CN219893317U - 一种rs485与rs232电平自适应电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电子电路设计技术领域，尤其涉及一种RS485与RS232电平自适应电路。通过增设通讯电平采样识别电路和电平通路选择电路，并将所述接口端子分别与通讯电平采样识别电路的输入端和电平通路选择电路的输入端电连接，所述通讯电平采样识别电路的输出端与电平通路选择电路的输入端电连接，所述电平通路选择电路的输出端用于与处理器电连接，所述处理器搭载有RS485和RS232通信协议，从而实现可以通过硬件电路自动检测判断接入的外部设备为RS485电平还是RS232电平，通过EN电平可以进一步的控制整体电路的通路选择，最终是CPU或MCU与外部设备的通信电平可以自动匹配。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路设计技术领域，尤其涉及一种RS485与RS232电平自适应电路。
背景技术
在工业控制环境中，常常会用到RS232或RS485电平的通讯控制线，设备上的集成情况如下：
常规做法一、产品上集成两个对外接口，同时用两个TTL串口来转对应的电平，一个为RS232电平，另一个为RS485电平，客户按照需求接线，不可接错使用，否则存在损害设备风险。
常规做法二、产品上集成两个对外接口，用1个TTL串口加上一个电子来切换，如果TTL串口接RS232电平芯片，RS232电平接口就有效可对外通信，如果TTL串口接RS485电平芯片，则RS485电平接口就有效可对外通信；这种方式要是电平接错端口，则被接设备有损坏风险。
常规做法三、产品上集成一个对外接口，用1个TTL串口加上驱动芯片，同时转为RS232电平与RS485电平；由于对外只有一个接口，所以内部需要通过跳线的方式来选择对应的RS485和RS232电平来对外输出，该方法需要人工操作，其可靠性低，并且操作时需要打开设备的外壳来进行跳线的选择，使用时非常麻烦。
例如，现有的申请号为201620935747.0，名称为一种RS485和RS232通讯自适应的硬件电路的中国专利文件。由该专利中的电路框图可知，对外接口一共两个；一个为RS232电平接口，另一个为RS485电平接口，这种方法只能够让微处理器切换电平，对于用户而言还是要面对两种电平接口，依旧需要人为的判断通讯线的电平，然后再接到对应的接口。
存在的问题一：并没有实现真正意义上的自适应，需要人为判断接线；
存在的问题二：因为是两个接口，所以若是电平接错端口，则被接设备有损坏风险。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种RS485与RS232电平自适应电路。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种RS485与RS232电平自适应电路，包括接口端子、通讯电平采样识别电路和电平通路选择电路；
所述接口端子用于与外界的RS485或RS232电平通讯线电连接，所述接口端子分别与通讯电平采样识别电路的输入端和电平通路选择电路的输入端电连接，所述通讯电平采样识别电路的输出端与电平通路选择电路的输入端电连接，所述电平通路选择电路的输出端用于与处理器电连接，所述处理器搭载有RS485和RS232通信协议。
进一步的，所述通讯电平采样识别电路包括二极管D1、PMOS管Q1、NMOS管Q2和电容C1；
所述二极管D1的负极与所述接口端子电连接，所述二极管D1的正极分别与NMOS管Q2的源极和电容C1的一端电连接，所述NMOS管Q2的漏极与PMOS管Q1的栅极电连接，所述PMOS管Q1的源极与电平通路选择电路的输入端电连接，所述电容C1的另一端接地。
进一步的，还包括电阻R1、电阻R2和电阻R3；
所述NMOS管Q2的栅极接地，所述电阻R3并联于电容C1的两端；
所述NMOS管Q2的漏极通过电阻R2接5V电源；
所述PMOS管Q1的源极通过电阻R1接5V电源。
