中，所述从设备的RX端与第一三极管的集电极之间设有第四电阻，第四电阻的一端连接在设备的RX端与第一三极管的集电极之间，第四电阻的另一端接地。
前述的通讯串口拓展电路中，所述第一三极管的基极经第五电阻与控制单元MCU对应的IO口连接，第二三极管的基极经第六电阻与控制单元MCU对应的IO口连接。
前述的通讯串口拓展电路中，所述第一三极管和第二三极管的型号为8550三极管。
前述的通讯串口拓展电路中，所述n为不小于2的自然数。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型中的通过UART串口通信的方式，通讯的电平为TTL电平，一个MCU与多个从设备连接，MCU可以分别单独按顺序与一路路从设备通讯，从而达到控制和读取数据的目的。每个从设备分别第一三极管和第二三极管分别控制两条传输线与MCU的TX口、RX口连接，信息传输效率高；且MCU的一个IO口同时通过第一三极管和第二三极管控制一路从设备的2根串口线，当某一个从设备进行通讯时，其他从设备不会对其造成干扰。
本实用新型使用简单常用的元器件和电路实现了MCU串口的拓展，适用于MCU与从设备通讯时间上要求不高的场合，降低了对MCU资源要求，也避免了使用专用拓展芯片，极大地降低成本。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例：
如图1所示，通讯串口拓展电路，包括控制单元MCU以及n个与不同从设备一一对应连接的拓展单元，所述控制单元MCU上设有TX口、RX口以及n个对应不同从设备的IO口，每个拓展单元均包括第一三极管以及第二三极管，第一三极管的集电极与设备的RX端连接，第一三极管的发射极与控制单元MCU的TX口连接；第二三极管的发射极与设备的TX端连接，第二三极管的集电极与控制单元MCU的RX口连接；连接同一个设备的第一三极管的基极和第二三极管的基极均与控制单元MCU的同一个IO口连接。
具体的，从设备包括从设备1、从设备2……从设备n，所述n为不小于2的自然数。从设备1的RX1端连接至第一三极管Q1的集电极，从设备1的TX1端连接至第二三极管Q11的发射极；从设备2的RX2端连接至第一三极管Q2的集电极，从设备1的TX2端连接至第二三极管Q21的发射极；同理以此类推，从设备n的RXn端连接至第一三极管Qn的集电极，从设备n的TXn端连接至第二三极管Qn1的发射极；第一三极管Q1、第一三极管Q2……第一三极管Qn的发射极均与控制单元MCU的TX口连接，第二三极管Q11、第二三极管Q21……第二三极管Qn1的集电极均与控制单元MCU的RX口连接；从设备1的第一三极管Q1的基极与第二三极管Q11的基极与控制单元MCU的IO1串口连接，从设备2的第一三极管Q2的基极与第二三极管Q21的基极与控制单元MCU的IO2串口连接，同理以此类推，从设备n的第一三极管Q2的基极与第二三极管Q21的基极与控制单元MCU的IOn串口连接。由此，实现了MCU的一个串口跟多个从设备的串口进行UART串口通讯，元器件少，成本低，电路简单。
所述控制单元MCU的TX口与第一三极管之间设有第一电阻R01，控制单元MCU的RX口与第二三极管之间设有第二电阻R02。通过第一电阻、第二电阻起到对电路的限流保护作用，还可以保护MCU的IO口，防止接线错误或者出现其它异常烧坏MCU。
所述第二电阻R02和第二三极管的集电极之间设有第三电阻R03，第三电阻R03的一端连接在第二电阻R02和第二三极管的集电极之间，第三电阻R03的另一端接地。在MCU的RX口下拉了第三电阻R03，使得在没有通讯时，MCU的RX口电平也是稳定的。
所述控制单元MCU的TX口与第一电阻R01之间设有第一电容C01，第一电容C01的一端连接在控制单元MCU的TX口与第一电阻R01之间，第一电容C01的另一端接地；所述控制单元MCU的RX口与第二电阻R02之间设有第二电容C02，第二电容C02的一端连接在控制单元MCU的RX口与第二电阻R02之间，第二电容C02的另一端接地。通过设置的电容，起到滤波作用，滤除通讯线上的杂波，提高通讯质量。
