一种串口扩展器电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种串口扩展器电路，包括一单片机、一串口扩展芯片、一印刷电路板以及一插针电路，所述单片机与串口扩展芯片之间通过所述印刷电路板连接，所述串口扩展芯片设有1个母串口COM和7个子串口COM0～COM6，所述插针电路从外部可控制地在第一工作模式和第二工作模式之间切换：第一工作模式下，所述插针电路连接所述单片机和一上位机使其直接通信；第二工作模式下，所述插针电路连接上位机与串口扩展芯片的子串口COM0以及单片机与串口扩展芯片的母串口COM；所述串口扩展芯片的子串口COM1～COM6分别与6个下位机连接，下位机采集的数据通过所述子串口COM1～COM6传输至单片机，并通过子串口COM0转发至上位机。
【专利说明】—种串口扩展器电路【技术领域】
[0001]本实用新型涉及串口通信【技术领域】，具体而言涉及一种串口扩展器电路，适用于解决上位机与多个串口设备之间的通信问题。
【背景技术】
[0002]通常将计算机的单个串口扩展为多串口所采用的方法是增加转换器件，大致有以下几种方式:直接对串口进行扩展(软件模拟)、在PCI插槽上安装扩展卡、利用USB转接串口以及利用串口扩展芯片，但是扩展原理不尽相同。
[0003]软件模拟串口主要是通过单片机的I/O 口模拟异步串行接口时序来实现，这种方式扩展而成的串口不仅对单片机的性能要求高，适用范围小，一般仅用于I~2个串口的软件模拟。PCI总线扩展方法是通过在计算机的PCI扩展槽上插入多个串口卡进行扩展，由于采用了分时控制，且需手动选通串口，当多个串口同时向上位机发送数据时可能会出现数据丢失现象。USB转串口是目前比较常用的串口扩展方案，但是当需要扩展多个串口时，首先需要采用USB-HUB对USB接口进行扩展，然后再扩展串口，不仅操作不便，同时也增加了扩展成本。
实用新型内容
[0004]针对现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、易于扩展操作的串口扩展器电路。
[0005]为达成上述目的 ，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0006]一种串口扩展器电路，包括一单片机、一串口扩展芯片、一印刷电路板以及一插针电路，所述单片机与串口扩展芯片之间通过所述印刷电路板连接，所述串口扩展芯片设有I个母串口 COM和7个子串口 COMO~C0M6，所述插针电路从外部可控制地在第一工作模式和第二工作模式之间切换:
[0007]第一工作模式下，所述插针电路连接所述单片机和一上位机使其直接通信；
[0008]第二工作模式下，所述插针电路连接上位机与串口扩展芯片的子串口 COMO以及单片机与串口扩展芯片的母串口 COM ；
[0009]所述串口扩展芯片的子串口 COMl~C0M6分别与6个下位机连接，下位机采集的数据通过所述子串口 COMl~C0M6传输至单片机，并通过子串口 COMO转发至上位机。
[0010]进一步的实施例中，所述单片机为ATMEL公司的AT89C2051单片机。
[0011]进一步的实施例中，所述AT89C2051单片机的RESET引脚连接有复位电路，该复位电路由电源VCC、电容Cl、按键SI以及电阻Rl组成，其中电源VCC通过电容Cl与按键SI及芯片AT89C2051的RESET引脚相连，再通过电阻Rl接地，电容Cl的容量为IOuf，电阻Rl的阻值为IOK Ω。
[0012]进一步的实施例中，所述AT89C2051单片机连接有时钟驱动电路，该时钟驱动电路由电容C2、电容C3及石英晶体组成，其中，电容C2与电容C3并联后的一端接地，另一端分别与AT89C2051单片机的XTAL2引脚、XTALl引脚连接，石英晶体连接在电容C2与电容C3之间，电容C2和电容C3的容量均为22uf，石英晶体的振荡频率为11.0592MHz。