进一步的，还包括负电压电路；
所述负电压电路的输入端与电平通路选择电路的输入端电连接，所述负电压电路的输出端与电容C1的一端电连接。
进一步的，还包括RS485转串口TTL电平电路、RS232转串口TTL电平电路和切换器；
所述RS485转串口TTL电平电路和RS232转串口TTL电平电路分别与切换器的输入端电连接，所述电平通路选择电路的输出端与切换器的受控端电连接，所述切换器的输出端与处理器电连接。
进一步的，所述切换器为双刀双掷继电器或双刀双掷电子开关。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提供的一种RS485与RS232电平自适应电路，通过增设通讯电平采样识别电路和电平通路选择电路，并将所述接口端子分别与通讯电平采样识别电路的输入端和电平通路选择电路的输入端电连接，所述通讯电平采样识别电路的输出端与电平通路选择电路的输入端电连接，所述电平通路选择电路的输出端用于与处理器电连接，所述处理器搭载有RS485和RS232通信协议，从而实现可以通过硬件电路自动检测判断接入的外部设备为RS485电平还是RS232电平，硬件检测的优点可靠性与稳定性都很强；从上述电路中可知道检测结果为电平通路选择控制信号EN的电平，通过这个EN电平可以进一步的控制整体电路的通路选择，最终是CPU或MCU与外部设备的通信电平可以自动匹配。
附图说明
图1为本实用新型的一种RS485与RS232电平自适应电路的模块连接图；
图2为本实用新型的一种RS485与RS232电平自适应电路的电路连接图；
图3为本实用新型的一种RS485与RS232电平自适应电路的电平通路选择电路的电路连接图；
标号说明：
1、接口端子；2、通讯电平采样识别电路；3、电平通路选择电路；4、处理器；5、负电压电路。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1-图3，本实用新型提供的一种RS485与RS232电平自适应电路，包括接口端子、通讯电平采样识别电路和电平通路选择电路；
所述接口端子用于与外界的RS485或RS232电平通讯线电连接，所述接口端子分别与通讯电平采样识别电路的输入端和电平通路选择电路的输入端电连接，所述通讯电平采样识别电路的输出端与电平通路选择电路的输入端电连接，所述电平通路选择电路的输出端用于与处理器电连接，所述处理器搭载有RS485和RS232通信协议。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提供的一种RS485与RS232电平自适应电路，通过增设通讯电平采样识别电路和电平通路选择电路，并将所述接口端子分别与通讯电平采样识别电路的输入端和电平通路选择电路的输入端电连接，所述通讯电平采样识别电路的输出端与电平通路选择电路的输入端电连接，所述电平通路选择电路的输出端用于与处理器电连接，所述处理器搭载有RS485和RS232通信协议，从而实现可以通过硬件电路自动检测判断接入的外部设备为RS485电平还是RS232电平，硬件检测的优点可靠性与稳定性都很强；从上述电路中可知道检测结果为电平通路选择控制信号EN的电平，通过这个EN电平可以进一步的控制整体电路的通路选择，最终是CPU或MCU与外部设备的通信电平可以自动匹配。
进一步的，所述通讯电平采样识别电路包括二极管D1、PMOS管Q1、NMOS管Q2和电容C1；
所述二极管D1的负极与所述接口端子电连接，所述二极管D1的正极分别与NMOS管Q2的源极和电容C1的一端电连接，所述NMOS管Q2的漏极与PMOS管Q1的栅极电连接，所述PMOS管Q1的源极与电平通路选择电路的输入端电连接，所述电容C1的另一端接地。
由上述描述可知，通过上述电路设计，实现通讯电平采样识别功能。
进一步的，还包括电阻R1、电阻R2和电阻R3；
所述NMOS管Q2的栅极接地，所述电阻R3并联于电容C1的两端；
所述NMOS管Q2的漏极通过电阻R2接5V电源；
所述PMOS管Q1的源极通过电阻R1接5V电源。
