CN220627045U - 串口转二总线的转换电路及具有串口转二总线功能的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及串口转二总线的转换电路及具有串口转二总线功能的设备，包括双通道的数字隔离芯片和单片机；数字隔离芯片的第一通道输入端和第二通道输出端分别与串口通信的RX和TX电连接；数字隔离芯片的第二通道输入端和第一通道输出端分别与单片机的一对串口收发引脚电连接；单片机的另一对串口收发引脚分别与二总线的两根通讯线路电连接；采用了隔离芯片将串口一方信号与二总线一方信号有效隔离，防止互相影响，经过隔离之后的信号连接至单片机，由单片机处理后再连接至二总线，实现二总线和串口通信转换；此方案能减少通信布线难度，降低后期维护人工成本及困难度，提高通信抗扰性，减少产品误动作可能性。

Description

串口转二总线的转换电路及具有串口转二总线功能的设备

技术领域

本实用新型涉及串口转换电路技术领域，更具体地说，涉及一种串口转二总线的转换电路及具有串口转二总线功能的设备。

背景技术

实际应用中，因为通信的需要，常常会将串口进行转换后再构建通信网络，传统的实现方式是将串口信号转换为485信号后进行铺设展开通信网络，但采用此种方式，网络布线依赖于手拉手的串行连接方式，网络扩展困难，故障识别与隔离不易，可靠性和及后期维护性相对较差。

将串口信号转二总线信号后通信布线方式灵活，可星形、树形、总线形拓扑，扩展方便，故障识别及后期维护性更好，并且二总线可为设备供电，无需额外布置电源线，需要一种简易的串口转二总线的转换电路，能将串口信号经过隔离转为二总线信号，并且具备更高的抗扰性，能更可靠的实现通信功能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种串口转二总线的转换电路，还提供了一种具有串口转二总线功能的设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种串口转二总线的转换电路，其中，包括双通道的数字隔离芯片、单片机和二总线电路，所述二总线电路包括电源电路、解码电路和回码电路；

所述数字隔离芯片的第一通道输入端和第二通道输出端分别与串口通信的RX和TX电连接；

所述数字隔离芯片的第二通道输入端和第一通道输出端分别与单片机的一对串口收发引脚电连接；

所述单片机的另一对串口收发引脚分别与二总线模组的解码电路和回码电路电连接；

所述二总线模组的电源电路的L1端口、L2端口与外部设备电连接，电源电路的LINEINPUT端口与所述解码电路以及所述回码电路的线性输入端电连接。

本实用新型所述的串口转二总线的转换电路，其中，所述数字隔离芯片上电连接有控制其通信通断的开关电路，所述开关电路与所述单片机电连接并受其控制。

本实用新型所述的串口转二总线的转换电路，其中，所述开关电路包括第一三极管，所述第一三极管的C极与所述数字隔离芯片的电源端电连接，所述第一三极管的E极接供电电源，所述第一三极管的B极电连接有第一电阻，所述第一电阻的另一端与所述单片机的输出控制引脚电连接；所述开关电路还包括第二电阻，所述第二电阻的两端分别电连接所述第一三极管的B极和E极。

本实用新型所述的串口转二总线的转换电路，其中，所述电源电路包括整流桥和降压芯片；所述整流桥的一端脚接L1端口、一端脚接L2端口、一端脚接LINEINPUT端口，一端脚接地；L1端口和L2端口之间电连接有压敏电阻；所述降压芯片的GND引脚与整流桥的接地脚电连接，VOUT引脚接电压输出端口，VIN引脚电连接第二三极管的E极以及第一电容，所述第一电容的另一端与整流桥的接地脚电连接；所述降压芯片的VOUT引脚电连接有第二电容，所述第二电容的另一端接地；所述第二三极管的C极通过第三电阻与LINEINPUT端口电连接，所述第二三极管的B极与第三三极管的E极电连接，所述第三三极管的C极与所述第二三极管的C极电连接，所述第三三极管的B极与第四电阻和稳压二极管的负极电连接，所述第四电阻的另一端与LINEINPUT端口电连接，稳压二极管的正极与整流桥的接地脚电连接。