[0013]进一步的实施例中，所述串口扩展芯片采用成都视普科技有限公司的SP3739芯片，所述AT89C2051单片机的双向I/O 口与该SP3739芯片的地址输入口和地址输出口相连接，其中:AT89C2051单片机的Pl.2?Pl.4引脚作为输出端口与SP3739芯片的地址输入端口 ADRIO?ADRI2引脚连接，AT89C2051单片机的Pl.5?Pl.7引脚作为输入端口与SP3739芯片的地址输出端口 ADROO?ADR02引脚连接。
[0014]进一步的实施例中，所述AT89C2051单片机的P3.1引脚与SP3739芯片的RX7引脚连接，该RX7引脚为SP3739芯片的母串口 COM的输入端口接收来自AT89C2051单片机的指令数据，所述AT89C2051单片机的P3.0引脚与SP3739芯片的TX7引脚连接，该TX7引脚为SP3739芯片的母串口 COM的输出端口向AT89C2051单片机发送数据。
[0015]进一步的实施例中，所述SP3739芯片连接有时钟驱动电路，该时钟驱动电路由电容C4、电容C5和石英晶体组成，其中，电容C4与电容C5并联后的一端接地，另一端分别与SP3739芯片的OSCO引脚、OSCI引脚连接，石英晶体连接在电容C4与电容C5之间，电容C4和电容C5的容量均为22uf，石英晶体的振荡频率为16.0MHz0
[0016]进一步的实施例中，SP3739芯片的VCCl引脚为时钟电源，与一电源VCC连接；SP3739芯片的GNDl为时钟地，与电源VCC通过电容C6、C7接地；SP3739芯片的VCC2引脚是逻辑电源，与电源VCC相连；SP3739芯片的GND2引脚是逻辑地，与电源VCC通过电容C8、C9接地；SP3739芯片的TX0、TX1、TX2、TX3、TX4、TX5、TX6为数据接收端口，其中TXO用于接收来自上位机的数据，ΤΧ1、ΤΧ2、ΤΧ3、ΤΧ4、ΤΧ5、ΤΧ6用于接收来自下位机的数据；SP3739芯片的RXO、RX1、RX2、RX3、RX4、TX5、RX6为数据发送端口，其中RXO用于向上位机发送数据，RXl、RX2、RX3、RX4、TX5、RX6用于向下位机发送数据。
[0017]由以上本实用新型的技术方案可知，本实用新型的有益效果在于:1)单片机可以对采集到的数据进行处理，缓解了上位机的编程压力；2)所有子串口可同时接收、发送数据，且每个子串口可独立地接收或发送FIFO ；3)所有子串口共享上位机原有串口中断以实现数据的收、发功能，并且不会占用上位机的外部中断和并行数据总线。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型一实施方式串口扩展器电路的电路连接示意图。
[0019]图2为图1实施例中单片机与串口扩展芯片的连接示意图。
【具体实施方式】
[0020]为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0021]图1为本实用新型一实施方式串口扩展器电路的电路连接示意图，其中，一种串口扩展器电路，包括一单片机1、一串口扩展芯片2、一插针电路3以及一印刷电路板(未示出)，单片机I与串口扩展芯片2之间通过印刷电路板连接，串口扩展芯片2设有I个母串口 COM和7个子串口 COMO?C0M6，插针电路3从外部可控制地在第一工作模式和第二工作模式之间切换:
[0022]第一工作模式下、即下载调试模式，插针电路3连接单片机I和一上位机4使其直接通信(图1中的①号线路导通)，这样可以将程序从上位机4下载到单片机I中；
[0023]第二工作模式下、即运行模式，插针电路3连接上位机4与串口扩展芯片2的子串口 COMO以及单片机I与串口扩展芯片2的母串口 COM (图1中的②号线路导通)；
[0024]前述串口扩展芯片2的子串口 COMl?C0M6分别与6个下位机(下位机1_6)连接，下位机(下位机1-6)采集的数据通过子串口 COMl?C0M6传输至单片机1，并通过子串口COMO转发至上位机4。串口扩展芯片2的地址线通过印制电路板与单片机I的地址线相连接。
