串口電平轉換方法及電路的製作方法
2023-09-22 03:10:10 1
專利名稱：串口電平轉換方法及電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及RS232接口通信技術領域，特別是一種串口電平轉換方法及電路。
背景技術：
電腦串口使用的是RS232電平，+3 +15V時，為ON狀態，邏輯電平為O ;PC接口電平為-15'3V時，為OFF狀態，邏輯電平為I。而通信設備串口使用的是TTL電平。由於電腦串口的邏輯電平和通信設備串口邏輯電平不一致，故電腦和通信設備使用串口通信時需進行電平轉換。一般實現這種電平轉換都是通過晶片來實現，但是使用晶片卻成本偏高。而使用較少的分立器件也能實現此功能，且成本較低。而使用分立器件實現串口電平轉換功能，則需要考慮為PC的RS232接口的接收部分提供負壓，而實現負壓的方式有多種方式，早前是利用PC的RS232接口的發送信號的負壓，但是這種方式提供的負壓帶有不確定性、較為臨界、穩定性差的缺點。
發明內容
本發明的目的是提供一種串口電平轉換方法，能通過分離元件實現串口電平的轉換。本發明採用以下方案實現:一種串口電平轉換方法，其特徵在於:提供一負電壓，配合一電晶體控制一正電壓，當該電晶體導通時為正和截止時為負，實現串口電平輸出的轉換；利用電晶體的開關實現串口電平輸入的轉換和狀態反向；所述的負電壓由振蕩產生。在本發明一實施例中，所述振蕩是產生一方波，通過調節該方波的頻率，調節所述負電壓輸出的穩定性。在本發明一實施例中，該方法是應用於POS中，所述振蕩是利用該POS電路中的運放器產生。在本發明一實施例中，所述方波經放大後利用電容具有暫時保持電壓不變的特性實現方波的反向，產生負電壓。在本發明一實施例中，所述正電壓為正5V，所述負電壓為負5V。本發明的另一目的是提供一種串口電平轉換電路，其特徵在於包括:
一方波振蕩電路；
一放大電路，用以將所述方波振蕩電路產生的方波進行放大；
一負壓轉換電路，由方波轉換產生一負電壓；
串口電平輸入轉換電路，其利用電晶體的開關實現輸入電平的轉換和狀態反向；以及串口電平輸出轉換電路，其通過控制一正電壓和所述負電壓的導通和截止，實現串口電平輸出的轉換。在本發明一實施例中，所述的方波振蕩電路是利用POS電路中的運放器實現。在本發明一實施例中，所述方波方向電路包括一 BAT54S 二極體以及一電容；所述BAT54S 二極體的輸入端與所述放大電路的輸出端連接；所述BAT54S 二極體的第一輸出端 作為所述負電壓的輸出端，第二輸出端與所述電容的一端接地。
在本發明一實施例中，所述的串口電平輸入轉換電路包括電阻R7、R8、R9以及晶 體管Q2 ;所述電阻R7的一端作為RXD輸入端，另一端與所述電晶體Q2的基極連接；所述電 阻R8的一端與所述電阻R7的另一端連接；所述電晶體Q2的集電極作為RXD輸出端，並經 電阻R9與VCC供電端連接；所述電晶體Q2的射極、電阻R8的另一端接地。
在本發明一實施例中，所述串口電平輸出轉換電路包括電容C5、穩壓管D1、晶體 管Q3以及電阻R10、R11、R12、R13、R14 ;所述電阻RlO —端作為TXD輸入端，另一端與所述 電容C5的一端連接；所述電容C5的另一端與所述電阻Rll和穩壓管Dl的正極連接；所述 電阻Rll的另一端與所述電阻R14的一端和電晶體Q3的基極連接；所述電晶體Q3的射極、 電阻R14的另一端以及穩壓管Dl的負極與所述正電壓連接；所述電晶體Q3的集電極與所 述電阻R12的一端連接；所述電阻R12的另一端作為TXD的輸出端，並經所述電阻R13與所 述負電壓連接。