本实用新型所述的串口转二总线的转换电路，其中，所述解码电路包括第四三极管，所述第四三极管的C极电连接有第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的另一端与单片机的第三输入输出引脚电连接，所述第六电阻的另一端接地；所述第四三极管的E极与电压输出端口、第三电容、第一二极管的负极、第七电阻电连接，所述第三电容的另一端接地，第一二极管的正极与第四三极管的B极电连接，第七电阻的另一端与第四三极管的B极电连接；第四三极管的B极电连接有第八电阻和第四电容，第四电容的另一端接地，第八电阻的另一端接第五电容，第五电容的另一端接LINEINPUT端口。

本实用新型所述的串口转二总线的转换电路，其中，所述回码电路包括第五三极管，第五三极管的E极接第九电阻，第九电阻的另一端接地；第五三极管的C极接第十电阻，第十电阻的另一端接LINEINPUT端口，第十电阻上并联有第十一电阻；第五三极管的B极接第二二极管的负极、第六电容和第十一电阻，第六电容的另一端和第十一电阻的另一端电连接并接地，第二二极管的正极接第十二电阻，第十二电阻的另一端接单片机的第四输入输出引脚电连接，第十二电阻上并联有第七电容。

一种具有串口转二总线功能的设备，其中，所述设备上设置有如上述的串口转二总线的转换电路。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用了隔离芯片将串口一方信号与二总线一方信号有效隔离，防止互相影响，经过隔离之后的信号连接至单片机，由单片机处理后再连接至二总线，实现二总线和串口通信转换；此方案能减少通信布线难度，降低后期维护人工成本及困难度，提高通信抗扰性，减少产品误动作可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，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附图：

图1是本实用新型较佳实施例的串口转二总线的转换电路数字隔离芯片电路图；

图2是本实用新型较佳实施例的串口转二总线的转换电路单片机电路图；

图3是本实用新型较佳实施例的串口转二总线的转换电路电源电路电路图；

图4是本实用新型较佳实施例的串口转二总线的转换电路回码电路电路图；

图5是本实用新型较佳实施例的串口转二总线的转换电路解码电路电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型较佳实施例的串口转二总线的转换电路，如图1所示，同时参阅图2-图5，包括双通道的数字隔离芯片、单片机和二总线电路，二总线电路包括电源电路、解码电路和回码电路；

数字隔离芯片的第一通道输入端和第二通道输出端分别与串口通信的RX和TX电连接；

数字隔离芯片的第二通道输入端和第一通道输出端分别与单片机的一对串口收发引脚电连接；

单片机的另一对串口收发引脚分别与二总线模组的解码电路和回码电路电连接；

二总线模组的电源电路的L1端口、L2端口与外部设备电连接，电源电路的LINEINPUT端口与解码电路以及回码电路的线性输入端电连接。

本实用新型采用了隔离芯片将串口一方信号与二总线一方信号有效隔离，防止互相影响，经过隔离之后的信号连接至单片机，由单片机处理后再连接至二总线，实现二总线和串口通信转换；此方案能减少通信布线难度，降低后期维护人工成本及困难度，提高通信抗扰性，减少产品误动作可能性。

优选的，如图1所示，开关电路包括第一三极管Q5，第一三极管的C极与数字隔离芯片的电源端电连接，第一三极管的E极接供电电源，第一三极管的B极电连接有第一电阻R12，第一电阻R12的另一端与单片机的输出控制引脚电连接；开关电路还包括第二电阻R20，第二电阻R20的两端分别电连接第一三极管的B极和E极；结构简洁，成本低，控制响应速度快；当然，可以理解的，还可以替换为现有的其他开关电路形式。

