單線雙向通信電路的製作方法

2024-02-23 12:23:15

本發明涉及一種單線雙向通信電路。

背景技術：

汽車電子控制單元(electroniccontrolunit,ecu)又稱「行車電腦」、「車載電腦」等，做為汽車的專用微機控制器，其可以通過總線技術與儀錶盤、at、ebs等等的數據交換和控制。其中，總線可以為三線或四線，具體的，四線類型的總線由電源線、接地線、輸入信號線及輸出信號線組成，而三線類型的總線則由電源線、接地線及信號線組成，其中，信號線需滿足雙向通信以實現信號的輸入及輸出。

現有的三線類型總線中信號線實現信號輸入及輸出的通信電路通常缺乏保護功能，如當電源反插會造成電路損壞從而不能工作。另外，這種通信電路中也存在信號不穩定這一問題，即當外界條件變化時，輸入或輸出的電平信號電壓不穩定，嚴重時導致輸入或輸出的信號無法識別。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明提供一種具有保護功能的單線雙向通信電路。

一種單線雙向通信電路，用於與一控制中心連接以實時雙向交換數據，所述控制中心包括一輸入輸出引腳，所述單線雙向通信電路包括一輸出模塊及一輸入模塊，所述輸出模塊及所述輸入模塊均與所述 控制中心的所述輸入輸出引腳連接，所述輸出模塊連接所述控制中心的輸入輸出引腳用於發送一第一信號給所述控制中心，所述輸入模塊連接所述控制中心的輸入輸出引腳用於接收一來自所述控制中心的第二信號，所述輸出模塊包括電源單元、調製單元、第一二極體及第二二極體，所述電源單元用於提供一電源信號給所述調製單元，所述調製單元用於轉換信號並輸出給所述控制中心，所述第一二極體的陽極連接所述電源單元，所述第一二極體的陰極連接所述控制中心的輸入輸出引腳，所述第二二極體的陰極連接所述調製單元，所述第二二極體的陽極連接所述控制中心的輸入輸出引腳。

一種單線雙向通信電路，用於與一控制中心連接以實時雙向交換數據，所述控制中心包括一輸入輸出引腳，所述單線雙向通信電路包括一輸出模塊及一輸入模塊，所述輸出模塊及所述輸入模塊均與所述控制中心的所述輸入輸出引腳連接，所述輸出模塊連接所述控制中心的輸入輸出引腳用於發送一第一信號給所述控制中心，所述輸出模塊包括電源單元、調製單元、第一保護單元及第二保護單元，所述電源單元用於提供一電源信號給所述調製單元，所述調製單元用於轉換信號並輸出給所述控制中心，所述第一保護單元連接於所述電源單元與所述控制中心的輸入輸出引腳之間以防止反向電流損壞所述電源單元，所述第二保護單元連接於所述調製單元與所述控制中心的輸入輸出引腳之間以防止反向電流損壞所述調製單元；所述輸入模塊包括一輸入電阻及一穩壓二極體，所述控制中心的輸入輸出引腳通過所述輸入電阻連接一接收端，所述穩壓二極體的陰極連接所述接收端，所述穩壓二極體的陽極接地，所述接收端用於接收一來自所述控制中心的第二信號。

相較於現有技術，本發明單線雙向通信電路中利用輸入模塊接收信號輸出模塊發送信號從而實現實時雙向通信。同時，本發明單線雙向通信電路中採用二極體防止所述單線雙向通信電路中的電流倒流，從而避免，如使用者誤操作將接頭反插，引起的所述電路被反向電流損壞。

附圖說明

圖1是本發明單線雙向通信電路的第一實施方式的電路圖。

圖2是本發明單線雙向通信電路的第二實施方式的電路圖。

具體實施方式

在詳細描述實施例之前，應該理解的是，本發明不限於本申請中下文或附圖中所描述的詳細結構或元件排布。本發明可為其它方式實現的實施例。而且，應當理解，本文所使用的措辭及術語僅僅用作描述用途，不應作限定性解釋。本文所使用的「包括」、「包含」、「具有」等類似措辭意為包含其後所列出之事項、其等同物及其它附加事項。特別是，當描述「一個某元件」時，本發明並不限定該元件的數量為一個，也可以包括多個。