本發明的方法及電路是通過振蕩產生負壓的形式，利用開關管實現電平轉換，整 體電路結構簡單，充分利用在板資源，採用分立器件實現串口電平轉換，其靈活性高，產生 負壓較為穩定、節省在板空間並降低了成本。
圖1是本發明實施例電路原理框圖。
圖2是本發明實施例產生負電壓的原理不意圖。
圖3是本發明實施例RS232信號接收原理圖。
圖4是本發明實施例RS232信號發送原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖及實施例對本發明做進一步說明。
本實施例提供一種串口電平轉換方法，其特徵在於:提供一負電壓，配合一電晶體 控制一正電壓，當該電晶體導通時為正和截止時為負，實現串口電平輸出的轉換；利用晶體 管的開關實現串口電平輸入的轉換和狀態反向；所述的負電壓由振蕩產生。
在本發明一實施例中，上述振蕩是產生一方波，通過調節該方波的頻率，可以調節 所述負電壓輸出的穩定性。該方波經放大後利用電容具有暫時保持電壓不變的特性實現方 波的反向，產生負電壓。
較佳的，所述正電壓為正5V,所述負電壓為負5V ;該方法適用於POS中，所述振蕩 是利用該POS電路中的運放器產生。本實施例中該POS的型號可以是SPP-100電話P0S， 其電路板上有些功能晶片並未被充分利用，例如運放晶片TLC274有四個運放器，只有三 個被使用，為使空留的運放器得到充分利用，通過利用此閒置的運放產生振蕩，運放輸出方 波，通過三極體的開關功能，以及電容具有暫時保持電壓不變的特性實現方波的反向，得到 負壓，通過調節方波的頻率，調節負壓輸出的穩定性，進而可以得到較為穩定，且符合RS232 串口電平要求的負壓。
請參照圖1，圖1是本發明實施例電路原理框圖。圖中，該串口電平轉換電路，包括:一方波振蕩電路I ;一放大電路2，用以將所述方波振蕩電路產生的方波進行放大；一負壓轉換電路3，由方波轉換產生一負電壓；串口電平輸入轉換電路4，其利用電晶體的開關實現輸入電平的轉換和狀態反向；以及串口電平輸出轉換電路5，其通過控制一正電壓和所述負電壓的導通和截止，實現串口電平輸出的轉換。較佳的，本實施例中，所述的方波振蕩電路是利用SPP-100電話POS中一閒置的運放器實現。其電路連接圖如圖2所示，圖中所述方波方向電路包括一 BAT54S 二極體以及一電容C4 ;所述BAT54S 二極體的輸入端與所述放大電路的輸出端連接；所述BAT54S 二極體的第一輸出端作為所述負電壓的輸出端，第二輸出端與所述電容C4的一端接地。請參照圖3，圖3是本發明實施例RS232信號接收原理圖。該串口電平輸入轉換電路利用NPN三極體開關電路，實現電平轉換和狀態反向，其包括電阻R7、R8、R9以及電晶體Q2 ;所述電阻R7的一端作為RXD輸入端，另一端與所述電晶體Q2的基極連接；所述電阻R8的一端與所述電阻R7的另一端連接；所述電晶體Q2的集電極作為RXD輸出端，並經電阻R9與VCC供電端連接；所述電晶體Q2的射極、電阻R8的另一端接地。請參照圖4，圖4是本發明實施例RS232信號發送原理圖，該串口電平輸出轉換電路通過控制5.0V電壓導通和截止，實現+5.0V和-5.0V的電壓輸出。電容耦合實現3.3V電平信號控制三極體的通斷，避免直接控制涉及到電平轉換的處理，響應快且器件少。該串口電平輸出轉換電路包括電容C5、穩壓管D1、電晶體Q3以及電阻R10、R11、R12、R13、R14 ；所述電阻RlO —端作為TXD輸入端，另一端與所述電容C5的一端連接；所述電容C5的另一端與所述電阻Rll和穩壓管Dl的正極連接；所述電阻Rll的另一端與所述電阻R14的一端和電晶體Q3的基極連接；所述電晶體Q3的射極、電阻R14的另一端以及穩壓管Dl的負極與所述正電壓連接；所述電晶體Q3的集電極與所述電阻R12的一端連接；所述電阻R12的另一端作為TXD的輸出端，並經所述電阻R13與所述負電壓連接。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種串口電平轉換方法，其特徵在於:提供一負電壓，配合一電晶體控制一正電壓，當該電晶體導通時為正和截止時為負，實現串口電平輸出的轉換；利用電晶體的開關實現串口電平輸入的轉換和狀態反向；所述的負電壓由振蕩產生。
