一種通訊轉換器的製造方法
2023-12-11 19:12:37
一種通訊轉換器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種通訊轉換器，包括：微處理器模塊、隔離信號傳輸模塊、隔離供電模塊和電平轉換模塊；用於在微處理器模塊與電平轉換模塊之間建立數據信號傳輸連接的隔離信號傳輸模塊一端與微處理器模塊相連，另一端與電平轉換模塊相連；用於為電平轉換模塊供電的隔離供電模塊與電平轉換模塊相連，微處理器模塊通過USB總線與計算機終端相連，電平轉換模塊與通訊終端相連。本實用新型通過隔離傳輸信號和隔離供電可以有效地保護計算機埠。
【專利說明】一種通訊轉換器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及通訊【技術領域】，特別涉及一種通訊轉換器。
【背景技術】
[0002]隨著電子技術和計算機技術的廣泛發展和應用，越來越多的電子設備數位化和智能化(如水、電、氣表)。在研發、測試、生產和使用這類設備時，需要在電腦和設備間建立通信線路，用來進行數據傳輸和控制。一直以來，紅外、RS-232、RS-485和CAN總線是在工業中最常用到的四種通訊方式。但是目前大多新型計算機精簡了埠，大多僅僅配置了 USB口。為了實現紅外、RS232、RS485和CAN通訊方式，需要採用數據轉換器。
[0003]現有的數據轉換方法是使用USB-RS232轉換器來實現RS232通訊；在此基礎上，連接RS232-RS485轉換器來實現RS485通訊方式；或連接RS232-CAN轉換器來實現CAN總線通訊方式；使用專用的微電腦紅外掌機來實現紅外通訊方式。
[0004]當前，數據轉換器由計算機的USB埠供電，同時直接與計算機和外部終端相連來實現數據轉換，這樣造成計算機與外部中斷之間存在電氣連接，當外部終端的線路出現高壓、過流等意外時，將會損害計算機埠甚至計算機整機。特別是外部終端為調試設備時，更加容易出現接線錯誤的情況。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是公開一種通訊轉換器，以解決通訊終端通過轉換器與計算機相連時可能損害計算機埠的技術問題，從而可以有效地保護計算機埠。
[0006]本實用新型的一種通訊轉換器，包括:微處理器模塊、隔離信號傳輸模塊、隔離供電模塊和電平轉換模塊；用於在微處理器模塊與電平轉換模塊之間建立數據信號傳輸連接的隔離信號傳輸模塊一端與微處理器模塊相連，另一端與電平轉換模塊相連；用於為電平轉換模塊供電的隔離供電模塊與電平轉換模塊相連，微處理器模塊通過USB總線與計算機終端相連，電平轉換模塊與通訊終端相連。
[0007]優選的，電平轉換模塊包括一個或多個用於完成串行數據信號與電平信號之間相互轉換的電平轉換單元。
[0008]優選的，電平轉換單元包括:RS232電平轉換單元、RS485電平轉換單元或CAN電平轉換單元。
[0009]優選的，通訊轉換器還包括無線傳輸模塊，無線傳輸模塊與微處理器模塊相連。
[0010]優選的，無線傳輸模塊包括一個或多個用於完成串行數據信號與無線傳輸信號之間相互轉換的無線傳輸單元。
[0011]優選的，無線傳輸單元包括:紅外傳輸單元或藍牙傳輸單元。
[0012]優選的，隔離信號傳輸模塊包括:輸入端子、輸出端子、發光二極體、光敏二極體、NPN型三極體、限流電阻、第一電源和第二電源；發光二極體的陽極與第一電源相連，發光二極體的陰極與輸入端子相連，光敏二極體的陽極與NPN型三極體的基極相連，光敏二極體的陰極與第二電源相連，NPN型三極體的集電極與輸出端子相連，同時通過限流電阻與第二電源相連，NPN型三極體的發射極接地。
[0013]優選的，隔離供電模塊包括:磁耦合線圈、5V電源、逆變電路、整流濾波電路和穩壓電路；磁耦合線圈的初級線圈與由5V電源供電的逆變電路相連，整流濾波電路一端與磁耦合線圈的次級線圈相連，另一端與用於輸出穩定直流電壓的穩壓電路相連。
[0014]優選的，紅外傳輸單元包括:紅外發送電路和紅外接收電路；紅外發送電路包括:紅外發射二極體、數據信號輸入端子、振蕩信號輸入端子、第一 PNP型三極體和第二 PNP型三極體；紅外發射二極體的陽極接電源，紅外發射二極體的陰極與第一 PNP型三極體的發射極相連，用於接收串行數據信號的數據信號輸入端子與第一 PNP型三極體的基極相連，用於接收振蕩信號的振蕩信號輸入端子與第二 PNP型三極體的基極相連，第一 PNP型三極體的集電極與第二 PNP型三極體的發射極相連，第二 PNP型三極體的集電極接地。