請參閱圖1，本發明單線雙向通信電路100的第一實施方式包括一輸出模塊10及一輸入模塊30，所述輸出模塊10及所述輸入模塊30均連接至一控制中心200的輸入輸出引腳io。本實時方式中，所述控制中心200可以為一汽車電子控制單元，所述輸出模塊10連接所述控制中心200的輸入輸出引腳io用於發送一第一信號給所述控制中心200的輸入輸出引腳io，所述輸入模塊30連接所述控制中心200的輸入輸出引腳io用於接收一來自所述控制中心200輸入輸出引 腳io的第二信號。本實施方式中，所述第一及第二信號均為一脈寬調製(pwm)信號。

所述輸出模塊10包括電源單元12、調製單元14以及二極體d1、d2。所述二極體d1的陽極連接所述電源單元12，所述二極體d1的陰極連接所述控制中心200的輸入輸出引腳io。所述二極體d2的陰極連接所述調製單元14，所述二極體d2的陽極連接所述控制中心200的輸入輸出引腳io。

所述電源單元12用於提供一電源信號給所述調製單元14。所述電源單元12包括一三極體q1、電阻r1-r3以及二極體d3。本實施方式中，所述三極體q1為一pnp型三極體。所述三極體q1的基極通過所述電阻r1接地，所述三極體q1的集電極連接所述二極體d1的陽極，所述三極體q1的發射極通過所述電阻r2連接一電源vcc。所述二極體d3的陽極通過所述電阻r3連接所述電源vcc，所述二極體d3的陰極連接所述三極體q1的基極。

所述調製單元14用於轉換信號並輸出給所述控制中心400。所述調製單元14包括一三極體q2、電阻r4-r6以及二極體d4。本實施方式中，所述三極體q2為一npn型三極體。所述三極體q2的基極通過所述電阻r4連接一發送端tx，所述三極體q2的集電極連接所述二極體d2的陰極，所述三極體q2的發射極通過所述電阻r5接地。所述二極體d4的陽極連接所述三極體q2的基極，所述二極體d4的陰極通過所述電阻r6接地。所述發送端tx用於發送所述第一信號。

所述輸入模塊30包括一電阻r7、一穩壓二極體d5及一濾波單元32，所述控制中心200的輸入輸出引腳io通過所述電阻r7連接一接收端rx，所述穩壓二極體d5的陰極連接所述接收端rx，所述 穩壓二極體d5的陽極接地。所述接收端rx用於接收所述第二信號。所述濾波單元32與所述穩壓二極體d5並聯連接，所述濾波單元32包括並聯的一電阻r8及一電容c。

具體的，當所述單向雙向通信電路100開始工作時，所述電源vcc開始供電，所述三極體q1導通。所述發送端tx輸出所述第一信號，當所述第一信號為高電平時，所述三極體q2導通，所述控制中心200的輸入輸出引腳io接收一經所述電阻r5、三極體q2及所述二極體d2的低電平信號；當所述第一信號為低電平時，所述三極體q2截止，所述控制中心200的輸入輸出引腳io接收所述電源vcc經所述電阻r2、所述三極體q1及所述二極體d1的高電平信號。

當所述控制中心200的輸入輸出引腳io輸出一第二信號時，所述第二信號經所述電阻r7、所述穩壓二極體d5穩壓及所述濾波單元32濾波後輸出給所述接收端rx，所述接收端rx接收所述第二信號。

所述二極體d1、d2用於防止所述單線雙向通信電路100中的電流倒流，所述單向雙向通信電路100被反向電流損壞，進而避免使用者誤操作，如接頭反插造成的電路損壞。

所述二極體d3連接於所述三極體q1的基極與發射極之間，用於對所述三極體q1進行溫度補償，使得所述三極體q1的導通電流不受環境變化的影響。同樣的，二極體d4連接於所述三極體q2的基極與發射極之間，用於對所述三極體q2進行溫度補償，使得所述三極體q2的導通電流不受環境變化的影響。