所述从设备的RX端与第一三极管的集电极之间设有第四电阻Rn1，第四电阻Rn1的一端连接在设备的RX端与第一三极管的集电极之间，第四电阻Rn1的另一端接地。在从设备的RX端放置了一个电阻Rn1，起到在对应从设备没有在通讯时，保证从设备RX端的电平稳定，不易受到干扰的作用。
所述第一三极管的基极经第五电阻与控制单元MCU对应的IO口连接，第二三极管的基极经第六电阻与控制单元MCU对应的IO口连接。即，从设备1的第一三极管Q1的基极经第五电阻R1与控制单元MCU的IO1口连接，从设备1的第二三极管Q11的基极经第六电阻R12与控制单元MCU的IO1口连接；从设备2的第一三极管Q2的基极经第五电阻R2与控制单元MCU的IO2口连接，从设备2的第二三极管Q21的基极经第六电阻R22与控制单元MCU的IO2口连接，依次类推。
所述第一三极管和第二三极管的型号为8550三极管。
工作原理：当MCU需要跟多个从设备中的某一个从设备通讯时，例如与从设备1通讯时，MCU控制IO1信号为低电平，IO2-IOn为高电平，此时从设备1的第一三极管Q1和第二三极管Q11导通，其它从设备连接的第一三极管和第二三极管都为截止状态，MCU通过TX口发送MCU_TX信号，MCU_TX信号经过第一电阻R01，通过第一三极管Q1发送给从设备1的RX1端；从设备1的TX1端发出TX1信号，TX1信号通过第二三极管Q11，经过第二电阻R02传给MCU的RX口，从而完成UART串口通讯功能。
由于，其它从设备连接的第一三极管和第二三极管都为截止状态，从设备2-从设备n对从设备1的通讯不会造成影响。同理，多个从设备可以分时分别通讯。
本实用新型使用简单常用的元器件和电路实现了MCU串口的拓展，降低了对MCU资源要求，也避免了使用专用拓展芯片，极大地降低成本；特别适合几秒种通讯一次的UART串口通讯场合应用，例如空气净化器设备上的一些传感器模块，几秒种读取一次数据，极大降低了对于MCU的资源要求。
本实用新型未详述部分为现有技术，故不在此具体阐述。
Claims (8)
1.通讯串口拓展电路，其特征在于：包括控制单元MCU以及n个与不同从设备一一对应连接的拓展单元，所述控制单元MCU上设有TX口、RX口以及n个对应不同从设备的IO口，每个拓展单元均包括第一三极管以及第二三极管，第一三极管的集电极与设备的RX端连接，第一三极管的发射极与控制单元MCU的TX口连接；第二三极管的发射极与设备的TX端连接，第二三极管的集电极与控制单元MCU的RX口连接；连接同一个设备的第一三极管的基极和第二三极管的基极均与控制单元MCU的同一个IO口连接。
2.根据权利要求1所述的通讯串口拓展电路，其特征在于：所述控制单元MCU的TX口与第一三极管之间设有第一电阻，控制单元MCU的RX口与第二三极管之间设有第二电阻。
3.根据权利要求2所述的通讯串口拓展电路，其特征在于：所述第二电阻和第二三极管的集电极之间设有第三电阻，第三电阻的一端连接在第二电阻和第二三极管的集电极之间，第三电阻的另一端接地。
4.根据权利要求2所述的通讯串口拓展电路，其特征在于：所述控制单元MCU的TX口与第一电阻之间设有第一电容，第一电容的一端连接在控制单元MCU的TX口与第一电阻之间，第一电容的另一端接地；所述控制单元MCU的RX口与第二电阻之间设有第二电容，第二电容的一端连接在控制单元MCU的RX口与第二电阻之间，第二电容的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的通讯串口拓展电路，其特征在于：所述从设备的RX端与第一三极管的集电极之间设有第四电阻，第四电阻的一端连接在设备的RX端与第一三极管的集电极之间，第四电阻的另一端接地。
6.根据权利要求1所述的通讯串口拓展电路，其特征在于：所述第一三极管的基极经第五电阻与控制单元MCU对应的IO口连接，第二三极管的基极经第六电阻与控制单元MCU对应的IO口连接。
7.根据权利要求1所述的通讯串口拓展电路，其特征在于：所述第一三极管和第二三极管的型号为8550三极管。
8.根据权利要求1所述的通讯串口拓展电路，其特征在于：所述n为不小于2的自然数。
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2023
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