[0015]本實用新型的一種通訊轉換器通過隔離信號傳輸模塊和隔離供電模塊，避免計算機與外部通訊終端之間存在電氣連接，從而在實現計算機與通訊終端正常傳輸數據信號的同時，可以有效保護計算機埠和避免計算機遭受損害。同時多功能高集成度設計可以將計算機發送的串行數據信號同時轉換為RS232信號、RS485信號、CAN信號以及無線通訊信號等，集成度高，節約成本，而且可以避免重複插拔埠或切換開關，提高工作效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型中通訊轉換器的第一種結構示意圖；
[0017]圖2是本實用新型中ARM晶片LPC1768FBD100的核心電路圖；
[0018]圖3是本實用新型中隔離信號傳輸模塊第一部分的電路圖；
[0019]圖4是本實用新型中隔離信號傳輸模塊第二部分的電路圖；
[0020]圖5是本實用新型中隔離供電模塊的電路圖；
[0021]圖6是本實用新型中通訊轉換器的第二種結構示意圖；
[0022]圖7是本實用新型中RS232電平轉換單元的電路圖；
[0023]圖8是本實用新型中RS485電平轉換單元的電路圖；
[0024]圖9是本實用新型中通訊轉換器的第三種結構示意圖；
[0025]圖10是本實用新型中通訊轉換器的第四種結構示意圖；
[0026]圖11是本實用新型中紅外傳輸模塊38KHz振蕩信號產生電路的電路圖；
[0027]圖12是本實用新型中紅外傳輸模塊紅外信號發送電路的電路圖；
[0028]圖13是本實用新型中紅外傳輸模塊紅外信號接收電路的電路圖。
[0029]結合附圖在其上標記以下附圖標記:
[0030]101-微處理器模塊，102-隔離信號傳輸模塊，103-隔離供電模塊，104-電平轉換模塊，105-無線傳輸模塊，201-RS232電平轉換單元，202-RS485電平轉換單元，203-CAN電平轉換單元，301-紅外傳輸單元。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖，對本實用新型的幾個【具體實施方式】進行詳細描述，但應當理解本實用新型的保護範圍並不受【具體實施方式】的限制。[0032]如圖1所示，本實用新型的一種通訊轉換器包括:微處理器模塊101、隔離信號傳輸模塊102、隔離供電模塊103和電平轉換模塊104 ;用於在微處理器模塊101與電平轉換模塊104之間建立數據信號傳輸連接的隔離信號傳輸模塊102 —端與微處理器模塊101相連，一端與電平轉換模塊104相連；用於為電平轉換模塊104供電的隔離供電模塊103與電平轉換模塊104相連，微處理器模塊101通過USB總線與計算機終端相連，電平轉換模塊104與通訊終端相連。
[0033]微處理器模塊101通過USB總線接收計算機終端發送的串行數據信號，然後經過隔離信號傳輸模塊102將串行數據信號發送給電平轉換模塊104，電平轉換模塊104將串行數據信號轉換成相應的電平信號，然後發送給相連的通訊終端。相應的，電平轉換模塊104將通訊終端發送的電平信號轉換為串行數據信號，通過隔離信號傳輸模塊102將串行數據信號發送給微處理器模塊101，然後微處理器模塊101將接收到的串行數據信號發送給計算機終端。通過通訊轉換器，可以完成計算機終端與通訊終端之間的數據信號傳輸。
[0034]由於微處理器模塊101與電平轉換模塊104通過隔離信號傳輸模塊102完成數據信號傳輸，同時電平轉換模塊104由隔離供電模塊103供電，電平轉換模塊104未直接使用計算機USB埠提供的電源，從而避免計算機與通訊終端之間形成電氣連接，即使當外部線路存在高壓或過流等意外時，也不會損害計算機埠或計算機。同時微處理器模塊101可以同時處理多組數據，並且通過USB總線可以快速與計算機終端進行數據信號傳輸，提高了處理速度和傳輸速度，從而提高工作效率。