由上述描述可知，通过上述电路设计，提升整体电路的稳定性。
进一步的，还包括负电压电路；
所述负电压电路的输入端与电平通路选择电路的输入端电连接，所述负电压电路的输出端与电容C1的一端电连接。
由上述描述可知，如果RS232_TX处于很长一段时间的逻辑低电平，等到C1放电完，二极管D1、NMOS管Q2、PMOS管Q1就会截止，导致通信中途突然切换回RS485通路，所以为了解决这一风险点，加入了一个负电压电路，在信号EN为低电平时负电压启动输出负电压给C1充电，C1就不再依赖于RS232_TX的能量，使得整个电路的稳定运行。
进一步的，还包括RS485转串口TTL电平电路、RS232转串口TTL电平电路和切换器；
所述RS485转串口TTL电平电路和RS232转串口TTL电平电路分别与切换器的输入端电连接，所述电平通路选择电路的输出端与切换器的受控端电连接，所述切换器的输出端与处理器电连接。
进一步的，所述切换器为双刀双掷继电器或双刀双掷电子开关。
由上述描述可知，通过上述电路设计，提供具体的硬件配置，以满足电路需求。
请参照图1-3，本实用新型的实施例一为：
本实用新型提供的一种RS485与RS232电平自适应电路，包括接口端子1、通讯电平采样识别电路2和电平通路选择电路3；
所述接口端子1用于与外界的RS485或RS232电平通讯线电连接，所述接口端子1分别与通讯电平采样识别电路2的输入端和电平通路选择电路3的输入端电连接，所述通讯电平采样识别电路2的输出端与电平通路选择电路3的输入端电连接，所述电平通路选择电路3的输出端用于与处理器4电连接，所述处理器4搭载有RS485和RS232通信协议。
所述通讯电平采样识别电路2包括二极管D1、PMOS管Q1、NMOS管Q2和电容C1；
所述二极管D1的负极与所述接口端子电连接，所述二极管D1的正极分别与NMOS管Q2的源极和电容C1的一端电连接，所述NMOS管Q2的漏极与PMOS管Q1的栅极电连接，所述PMOS管Q1的源极与电平通路选择电路的输入端电连接，所述电容C1的另一端接地。
上述的RS485与RS232电平自适应电路，还包括电阻R1、电阻R2和电阻R3；
所述NMOS管Q2的栅极接地，所述电阻R3并联于电容C1的两端；
所述NMOS管Q2的漏极通过电阻R2接5V电源；
所述PMOS管Q1的源极通过电阻R1接5V电源。
上述的RS485与RS232电平自适应电路，还包括负电压电路5；
所述负电压电路5的输入端与电平通路选择电路3的输入端电连接，所述负电压电路5的输出端与电容C1的一端电连接。
上述的RS485与RS232电平自适应电路，还包括RS485转串口TTL电平电路、RS232转串口TTL电平电路和切换器；所述切换器为双刀双掷继电器或双刀双掷电子开关。
所述RS485转串口TTL电平电路和RS232转串口TTL电平电路分别与切换器的输入端电连接，所述电平通路选择电路的输出端与切换器的受控端电连接，所述切换器的输出端与处理器电连接。
上述通讯电平采样识别电路的工作原理：
在通讯线安装完毕上电时，此时还没有数据通讯，可以通过检测通讯线RS232的TX电平来判断，此时接入的通讯线为RS485电平还是RS232电平。
当TX为负电压时(通常TX<-3.0V)，判定外部接进来的为RS232电平；否则，判定外部接进来的为RS485电平。
上述的RS485与RS232电平自适应电路的检测流程说明：
当通讯线接入端子时，RS485_A/RS232_TX可能有正电压与负电压的表现；RS485_A/RS232_TX为正电压时，二极管D1、NMOS管Q2、PMOS管Q1均截止，电平通路选择控制信号EN为高电平，负电压电路不输出，EN为高电平，则电平通路选择电路切换为RS485电平转换，从而端口实现通讯正常；