2.根據權利要求1所述的串口電平轉換方法，其特徵在於:所述振蕩是產生一方波，通過調節該方波的頻率，調節所述負電壓輸出的穩定性。
3.根據權利要求2所述的串口電平轉換方法，其特徵在於:該方法是應用於一POS中，所述振蕩是利用該POS電路中的運放器產生。
4.根據權利要求2所述的串口電平轉換方法，其特徵在於:所述方波經放大後利用電容具有暫時保持電壓不變的特性實現方波的反向，產生負電壓。
5.根據權利要求1所述的串口電平轉換方法，其特徵在於:所述正電壓為正5V，所述負電壓為負5V。
6.一種串口電平轉換電路，其特徵在於包括: 一方波振蕩電路； 一放大電路，用以將所述方波振蕩電路產生的方波進行放大； 一負壓轉換電路，由方波轉換產生一負電壓； 串口電平輸入轉換電路，其利用電晶體的開關實現輸入電平的轉換和狀態反向；以及 串口電平輸出轉換電路，其通過控制一正電壓導通和截止，實現串口電平輸出的轉換。
7.根據權利要求6所述的串口電平轉換電路，其特徵在於:所述的方波振蕩電路是利用POS電路中的運放器實現。
8.根據權利要求6所述的串口電平轉換電路，其特徵在於:所述方波方向電路包括一BAT54S二極體以及一電容；所述BAT54S二極體的輸入端與所述放大電路的輸出端連接；所述BAT54S 二極體的第一輸出端作為所述負電壓的輸出端，第二輸出端與所述電容的一端接地。
9.根據權利要求6所述的串口電平轉換電路，其特徵在於:所述的串口電平輸入轉換電路包括電阻R7、R8、R9以及電晶體Q2 ;所述電阻R7的一端作為RXD輸入端，另一端與所述電晶體Q2的基極連接；所述電阻R8的一端與所述電阻R7的另一端連接；所述電晶體Q2的集電極作為RXD輸出端，並經電阻R9與VCC供電端連接；所述電晶體Q2的射極、電阻R8的另一端接地。
10.根據權利要求6所述的串口電平轉換電路，其特徵在於:所述串口電平輸出轉換電路包括電容C5、穩壓管D1、電晶體Q3以及電阻R10、R11、R12、R13、R14 ;所述電阻RlO —端作為TXD輸入端，另一端與所述電容C5的一端連接；所述電容C5的另一端與所述電阻Rll和穩壓管Dl的正極連接；所述電阻Rll的另一端與所述電阻R14的一端和電晶體Q3的基極連接；所述電晶體Q3的射極、電阻R14的另一端以及穩壓管Dl的負極與所述正電壓連接；所述電晶體Q3的集電極與所述電阻R12的一端連接；所述電阻R12的另一端作為TXD的輸出端，並經所述電阻R13與所述負電壓連接。
全文摘要
本發明涉及一種串口電平轉換方法，其特徵在於提供一負電壓，配合一電晶體控制一正電壓，當該電晶體導通時為正和截止時為負，實現串口電平輸出的轉換；利用電晶體的開關實現串口電平輸入的轉換和狀態反向；所述的負電壓由振蕩產生。本發明將電平轉換方案由傳統的晶片實現替換為用分立器件實現，所使用到的分立器件主要是三極體、電阻等，這些分立器件都很便宜，且使用極少的分立器件便能實現，在實現電平轉換功能的同時成本也比使用晶片要低很多。
文檔編號H03K19/0175GK103138739SQ20131009413
公開日2013年6月5日 申請日期2013年3月22日 優先權日2013年3月22日
發明者馮玲, 李歡 申請人:福建聯迪商用設備有限公司