一種正負邏輯電平轉換電路的製作方法

2023-06-11 05:31:56 6

專利名稱：一種正負邏輯電平轉換電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機與嵌入式設備通訊技術領域，尤其涉及一種正負邏輯電平轉換 電路。
背景技術：
隨著電子技術的不斷發展以及電子設備的日益增多，各設備之間的信息交互也日 益頻繁，同時對電子設備接口技術的要求也越來越高。於是市場上出現了各種類型的接口， 例如USB接口、串口、RS232接口、RS485接口及SPI接口等等。其中，RS232接口是個人計算 機通訊接口之一，且大部分電子設備中也預留有異步串口，二者是基於異步串口協議而實 現通訊的，所以這種接口方式可用於個人計算機與電子設備之間的交互通訊，從而完成下 載、調試以及數據上傳等操作。計算機的異步串口包含TTL電平串口和RS232電平串口，在 計算機與嵌入式設備的雙工通訊中，計算機的異步串口通常以RS232電平方式而輸出邏輯 O和邏輯I，其在邏輯O時所反映的電壓為3 15V，在邏輯I時反映的電壓是_3 -15V， 但是嵌入式設備的串口中主要使用TTL電平方式，當傳輸邏輯O和邏輯I時所反映的電壓 均在OV以上。由於計算機的異步串口存在負電壓，使得計算機和嵌入式設備之間無法直接 通訊。
在現有的方案中，主要是使用RS232電平邏輯轉換晶片，比較典型的晶片是 MAX232，此晶片可完成RS232電平邏輯與TTL電平邏輯之間的轉換。這種邏輯電平轉換芯 片雖然較為成熟，但其依然具有成本偏高的缺陷，同時，這種邏輯電平轉換晶片僅能應用於 RS232通訊方式中，應用的靈活性較差，難以適應其他類型的通訊電路中。
因此，現有的邏輯電平轉換方式，其具有成本高、應用的靈活性差的缺陷。發明內容
本發明要解決的技術問題在於，提供一種正負邏輯電平轉換電路，該電路具有成 本低以及應用靈活的優點。
為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案。
—種正負邏輯電平轉換電路，其包括有一負壓轉正壓電路，所述負壓轉正壓電路 包括有一 NPN管Q2，所述NPN管Q2的基極通過電阻R7接地，該基極還連接電阻R6，該電阻 R6的另一端作為負壓轉換電路的輸入端而連接至計算機的發送端PC-TXD，所述NPN管Q2 的發射極接地，其集電極通過電阻R8而連接至嵌入式設備的電源端VCC33，該集電極還連 接電阻R5，該電阻R5的另一端作為負壓轉正壓電路的輸出端而連接至嵌入式設備的接收 端UART-RXD ;—正壓轉負壓電路，所述正壓轉負壓電路包括有一 PNP管Q1，所述PNP管Ql 的基極通過電阻Rl而連接至電容Cl，該電容Cl的另一端作為正壓轉負壓電路的輸入端而 連接至嵌入式設備的發送端，所述電阻Rl和電容Cl的連接點還連接二極體Dl的陽極，所 述二極體Dl的陰極連接至PNP管Ql的發射極，該PNP管Ql的基極和發射極之間通過電阻 R2相連，該發射極還連接至計算機的正電源端232VCC，所述PNP管Ql的集電極通過電阻R3而連接至計算機的負電源端232VEE，該集電極還連接電阻R4，該電阻R4的另一端作為正壓 轉負壓電路的輸出端而連接至計算機的接收端PC-RXD。
優選地，所述負壓轉正壓電路中，嵌入式設備的電源端VCC33還通過電容C5而接 地，所述電阻R6還並聯有電容C6。
優選地，所述正壓轉負壓電路中，計算機的負電源端232VEE通過電容C3接地，計 算機的正電源端232VCC通過電容C4接地，所述電阻Rl並聯有電容C2。
本發明所公開的一種正負邏輯電平轉換電路中，當計算機向嵌入式設備發送數據 時，該數據需通過負壓轉正壓電路進行電壓轉換，將計算機所發出的RS232電平轉換為TTL 電平，且傳輸至嵌入式設備；當嵌入式設備向計算機發送數據時，該數據需通過正壓轉負壓 電路進行電壓轉換，將嵌入式設備所發出的TTL電平轉換為RS232電平，且傳輸至計算機。 從而實現了計算機與嵌入式設備的雙工通訊，且替代了 MAX232等現有的邏輯電平轉換芯 片。該電路是由常用元件構成的，所以其成本較低，為電子設備的批量化生產節省了成本開 支，同時，由於該正負邏輯電平轉換電路能夠有效完成RS232電平和TTL電平之間的相互轉 換，因此，該電路還可以應用於其他類型的通訊方式中，具有較好的靈活性。