[0035]優選的，微處理器模塊101可以為ARM晶片LPC1768FBD100，ARM晶片LPC1768FBD100具有USB硬體接口和四個串行數據接口。ARM晶片的核心電路圖參見圖2所示，其中，ARM晶片的端子USB_D+和端子USB_D-與計算機的USB埠相連，從而可以使ARM晶片通過USB總線與計算機完成數據信號的傳輸；同時，ARM晶片的串行數據接口通過隔離信號傳輸模塊102與電平轉換模塊104相連。利用ARM晶片LPC1768FBD100可以快速訪問USB總線的功能，可以提高工作效率；同時利用ARM晶片LPC1768FBD100的多個串行數據接口和緩存功能，可以同時和多路串口進行數據信號傳輸，這樣不需要重複插拔埠或切換開關，提聞了工作效率。
[0036]優選的，微處理器模塊101中存儲著通訊轉換器的驅動文件；微處理器模塊101還用於指示與微處理器模塊101相連的計算機安裝驅動文件。例如，當微處理器模塊101為ARM晶片LPC1768FBD100時，ARM晶片具有兩種工作模式:磁碟模式和數據轉換模式。當ARM晶片處於磁碟模式時，ARM晶片相當於一個U盤，此時指示與ARM晶片相連的計算機安裝ARM晶片中存儲的驅動文件；當ARM晶片處於數據轉換模式時，用於實現計算機與通訊終端之間的數據傳輸。ARM晶片的工作模式切換可以通過工作模式切換開關實現。微處理器模塊在本地存儲著通訊轉換器的驅動文件並可以指示計算機自動安裝驅動文件，從而無需另加驅動光碟，在保證驅動文件不易丟失的同時，也可以降低成本。
[0037]優選的，隔離信號傳輸模塊102的隔離信號功能可以通過光隔離或磁隔離來實現。具體的，隔離信號傳輸模塊102採用光隔離信號傳輸的方法，隔離信號傳輸模塊102包括:輸入端子、輸出端子、發光二極體、光敏二極體、NPN型三極體、限流電阻、第一電源和第二電源；其中，發光二極體的陽極與第一電源相連，發光二極體的陰極與輸入端子相連，光敏二極體的陽極與NPN型三極體的基極相連，光敏二極體的陰極與第二電源相連，NPN型三極體的集電極與輸出端子相連，並通過限流電阻與第二電源相連，NPN型三極體的發射極接地。隔離信號傳輸模塊102的電路結構可以通過光電稱合器TLP114A完成,下面結合圖3和圖4所示，詳細介紹通過光電耦合器TLPl 14A實現隔離信號傳輸的過程。隔離信號傳輸模塊102將微處理器模塊101發送的串行數據信號發送給光電轉換模塊104的電路圖如圖3所示，其中輸入端子TXD與微處理器模塊的串行數據信號發送端子相連，用於接收微處理器模塊101發送的串行數據信號，輸出端子FORMTXD與電平轉換模塊104相連，用於向電平轉換模塊104發送串行數據信號。當隔離信號傳輸模塊102的輸入端子TXD接收到微處理器模塊101的串行數據信號發送端子發送的串行數據信號a時，隔離信號傳輸模塊102通過光電耦合器TLP114A對串行數據信號a進行電信號一光信號一電信號的信號轉換，並將最後得到的與串行數據信號a相關的電信號通過端子FORMTXD發送給電平轉換模塊104。相應的，隔離信號傳輸模塊102將光電轉換模塊104發送的串行數據信號發送給微處理器模塊101的電路圖如圖4所示，其中，輸出端子RXD與微處理器模塊101的串行數據信號接收端子相連，用於向微處理器模塊101發送串行數據信號，輸入端子TORXD與電平轉換模塊104相連，用於接收電平轉換模塊104發送的串行數據信號。當隔離信號傳輸模塊102的輸入端子TORXD接收到電平轉換模塊104發送的串行數據信號b時，隔離信號傳輸模塊102通過光電耦合器TLP114A對串行數據信號b進行電信號一光信號一電信號的信號轉換，並將最後得到的與串行數據信號b相關的電信號通過輸出端子RXD發送給微處理器模塊101。
[0038]具體的，參見圖3所示的電路圖，圖3中的光電耦合器TLPl 14A包括發光二極體V1、光敏二極體V2和NPN型三極體VTl ;其中，光敏二極體V2的陽極與NPN型三極體VTl的基極相連。發光二極體Vl的陽極與電源VCC相連，發光二極體Vl的陰極通過電阻Rl與輸入端子TXD相連，光敏二極體V2的陰極與電源VDD相連，NPN型三極體VTl的發射極接地，NPN型三極體VTl的集電極與輸出端子FORMTXD相連，同時NPN型三極體VTl的集電極通過限流電阻R2與電源VDD相連。當隔離信號傳輸模塊102的輸入端子TXD接收到的串行數據信號a為高電平時，光電耦合器TLP114A的發光二極體Vl不導通，從而光電耦合器TLPl14A的光敏二極體V2也不導通，NPN型三極體VTl處於截止狀態，所以NPN型三極體VTl的集電極與VDD等電勢，輸出端子FORMTXD輸出為高電平；當隔離信號傳輸模塊102的輸入端子TXD接收到的串行數據信號a為低電平時，光電耦合器TLPl 14A的發光二極體Vl導通，從而光電耦合器TLPl 14A的光敏二極體V2也導通，NPN型三極體VTl處於飽和狀態，所以NPN型三極體VTl的集電極與VSS等電勢，輸出端子FORMTXD輸出為低電平。