[0025]本实施例中，单片机I为ATMEL公司的AT89C2051单片机。该AT89C2051单片机具有一个2k字节Flash闪速存储器，一个全双工串行通信口以及两级加密程序存储器。
[0026]单片机I在启动时必须要进行复位操作，以使其中央处理器及系统各部件处于预定的初始状态。通常单片机采用上电自动复位和按键手动复位两种复位方式，上电自动复位是单片机加电时，复位电路通过电容给RESET引脚加一个短暂的高电平信号，且该信号随着VCC对电容的充电过程而逐渐回落，即RESET引脚的高电平持续时间取决于电容的充电时间。如果电容在充电过程中VCC突然掉电导致充电时间不足使得单片机得不到有效复位，则CPU将会从一个未被定义的位置开始执行程序。按键手动复位是采用在RESET端和VCC之间接一个按钮，人工操作单片机的复位，且由于人工操作的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，因此完全能够满足单片机复位的时间要求。
[0027]本实施例的串口扩展器电路中采用按键手动复位方式对单片机进行复位操作。如图2所示，AT89C2051单片机的RESET引脚连接有复位电路，该复位电路由电源VCC、电容Cl、按键SI以及电阻Rl组成，其中电源VCC通过电容Cl与按键SI及芯片AT89C2051的RESET引脚相连，再通过电阻Rl接地，电容Cl的容量为IOuf，电阻Rl的阻值为IOKΩ。
[0028]如图2所示，AT89C2051单片机还连接有时钟驱动电路，该时钟驱动电路由电容C2、电容C3及石英晶体组成，其中，电容C2与电容C3并联后的一端接地，另一端分别与AT89C2051单片机的XTAL2引脚、XTALl引脚连接，石英晶体连接在电容C2与电容C3之间，电容C2和电容C3的容量均为22uf，石英晶体的振荡频率为11.0592MHz。
[0029]如图2所示，串口扩展芯片2采用成都视普科技有限公司的SP3739芯片，AT89C2051单片机的双向I/O 口与该SP3739芯片的地址输入口(ADRI)和地址输出口(ADRO)相连接，其中:AT89C2051单片机的Pl.2?Pl.4引脚作为输出端口与SP3739芯片的地址输入端口 ADRIO?ADRI2引脚连接，AT89C2051单片机的Pl.5?Pl.7引脚作为输入端口与SP3739芯片的地址输出端口 ADROO?ADR02引脚连接。
[0030]如图2所示，AT89C2051单片机的P3.1引脚与SP3739芯片的RX7弓丨脚连接，该RX7引脚为SP3739芯片的母串口 COM的输入端口接收来自AT89C2051单片机的指令数据，所述AT89C2051单片机的P3.0引脚与SP3739芯片的TX7引脚连接，该TX7引脚为SP3739芯片的母串口 COM的输出端口向AT89C2051单片机发送数据。
[0031]AT89C2051单片机的GND引脚接地，VCC引脚接5v电源，其6、7、8、9、11、12、13脚悬空。
[0032]如图2所示，SP3739芯片连接有时钟驱动电路，该时钟驱动电路由电容C4、电容C5和石英晶体组成，其中，电容C4与电容C5并联后的一端接地，另一端分别与SP3739芯片的OSCO引脚、OSCI引脚连接，石英晶体连接在电容C4与电容C5之间，电容C4和电容C5的容量均为22uf，石英晶体的振荡频率为16.0MHz0
[0033]该SP3739芯片的VCCl弓丨脚为时钟电源，与一电源VCC连接；SP3739芯片的GNDl为时钟地，与电源VCC通过电容C6、C7接地；SP3739芯片的VCC2引脚是逻辑电源，与电源VCC相连；SP3739芯片的GND2引脚是逻辑地，与电源VCC通过电容C8、C9接地；SP3739芯片的TXO、TX1、TX2、TX3、TX4、TX5、TX6为数据接收端口，其中TXO用于接收来自上位机的数据，TX1、TX2、TX3、TX4、TX5、TX6用于接收来自下位机的数据；SP3739芯片的RX0、RX1、RX2、RX3、RX4、TX5、RX6为数据发送端口，其中RXO用于向上位机发送数据，RX1、RX2、RX3、RX4、TX5、RX6用于向下位机发送数据。
