[發(fā)明專(zhuān)利]一種動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)的串口擴(kuò)展電路及其工作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810113873.1
• 申請(qǐng)日: 2018-02-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108304339A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 束慧;束穎;季軍媛;黃國(guó)平;陳衛(wèi)兵;王成;王宏宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南通職業(yè)大學(xué)(江蘇省南通技師學(xué)院;江蘇省南通市高級(jí)技工學(xué)校)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F13/40
• 分類(lèi)號(hào): G06F13/40
• 代理公司: 北京科家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 梁金娟

1.一種動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)的串口擴(kuò)展電路，所述串口擴(kuò)展電路電性連接在微處理器的RXD、TXD及I/O端口上，其特征在于，由模擬開(kāi)關(guān)芯片、譯碼器芯片、分別電性連接在模擬開(kāi)關(guān)芯片的多個(gè)數(shù)據(jù)輸入端的多個(gè)第一電平轉(zhuǎn)換電路和分別電性連接在譯碼器芯片的多個(gè)輸出端的多個(gè)第二電平轉(zhuǎn)換電路組成，實(shí)現(xiàn)微處理器輸入、輸出端口的擴(kuò)展；

所述模擬開(kāi)關(guān)芯片的輸出端連接微處理的RXD端口，所述模擬開(kāi)關(guān)芯片的地址輸入端連接微處理的I/O端口，所述模擬開(kāi)關(guān)芯片的數(shù)據(jù)輸入端分別通過(guò)多個(gè)第一電平轉(zhuǎn)換電路電連接外部設(shè)備的接收端口RXD_i，實(shí)現(xiàn)微處理器輸入端口的擴(kuò)展；

所述譯碼器芯片的輸入端電連接微處理器的TXD和I/O端口，所述譯碼器芯片的輸出端分別通過(guò)多個(gè)第二電平轉(zhuǎn)換電路電連接用于連接外部設(shè)備的發(fā)射端口TXD_i，實(shí)現(xiàn)微處理器輸出端口的擴(kuò)展；

所述第一電平轉(zhuǎn)換電路，包括第一光耦Q1、第二光耦Q2、R1和R3，實(shí)現(xiàn)RS232電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換；

所述第二電平轉(zhuǎn)換電路，包括第三光耦Q3、第四光耦Q4、反相器、R6、R8和R10，實(shí)現(xiàn)用于TTL電平到RS232電平的轉(zhuǎn)換。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)的串口擴(kuò)展電路，其特征在于，所述模擬開(kāi)關(guān)芯片為HCF4051芯片，所述譯碼器芯片為74HC138芯片，實(shí)現(xiàn)8位擴(kuò)展。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)的串口擴(kuò)展電路，其特征在于，所述HCF4051芯片的輸入端口X0~X7分別連接8路第一電平轉(zhuǎn)換電路；所述HCF4051芯片的端口INH、GND及VEE均接地；所述HCF4051芯片的端口VCC接電源VCC；所述HCF4051芯片的地址選擇端口A、B、C均連接微處理器的I/O端，實(shí)現(xiàn)八路輸入的選擇；所述HCF4051芯片的端口X接微處理器的RXD端口，實(shí)現(xiàn)根據(jù)地址選擇端口的信號(hào)選擇對(duì)應(yīng)輸入端的信號(hào)傳送至RXD端口。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)的串口擴(kuò)展電路，其特征在于，所述三八譯碼器74HC138的輸出端口Y0~Y7分別連接八路第二電平轉(zhuǎn)換電路；所述三八譯碼器74HC138的地址選擇端口A、B、C均連接微處理器的IO端，實(shí)現(xiàn)八路輸出的選擇；所述三八譯碼器74HC138的端口G1、VCC接電源VCC；所述三八譯碼器74HC138的端口G2B及VSS接地，所述三八譯碼器74HC138的端口G2A接微處理器的TXD端口，實(shí)現(xiàn)根據(jù)地址選擇端口的信號(hào)選擇對(duì)應(yīng)輸出端發(fā)送數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)的串口擴(kuò)展電路，其特征在于，所述第一光耦、第二光耦、第三光耦和第四光耦均選用TLP785，所述TLP785包括引腳1、引腳2、引腳3和引腳4，該4個(gè)引腳分別為陽(yáng)極、陰極、發(fā)射端口和集電端口。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)的串口擴(kuò)展電路，其特征在于：所述第一光耦的引腳1及第二光耦的引腳2接地；所述第一光耦的引腳2通過(guò)R3連接外部設(shè)備的接收端口RXD_i；所述第一光耦的引腳3及第二光耦的引腳4并聯(lián)連接HCF4051的X0~X7中任一輸入端口X_i；所述第一光耦的引腳4通過(guò)上拉電阻R1連接電源VCC，所述第2光耦的引腳3接地；其中，R1為100 Ω，R3為2 kΩ。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)的串口擴(kuò)展電路，其特征在于：所述第三光耦的引腳1通過(guò)上拉電阻R6連接電源VCC，引腳2連接74HC138的Y0~Y7中任一輸出端口Y_i，引腳3連接外部設(shè)備的發(fā)射端口TXD_i，引腳4連接+12V直流電；所述第四光耦的引腳1通過(guò)上拉電阻R8連接電源VCC，引腳2通過(guò)反相器與第三光耦的引腳2并聯(lián)連接74HC138輸出端口Y_i，引腳3通過(guò)電阻R10連接-12V直流電，引腳4與第三光耦的引腳3并聯(lián)連接在外部設(shè)備的發(fā)射端口TXD_i；其中，R6為1kΩ，R8為2 kΩ，R10為100Ω，所述反相器選用74HC04。