RS485_A/RS232_TX为负电压时，二极管D1导通，电容C1充电，然后NMOS管Q2、PMOS管Q1均导通，电平通路选择控制信号EN为低电平，这个EN信号的低电平维持依靠C1的电量，C1的电量依靠RS232_TX的逻辑高电平数量，这里的风险是如果RS232_TX处于很长一段时间的逻辑低电平，等到C1放电完，二极管D1、NMOS管Q2、PMOS管Q1就会截止，导致通信中途突然切换回RS485通路，所以为了解决这一风险点，加入了一个负电压电路，在信号EN为低电平时负电压启动输出负电压给C1充电，C1就不再依赖于RS232_TX的能量，使得整个电路的稳定运行。
在本实施例中，负电压电源：目前常见的DCtoDC开关电源芯片均可以实现，例如TI公司的TPS61040；RS485转串口TTL电平：满足电平转换的芯片均可以使用，例如TI公司的SN75176B；RS232转串口TTL电平：满足电平转换的芯片均可以使用，例如TI公司的MAX3243E；双刀双掷继电器，例如欧姆龙G6K-2F-Y；双刀双掷电子开关，例如TI公司的TS5A23157。
综上所述，本实用新型提供的一种RS485与RS232电平自适应电路，通过增设通讯电平采样识别电路和电平通路选择电路，并将所述接口端子分别与通讯电平采样识别电路的输入端和电平通路选择电路的输入端电连接，所述通讯电平采样识别电路的输出端与电平通路选择电路的输入端电连接，所述电平通路选择电路的输出端用于与处理器电连接，所述处理器搭载有RS485和RS232通信协议，从而实现可以通过硬件电路自动检测判断接入的外部设备为RS485电平还是RS232电平，硬件检测的优点可靠性与稳定性都很强；从上述电路中可知道检测结果为电平通路选择控制信号EN的电平，通过这个EN电平可以进一步的控制整体电路的通路选择，最终是CPU或MCU与外部设备的通信电平可以自动匹配。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种RS485与RS232电平自适应电路，其特征在于，包括接口端子、通讯电平采样识别电路和电平通路选择电路；
所述接口端子用于与外界的RS485或RS232电平通讯线电连接，所述接口端子分别与通讯电平采样识别电路的输入端和电平通路选择电路的输入端电连接，所述通讯电平采样识别电路的输出端与电平通路选择电路的输入端电连接，所述电平通路选择电路的输出端用于与处理器电连接，所述处理器搭载有RS485和RS232通信协议。
2.根据权利要求1所述的一种RS485与RS232电平自适应电路，其特征在于，所述通讯电平采样识别电路包括二极管D1、PMOS管Q1、NMOS管Q2和电容C1；
所述二极管D1的负极与所述接口端子电连接，所述二极管D1的正极分别与NMOS管Q2的源极和电容C1的一端电连接，所述NMOS管Q2的漏极与PMOS管Q1的栅极电连接，所述PMOS管Q1的源极与电平通路选择电路的输入端电连接，所述电容C1的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的一种RS485与RS232电平自适应电路，其特征在于，还包括电阻R1、电阻R2和电阻R3；
所述NMOS管Q2的栅极接地，所述电阻R3并联于电容C1的两端；
所述NMOS管Q2的漏极通过电阻R2接5V电源；
所述PMOS管Q1的源极通过电阻R1接5V电源。
4.根据权利要求2或3所述的一种RS485与RS232电平自适应电路，其特征在于，还包括负电压电路；
所述负电压电路的输入端与电平通路选择电路的输入端电连接，所述负电压电路的输出端与电容C1的一端电连接。
5.根据权利要求1所述的一种RS485与RS232电平自适应电路，其特征在于，还包括RS485转串口TTL电平电路、RS232转串口TTL电平电路和切换器；
所述RS485转串口TTL电平电路和RS232转串口TTL电平电路分别与切换器的输入端电连接，所述电平通路选择电路的输出端与切换器的受控端电连接，所述切换器的输出端与处理器电连接。
6.根据权利要求5所述的一种RS485与RS232电平自适应电路，其特征在于，所述切换器为双刀双掷继电器或双刀双掷电子开关。
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