所述濾波單元32用於對所述接收端rx接收第二信號進行濾波，避免浪湧電流對電路造成損壞。

請繼續參考圖2，圖2是本發明單向雙向通信電路300的第二實施方式的示意圖。所述單線雙向通信電路100的第二實施方式包括一輸出模塊210及一輸入模塊230，所述輸出模塊210及所述輸入模塊230均連接至一控制中心400的輸入輸出引腳io。本實施方式中，所述控制中心400可以為一汽車電子控制單元，所述輸出模塊210連接所述控制中心400的輸入輸出引腳io用於發送一第三信號給所述控制中心400的輸入輸出引腳io，所述輸入模塊230連接所述控制中心400的輸入輸出引腳io用於接收一來自所述控制中心400輸入輸出引腳io的第四信號。本實施方式中，所述第三及第四信號均為一脈寬調製(pwm)信號。

所述輸出模塊210包括電源單元212、控制單元213、調製單元214以及二極體d21、d22。所述二極體d21的陽極連接所述電源單元212，所述二極體d21的陰極連接所述控制中心400的輸入輸出引腳io。所述二極體d22的陰極連接所述調製單元214，所述二極體d22的陽極連接所述控制中心400的輸入輸出引腳io。所述控制單元213連接於所述電源單元212與所述調製單元214之間，用於接收來自所述調製單元214的信號進而控制所述電源單元212工作與否。

所述電源單元212包括一三極體q21、電阻r21-r23以及二極體d23。本實施方式中，所述三極體q21為一pnp型三極體。所述三極體q21的基極通過所述電阻r21連接所述控制單元213，所述三極體q21的集電極連接所述二極體d21的陽極，所述三極體q21的發射極通過所述電阻r22連接一電源v1。所述二極體d23的陽極通過所述電阻r23連接所述電源v1，所述二極體d23的陰極連接所述三極體q21的基極。

所述控制單元213包括一三極體q23及電阻r29。本實施方式中，所述三極體q23為一npn型三極體。所述三極體q23的基極通過所述電阻r29連接一電源v2，所述三極體q23的集電極通過所述電阻r21連接所述三極體q21的基極，所述三極體q23的發射極連接所述調製單元214。

所述調製單元214包括一三極體q22、電阻r24-r26以及二極體d24。本實施方式中，所述三極體q2為一npn型三極體。所述三極體q22的基極通過所述電阻r24連接一發送端tx2，所述發送端tx2還連接所述三極體q23的發射極。所述三極體q22的集電極連接所述二極體d22的陰極，所述三極體q22的發射極通過所述電阻r25接地。所述二極體d24的陽極連接所述三極體q22的基極，所述二極體d24的陰極通過所述電阻r26接地。所述發送端tx2用於發送所述第三信號。

所述輸入模塊230包括一電阻r27、一穩壓二極體d25及一濾波單元232，所述控制中心400的輸入輸出引腳io通過所述電阻r27連接一接收端rx2，所述穩壓二極體d25的陰極連接所述接收端rx2，所述穩壓二極體d25的陽極接地。所述接收端rx2用於接收所述第四信號。所述濾波單元232與所述穩壓二極體d25並聯連接，所述濾波單元232包括並聯的一電阻r28及一電容c2。

具體的，當所述單向雙向通信電路300開始工作時，所述電源v1及v2開始供電。

所述發送端tx輸出所述第三信號，本實施方式中，所述電源v2輸出的電源信號的電壓小於等於所述第三信號的高電壓且大於所述第三信號的低電壓。所述電源v1輸出的電源信號的電壓大於所述第三信號的高電壓。當所述第三信號為高電平時，此時，由於所述電源 v2輸出的電源信號的電壓小於所述第三信號，所述三極體q23截至，從而使得所述三極體q21的基極與發射機之間無法形成迴路進而所述三極體q21截至。所述三極體q22導通，所述控制中心400的輸入輸出引腳io接收一經所述電阻r25、三極體q22及所述二極體d22的低電平信號；當所述第三信號為低電平時，所述三極體q23導通，所述三極體q21的基極接收來自所述電阻r21及三極體q23的低電平信號進而所述三極體q21導通，所述三極體q22截止，所述控制中心400的輸入輸出引腳io接收所述電源v1經所述電阻r22、所述三極體q21及所述二極體d21的高電平信號。