优选的，如图3所示，电源电路包括整流桥D3和降压芯片U1；整流桥D3的一端脚接L1端口、一端脚接L2端口、一端脚接LINEINPUT端口，一端脚接地；L1端口和L2端口之间电连接有压敏电阻RV1；降压芯片U1的GND引脚与整流桥D3的接地脚电连接，VOUT引脚接电压输出端口VDC，VIN引脚电连接第二三极管Q3的E极以及第一电容C5，第一电容C5的另一端与整流桥D3的接地脚电连接；降压芯片U1的VOUT引脚电连接有第二电容C6，第二电容C6的另一端接地；第二三极管Q3的C极通过第三电阻R2与LINEINPUT端口电连接，第二三极管Q3的B极与第三三极管Q2的E极电连接，第三三极管Q2的C极与第二三极管Q2的C极电连接，第三三极管Q2的B极与第四电阻R1和稳压二极管ZD1的负极电连接，第四电阻R1的另一端与LINEINPUT端口电连接，稳压二极管ZD1的正极与整流桥D3的接地脚电连接；

优选的，如图5所示，解码电路包括第四三极管Q1，第四三极管Q1的C极电连接有第五电阻R8和第六电阻R9，第五电阻R8的另一端与单片机的第三输入输出引脚电连接，第六电阻R9的另一端接地；第四三极管Q1的E极与电压输出端口VDC、第三电容C1、第一二极管D1的负极、第七电阻R3电连接，第三电容C1的另一端接地，第一二极管D1的正极与第四三极管Q1的B极电连接，第七电阻R3的另一端与第四三极管Q1的B极电连接；第四三极管Q1的B极电连接有第八电阻R6和第四电容C4，第四电容C4的另一端接地，第八电阻R6的另一端接第五电容C2，第五电容C2的另一端接LINEINPUT端口；

优选的，如图4所示，回码电路包括第五三极管Q4，第五三极管Q4的E极接第九电阻R11，第九电阻R11的另一端接地；第五三极管Q4的C极接第十电阻R4，第十电阻R4的另一端接LINEINPUT端口，第十电阻R4上并联有第十一电阻R5；第五三极管Q4的B极接第二二极管D2的负极、第六电容C18和第十一电阻R10，第六电容C18的另一端和第十一电阻R10的另一端电连接并接地，第二二极管D2的正极接第十二电阻R7，第十二电阻R7的另一端接单片机的第四输入输出引脚电连接，第十二电阻R7上并联有第七电容C3；

采用电路原理如下：二总线电路通过L1、L2与外接主机交互，L1、L2经过整流桥后输出LINEINPUT信号接入回码电路、解码电路及经过电源降压提供电路中所需的供电电压VDC。

当二总线电压在高低电平间切换时，解码电路中C2两端电压跟着变化，让Q1导通或关断，从而实现DECODE电平的高低切换，单片机通过识别DECODE的电平状态及持续时间，判断出所接收的数据。当需要给外接主机进行回复数据时，单片机通过控制FEEDBACK信号来控制回码电路中Q4的通断，使得R4、R5上有电流流过，进而引起总线上电流变化，外接主机转换此“电流变化”为可识别电压信号，从而识别出从机所回复的数据。

串口通信的RX、TX分别接入数字隔离芯片的VIA和VOB脚，经过芯片隔离转换后分别输出RX_1和TX_1接入到单片机上，单片机对数据进行识别后从DECODE和FEEDBACK脚收发相应的数据到二总线电路，实现串口与二总线间通信。

由于隔离芯片作用，将RX/TX和RX_1/TX_1分隔为两方，即使其中一方来了一个强干扰信号，传递到另一端的影响是经过大幅度衰减的，基本不会影响另一端的通信。并且额外设计了由Q5及R20/R12组成的简易开关电路，当不需要时，可通过单片机输出控制信号关闭通信，减少整体电路功耗。