圖1為本發明提出的正負邏輯電平轉換電路的電路框圖。
圖2為負壓轉正壓電路的電路原理圖。
圖3為正壓轉負壓電路的電路原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作更加詳細的描述。
本發明公開一種正負邏輯電平轉換電路，如圖1所示，其包括有一負壓轉正壓電 路10及一正壓轉負壓電路20，其中
結合圖1及圖2所示，所述負壓轉正壓電路10包括有一 NPN管Q2，所述NPN管Q2 的基極通過電阻R7接地，該基極還連接電阻R6，該電阻R6的另一端作為負壓轉換電路10 的輸入端而連接至計算機30的發送端PC-TXD，所述NPN管Q2的發射極接地，其集電極通過 電阻R8而連接至嵌入式設備40的電源端VCC33，該集電極還連接電阻R5，該電阻R5的另 一端作為負壓轉正壓電路10的輸出端而連接至嵌入式設備40的接收端UART-RXD。
上述負壓轉正壓電路10中，當計算機30的發送端PC-TXD輸出邏輯O時，其輸出電 平為3V 15V，該電壓通過電阻R6和電阻R7分壓後，令電阻R7上產生正電壓且該電壓加 載於NPN管Q2的基極，當電阻R7上的電壓達到O. 6V時，NPN管Q2導通，由於嵌入式設備40 的接收端UART-RXD通過電阻R5和NPN管Q2接地，使得嵌入式設備40的接收端UART-RXD 的電壓為0V，從而使嵌入式設備40接收到邏輯O ;當計算機30的發送端PC-TXD輸出邏輯 I時，其輸出電平為-3V -15V，該電壓通過電阻R6和電阻R7分壓後，令電阻R7上產生負 電壓且該電壓加載於NPN管Q2的基極，此時，NPN管Q2截止，由於嵌入式設備40的接收端 UART-RXD通過電阻R5和電阻R6連接到嵌入式設備40的電源端VCC33，使得嵌入式設備40 的接收端UART-RXD的電壓為高電平電壓，從而使嵌入式設備40接收到邏輯I。
結合圖1及圖3所示，所述正壓轉負壓電路20包括有一 PNP管Ql，所述PNP管Ql的基極通過電阻Rl而連接至電容Cl，該電容Cl的另一端作為正壓轉負壓電路20的輸入端而連接至嵌入式設備40的發送端，所述電阻Rl和電容Cl的連接點還連接二極體Dl的陽極，所述二極體Dl的陰極連接至PNP管Ql的發射極，該PNP管Ql的基極和發射極之間通過電阻R2相連，該發射極還連接至計算機30的正電源端232VCC，所述PNP管Ql的集電極通過電阻R3而連接至計算機30的負電源端232VEE，該集電極還連接電阻R4，該電阻R4的另一端作為正壓轉負壓電路20的輸出端而連接至計算機30的接收端PC-RXD。
上述正壓轉負壓電路20中，計算機30的正電源端232VCC的輸出電壓為+8. 5V，計算機30的負電源端232VEE的輸出電壓為-8. 5V。當嵌入式設備40與計算機30建立通訊之前，先令嵌入式設備40的發送端UART-TXD輸出高電平且該發送端UART-TXD與電容Cl、 電阻R1、電阻R2及計算機30的正電源端232VCC構成迴路，電容Cl開始充電直至充滿，當嵌入式設備40的發送端UART-TXD輸出邏輯O時，該發送端UART-TXD所反映的電壓為0V, 電容Cl通過二極體Dl的續流作用而迅速放電，使得電容Cl和電阻Rl的連接點的電壓下降，此時，計算機30的正電源端232VCC、電阻2和電阻Rl構成偏執電路，當電容Cl和電阻 Rl連接點的電壓下降至O. 6V時，該電壓通過電阻Rl而傳輸至PNP管Ql的基極，PNP管Ql 導通，且通過電阻R4的上拉作用，將計算機30的正電源端232VCC輸出的正電壓傳輸至計算機30的接收端PC-RXD，使得該接收端PC-RXD接收到邏輯O ;當嵌入式設備40的發送端 UART-TXD輸出邏輯I時，該發送端UART-TXD所輸出的電壓為高電平電壓，此時，由於PNP管 Ql仍然導通，所以，計算機30的正電源端232VCC通過PNP管Ql和電阻Rl而向電容Cl充電，當電容Cl充滿時其對於直流信號相當於斷路，電阻R2上無電流流過，PNP管Ql截止， 計算機30的負電源端232VEE輸出的負電壓通過電阻R3和電阻R4而傳輸至計算機30的接收端PC-RXD，使得該接收端PC-RXD接收到邏輯I。
如圖2所示，所述負壓轉正壓電路10中，嵌入式設備40的電源端VCC33還通過電容C5而接地，所述電阻R6還並聯有電容C6。其中，電容C5用於濾除雜波幹擾，電容C6作為加速電容而用於提高NPN管Q2的導通速度。