當所述控制中心400的輸入輸出引腳io輸出所述第四信號時，所述第四信號經所述電阻r27、所述穩壓二極體d25穩壓及所述濾波單元232濾波後輸出給所述接收端rx2，所述接收端rx2接收所述第四信號。

其他實施方式中，所述電源v1及v2輸出的電源信號可以使得當所述第三信號為高電平時，所述三極體q21截至，當所述第三信號為低電平時，所述三極體q21導通即可。

所述二極體d21、d22用於防止所述單線雙向通信電路400中的電流倒流，所述單向雙向通信電路400被反向電流損壞，進而避免使用者誤操作，如接頭反插造成的電路損壞。

所述二極體d23連接於所述三極體q21的基極與發射極之間，用於對所述三極體q21進行溫度補償，使得所述三極體q21的導通電流不受環境變化的影響。同樣的，二極體d24連接於所述三極體q22的基極與發射極之間，用於對所述三極體q22進行溫度補償，使得所述三極體q22的導通電流不受環境變化的影響。

所述濾波單元232用於對所述接收端rx2接收第二信號進行濾波，避免浪湧電流對電路造成損壞。

本實施方式中，所述控制單元213連接於所述電源單元212與所述調製單元214之間用於控制所述電源單元212工作與否。其他實施方式中，當所述電源v1輸出的電源信號的電壓小於等於所述第三信號的高電壓且大於所述第三信號的低電壓時，所述控制單元213可以省略，所述三極體q21的基極通過所述電阻r21直接連接所述發送端tx，此時，所述發送端tx輸出的信號同時控制所述電源單元212的工作與否，具體的，當所述發送端tx輸出所述第三信號為高電平時，所述三極體q21截至，當所述發送端tx輸出所述第三信號為低電平時，所述三極體q21導通。

本發明第一實施方式中，當所述第三信號為高電平時，所述三極體q1截至，所述控制中心200的輸入輸出引腳io接收的低電平信號的電壓由所述電源單元12與所述調製單元14提供。本發明第二實施方式中，當所述第三信號為高電平時，所述三極體q21截至，所述控制中心400的輸入輸出引腳io接收的低電平信號的電壓僅僅由所述調製單元214提供，從而降低了所述控制中心400的輸入輸出引腳io接收的低電平信號的電壓。

例如，本發明第一實施方式中，當所述第一信號為高電平時，所述控制中心200的輸入輸出引腳io接收的低電平信號的電壓為：

v＝vd2+(iio+iq1)r5+vq2

其中，v為所述控制中心200的輸入輸出引腳io接收的低電平信號的電壓，vd2為所述二極體d2兩端的電壓，所述vq2為三極體q2集電極與發射極之間的電壓，iio為所述控制中心200的輸入輸出 引腳io輸出電流，iq1為所述電源單元12的輸出電流，r5為所述電阻r5的阻值。

假設所述控制中心200的輸入輸出引腳io輸出電流iio＝350ua，所述電源單元12的輸出電流iq1＝3ma，所述電阻r5的阻值r5＝300ohm，即所述控制中心200的輸入輸出引腳io接收的低電平信號的電壓v約為1.5v。

對應的，本發明第二實施方式中，當所述第三信號為高電平時，所述三極體的q21截至，從而所述控制中心400的輸入輸出引腳io接收的低電平信號的電壓為：

v2＝vd22+iio2r25+vq22

其中，v2為所述控制中心200的輸入輸出引腳io接收的低電平信號的電壓，vd22為所述二極體d22兩端的電壓，所述vq22為三極體q22集電極與發射極之間的電壓，iio2為所述控制中心400的輸入輸出引腳io輸出電流，r25為所述電阻r25的阻值。

相同條件下，所述控制中心400的輸入輸出引腳io接收的低電平信號的電壓v2小於0.8v。

本文所描述的概念在不偏離其精神和特性的情況下可以實施成其它形式。所公開的具體實施例應被視為例示性而不是限制性的。因此，本發明的範圍是由所附的權利要求，而不是根據之前的這些描述進行確定。在權利要求的字面意義及等同範圍內的任何改變都應屬於這些權利要求的範圍。