其中，数字隔离芯片π122M31可用NSI8121N、ISO7321等替代；单片机除了如图2示例的HC32F003C4PA外，还可用CX32L003等替代；

一种具有串口转二总线功能的设备，其中，设备上设置有如上述的串口转二总线的转换电路。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种串口转二总线的转换电路，其特征在于，包括双通道的数字隔离芯片、单片机和二总线电路，所述二总线电路包括电源电路、解码电路和回码电路；

所述数字隔离芯片的第一通道输入端和第二通道输出端分别与串口通信的RX和TX电连接；

所述数字隔离芯片的第二通道输入端和第一通道输出端分别与单片机的一对串口收发引脚电连接；

所述单片机的另一对串口收发引脚分别与二总线模组的解码电路和回码电路电连接；

所述二总线模组的电源电路的L1端口、L2端口与外部设备电连接，电源电路的LINEINPUT端口与所述解码电路以及所述回码电路的线性输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的串口转二总线的转换电路，其特征在于，所述数字隔离芯片上电连接有控制其通信通断的开关电路，所述开关电路与所述单片机电连接并受其控制。

3.根据权利要求2所述的串口转二总线的转换电路，其特征在于，所述开关电路包括第一三极管，所述第一三极管的C极与所述数字隔离芯片的电源端电连接，所述第一三极管的E极接供电电源，所述第一三极管的B极电连接有第一电阻，所述第一电阻的另一端与所述单片机的输出控制引脚电连接；所述开关电路还包括第二电阻，所述第二电阻的两端分别电连接所述第一三极管的B极和E极。

4.根据权利要求1所述的串口转二总线的转换电路，其特征在于，所述电源电路包括整流桥和降压芯片；所述整流桥的一端脚接L1端口、一端脚接L2端口、一端脚接LINEINPUT端口，一端脚接地；L1端口和L2端口之间电连接有压敏电阻；所述降压芯片的GND引脚与整流桥的接地脚电连接，VOUT引脚接电压输出端口，VIN引脚电连接第二三极管的E极以及第一电容，所述第一电容的另一端与整流桥的接地脚电连接；所述降压芯片的VOUT引脚电连接有第二电容，所述第二电容的另一端接地；所述第二三极管的C极通过第三电阻与LINEINPUT端口电连接，所述第二三极管的B极与第三三极管的E极电连接，所述第三三极管的C极与所述第二三极管的C极电连接，所述第三三极管的B极与第四电阻和稳压二极管的负极电连接，所述第四电阻的另一端与LINEINPUT端口电连接，稳压二极管的正极与整流桥的接地脚电连接。

5.根据权利要求4所述的串口转二总线的转换电路，其特征在于，所述解码电路包括第四三极管，所述第四三极管的C极电连接有第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的另一端与单片机的第三输入输出引脚电连接，所述第六电阻的另一端接地；所述第四三极管的E极与电压输出端口、第三电容、第一二极管的负极、第七电阻电连接，所述第三电容的另一端接地，第一二极管的正极与第四三极管的B极电连接，第七电阻的另一端与第四三极管的B极电连接；第四三极管的B极电连接有第八电阻和第四电容，第四电容的另一端接地，第八电阻的另一端接第五电容，第五电容的另一端接LINEINPUT端口。

6.根据权利要求4所述的串口转二总线的转换电路，其特征在于，所述回码电路包括第五三极管，第五三极管的E极接第九电阻，第九电阻的另一端接地；第五三极管的C极接第十电阻，第十电阻的另一端接LINEINPUT端口，第十电阻上并联有第十一电阻；第五三极管的B极接第二二极管的负极、第六电容和第十一电阻，第六电容的另一端和第十一电阻的另一端电连接并接地，第二二极管的正极接第十二电阻，第十二电阻的另一端接单片机的第四输入输出引脚电连接，第十二电阻上并联有第七电容。

7.一种具有串口转二总线功能的设备，其特征在于，所述设备上设置有如权利要求1-6任一所述的串口转二总线的转换电路。