相應的，參見圖4所示的電路圖，當隔離信號傳輸模塊102的輸入端子TORXD接收到的串行數據信號b為高電平時，光電耦合器TLPl 14A的發光二極體V4不導通，從而光電耦合器TLPl 14A的光敏二極體V3也不導通，NPN型三極體VT2處於截止狀態，所以NPN型三極體VT2的集電極與VCC等電勢，輸出端子RXD輸出為高電平；當隔離信號傳輸模塊102的輸入端子TORXD接收到的串行數據信號b為低電平時，光電耦合器TLPl 14A的發光二極體V4導通，從而光電耦合器TLPl 14A的光敏二極體V3也導通，NPN型三極體VT2處於飽和狀態，所以NPN型三極體VT2的集電極與GND等電勢，輸出端子RXD輸出為低電平。隔離信號傳輸模塊102的輸入輸出真值表參見表I所不。
[0039]隔離信號傳輸模塊102通過光電耦合器TLP114A對接收到的串行數據信號進行電信號一光信號一電信號的信號轉換，從而可以避免輸入端與輸出端之間存在電氣連接關係，可以提高電氣安全性。
[0040]表1
【權利要求】
1.一種通訊轉換器，其特徵在於，所述通訊轉換器包括:微處理器模塊、隔離信號傳輸模塊、隔離供電模塊和電平轉換模塊； 用於在所述微處理器模塊與所述電平轉換模塊之間建立數據信號傳輸連接的所述隔離信號傳輸模塊一端與所述微處理器模塊相連，另一端與所述電平轉換模塊相連； 用於為所述電平轉換模塊供電的所述隔離供電模塊與所述電平轉換模塊相連，所述微處理器模塊通過USB總線與計算機終端相連，所述電平轉換模塊與通訊終端相連。
2.根據權利要求1所述的通訊轉換器，其特徵在於，所述電平轉換模塊包括一個或多個用於完成串行數據信號與電平信號之間相互轉換的電平轉換單元。
3.根據權利要求2所述的通訊轉換器，其特徵在於，所述電平轉換單元包括:RS232電平轉換單元、RS485電平轉換單元或CAN電平轉換單元。
4.根據權利要求1所述的通訊轉換器，其特徵在於，所述通訊轉換器還包括無線傳輸模塊，所述無線傳輸模塊與所述微處理器模塊相連。
5.根據權利要求4所述的通訊轉換器，其特徵在於，所述無線傳輸模塊包括一個或多個用於完成串行數據信號與無線傳輸信號之間相互轉換的無線傳輸單元。
6.根據權利要求5所述的通訊轉換器，其特徵在於，所述無線傳輸單元包括:紅外傳輸單元或藍牙傳輸單元。
7.根據權利要求1-6任一所述的通訊轉換器，其特徵在於，所述隔離信號傳輸模塊包括:輸入端子、輸出端子、發光二極體、光敏二極體、NPN型三極體、限流電阻、第一電源和第二電源； 所述發光二極體的陽極與所述第一電源相連，所述發光二極體的陰極與所述輸入端子相連，所述光敏二極體的陽極與所述NPN型三極體的基極相連，所述光敏二極體的陰極與所述第二電源相連，所述NPN型三極體的集電極與所述輸出端子相連，並通過所述限流電阻與所述第二電源相連，所述NPN型三極體的發射極接地。
8.根據權利要求1-6任一所述的通訊轉換器，其特徵在於，所述隔離供電模塊包括:磁耦合線圈、電源、逆變電路、整流濾波電路和穩壓電路； 所述磁耦合線圈的初級線圈與由所述電源供電的逆變電路相連，所述整流濾波電路一端與所述磁耦合線圈的次級線圈相連，另一端與用於輸出穩定直流電壓的所述穩壓電路相連。
9.根據權利要求6所述的通訊轉換器，其特徵在於，所述紅外傳輸單元包括:紅外發送電路和紅外接收電路； 所述紅外發送電路包括:紅外發射二極體、數據信號輸入端子、振蕩信號輸入端子、第一 PNP型三極體和第二 PNP型三極體；所述紅外發射二極體的陽極接電源，所述紅外發射二極體的陰極與所述第一 PNP型三極體的發射極相連，用於接收串行數據信號的所述數據信號輸入端子與所述第一 PNP型三極體的基極相連，用於接收振蕩信號的所述振蕩信號輸入端子與所述第二 PNP型三極體的基極相連，所述第一 PNP型三極體的集電極與所述第二 PNP型三極體的發射極相連，所述第二 PNP型三極體的集電極接地。
【文檔編號】G06F13/38GK203444468SQ201320600230
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】黃軍, 李擘, 周紅峰 申請人:國家電網公司, 北京南瑞智芯微電子科技有限公司