8.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)的串口擴(kuò)展電路的工作方法，其特征在于，包括微處理器的TXD的擴(kuò)展方法和RXD的擴(kuò)展方法；

其中，TXD的擴(kuò)展方法，具體包括以下步驟：（1）所述微處理器的IO口輸出AA、BB、CC選擇信號(hào)，實(shí)現(xiàn)8選1；（2）將74HC138的使能輸入端G1連接電源VCC，使能輸入端G2B或G2A接地，當(dāng)使能輸入端G2B接地時(shí)，使能輸入端G2A連接微處理器的TXD端口；當(dāng)使能輸入端G2A接地時(shí)，使能輸入端G2B 連接微處理器的TXD端口；（3）當(dāng)微處理器輸出AA，BB，CC選擇Y1~Y7中任一通道Y_i時(shí)，當(dāng)TXD輸出為0時(shí)，使能74HC138，使Y_i通道輸出0；當(dāng)TXD輸出1時(shí)，74HC138不使能，輸出全1，對(duì)于此時(shí)的Y_i通道就為1，實(shí)現(xiàn)了TXD端口信號(hào)和74HC138輸出的信號(hào)相同；當(dāng)74HC138的Y_i通道輸出低電平時(shí)，第三光耦Q3導(dǎo)通，第四光耦Q4截止，外部設(shè)備的發(fā)射端口TXD_i為12V；當(dāng)74HC138的Y_i通道輸出高電平時(shí)，第三光耦Q3截止，74HC138的Y_i通道信號(hào)通過(guò)反向器輸出0 使第四光耦Q4導(dǎo)通，外部設(shè)備的發(fā)射端口TXD_i為-12V，完全滿(mǎn)足RS232電平要求；

RXD的擴(kuò)展方法，具體包括以下步驟：（a）所述微處理器的IO口輸出AA、BB、CC選擇信號(hào)，實(shí)現(xiàn)8選1；（b）將HCF4051的VCC端口連接電源VCC，VEE端口接地，INH和GND端口接地，X端口連接微處理器的RXD端口；（c）當(dāng)微處理器輸出AA、BB、CC選擇HCF4051的輸入端口X1~X7中的任一端口X_i端口，當(dāng)外部設(shè)備的接收端口RXD_i由外設(shè)輸出邏輯電平1即外部設(shè)備的輸出電壓V0介于-3v～-15v時(shí)，第一光耦Q1導(dǎo)通，輸出電壓V0經(jīng)過(guò)電阻R1送入HCF4051的X_i端口，后送到微處理器的RXD端，微處理器的RXD端接收到高電平；當(dāng)外部設(shè)備的接收端口RXD_i由外設(shè)輸出邏輯電平0即外部設(shè)備的輸出電壓V0為+3～+15v電壓，第二光耦Q2導(dǎo)通，第一光耦Q1截止，則HCF4051的X_i口為低電平，后送到微處理器的RXD端，微處理器的RXD端為低電平。