如圖3所示，所述正壓轉負壓電路20中，計算機30的負電源端232VEE還通過電容C3接地，計算機30的正電源端232VCC還通過電容C4接地，所述電阻Rl還並聯有電容 C2。其中，電容C3和電容C4均用於濾除雜波幹擾，電容C2作為加速電容而用於提高PNP 管Ql的導通速度。
本發明所公開的一種正負邏輯電平轉換電路，其通過實驗能夠得到如下數據
嵌入式設備與計算機之間傳輸的數據嵌入式設備的發送端或接收端計算機的發送端或接收端邏輯Of 0.4V+8 5V邏輯I大於2.4V-8.5V
在上述電路原理的基礎 上結合該數據而得知，當計算機30向嵌入式設備40發送數據時，該數據需通過負壓轉正壓電路10進行電壓轉換，將計算機30所發出的RS232電平轉換為TTL電平，且傳輸至嵌入式設備40 ;當嵌入式設備40向計算機30發送數據時，該數據需通過正壓轉負壓電路20進行電壓轉換，將嵌入式設備40所發出的TTL電平轉換為RS232電平，且傳輸至計算機30。從而實現了計算機30與嵌入式設備40的雙工通訊，且替 代了 MAX232等現有的邏輯電平轉換晶片。該電路是由常用元件構成的，所以其成本較低， 為電子設備的批量化生產節省了成本開支，同時，由於該正負邏輯電平轉換電路能夠有效 完成RS232電平和TTL電平之間的相互轉換，因此，還可以應用於其他類型的通訊方式中， 具有了較好的靈活性。
以上所述只是本發明較佳的實施例，並不用於限制本發明，凡在本發明的技術範 圍內所做的修改、等同替換或者改進等，均應包含在本發明所保護的範圍內。
權利要求
1.一種正負邏輯電平轉換電路，其特徵在於，包括有一負壓轉正壓電路(10)，所述負壓轉正壓電路(10)包括有一 NPN管Q2，所述NPN管 Q2的基極通過電阻R7接地，該基極還連接電阻R6，該電阻R6的另一端作為負壓轉換電路 (10)的輸入端而連接至計算機(30)的發送端PC-TXD，所述NPN管Q2的發射極接地，其集電極通過電阻R8而連接至嵌入式設備(40)的電源端VCC33，該集電極還連接電阻R5，該電阻R5的另一端作為負壓轉正壓電路(10)的輸出端而連接至嵌入式設備(40)的接收端 UART-RXD ；一正壓轉負壓電路(20)，所述正壓轉負壓電路(20)包括有一 PNP管Ql，所述PNP管Ql 的基極通過電阻Rl而連接至電容Cl，該電容Cl的另一端作為正壓轉負壓電路(20)的輸入端而連接至嵌入式設備(40)的發送端，所述電阻Rl和電容Cl的連接點還連接二極體Dl的陽極，所述二極體Dl的陰極連接至PNP管Ql的發射極，該PNP管Ql的基極和發射極之間通過電阻R2相連，該發射極還連接至計算機(30)的正電源端232VCC，所述PNP管Ql的集電極通過電阻R3而連接至計算機(30)的負電源端232VEE，該集電極還連接電阻R4，該電阻R4的另一端作為正壓轉負壓電路(20)的輸出端而連接至計算機(30)的接收端PC-RXD。
2.如權利要求1所述的正負邏輯電平轉換電路，其特徵在於，所述負壓轉正壓電路(10)中，嵌入式設備(40)的電源端VCC33還通過電容C5而接地，所述電阻R6還並聯有電容C6。
3.如權利要求1所述的正負邏輯電平轉換電路，其特徵在於，所述正壓轉負壓電路 (20 )中，計算機(30 )的負電源端232VEE通過電容C3接地，計算機(30 )的正電源端232VCC 通過電容C4接地，所述電阻Rl並聯有電容C2。
全文摘要
本發明公開一種正負邏輯電平轉換電路，其包括有一負壓轉正壓電路10及一正壓轉負壓電路20，其中，當計算機向嵌入式設備發送數據時，該數據需通過負壓轉正壓電路進行電壓轉換，將計算機所發出的RS232電平轉換為TTL電平，且傳輸至嵌入式設備；當嵌入式設備向計算機發送數據時，該數據需通過正壓轉負壓電路進行電壓轉換，將嵌入式設備所發出的TTL電平轉換為RS232電平，且傳輸至計算機，從而實現了計算機與嵌入式設備的雙工通訊。本發明相比現有技術而言，具有成本低以及應用靈活的優點。
文檔編號H03K19/0175GK103066986SQ20121054118
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者黃善兵, 甘彥君 申請人:深圳市新國都技術股份有限公司