[0034]虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属【技术领域】中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
【权利要求】
1.一种串口扩展器电路，其特征在于，包括一单片机、一串口扩展芯片、一印刷电路板以及一插针电路，所述单片机与串口扩展芯片之间通过所述印刷电路板连接，所述串口扩展芯片设有I个母串口 COM和7个子串口 COMO~C0M6，所述插针电路从外部可控制地在第一工作模式和第二工作模式之间切换: 第一工作模式下，所述插针电路连接所述单片机和一上位机使其直接通信； 第二工作模式下，所述插针电路连接上位机与串口扩展芯片的子串口 COMO以及单片机与串口扩展芯片的母串口 COM ； 所述串口扩展芯片的子串口 COMl~C0M6分别与6个下位机连接，下位机采集的数据通过所述子串口 COMl~C0M6传输至单片机，并通过子串口 COMO转发至上位机。
2.根据权利要求1所述的串口扩展器电路，其特征在于，所述单片机为ATMEL公司的AT89C2051 单片机。
3.根据权利要求2述的串口扩展器电路，其特征在于，所述AT89C2051单片机的RESET引脚连接有复位电路，该复位电路由电源VCC、电容Cl、按键SI以及电阻Rl组成，其中电源VCC通过电容Cl与按键SI及芯片AT89C2051的RESET引脚相连，再通过电阻Rl接地，电容Cl的容量为IOuf，电阻Rl的阻值为IOK Ω。
4.根据权利要求2述的串口扩展器电路，其特征在于，所述AT89C2051单片机连接有时钟驱动电路，该时钟驱动电路由电容C2、电容C3及石英晶体组成，其中，电容C2与电容C3并联后的一端接地，另一端分别与AT89C2051单片机的XTAL2引脚、XTALl引脚连接，石英晶体连接在电容C2与电容C3之间，电容C2和电容C3的容量均为22uf，石英晶体的振荡频率为 11.0592MHz ο
5.根据权利要求2所述的串口扩展器电路，其特征在于，所述串口扩展芯片采用成都视普科技有限公司的SP3739芯片，所述AT89C2051单片机的双向I/O 口与该SP3739芯片的地址输入口和地址输出口相连接，其中:AT89C2051单片机的Pl.2~Pl.4引脚作为输出端口与SP3739芯片的地址输入端口 ADRIO~ADRI2引脚连接，AT89C2051单片机的Pl.5~Pl.7引脚作为输入端口与SP3739芯片的地址输出端口 ADROO~ADR02引脚连接。
6.根据权利要求5所述的串口扩展器电路，其特征在于，所述AT89C2051单片机的P3.1引脚与SP3739芯片的RX7引脚连接，该RX7引脚为SP3739芯片的母串口 COM的输入端口接收来自AT89C2051单片机的指令数据，所述AT89C2051单片机的P3.0引脚与SP3739芯片的TX7引脚连接，该TX7引脚为SP3739芯片的母串口 COM的输出端口向AT89C2051单片机发送数据。
7.根据权利要求5所述的串口扩展器电路，其特征在于，所述SP3739芯片连接有时钟驱动电路，该时钟驱动电路由电容C4、电容C5和石英晶体组成，其中，电容C4与电容C5并联后的一端接地，另一端分别与SP3739芯片的OSCO引脚、OSCI引脚连接，石英晶体连接在电容C4与电容C5之间，电容C4和电容C5的容量均为22uf，石英晶体的振荡频率为16.0MHz。
8.根据权利要求5所述的串口扩展器电路，其特征在于，所述SP3739芯片的VCCl引脚为时钟电源，与一电源VCC连接；SP3739芯片的GNDl为时钟地，与电源VCC通过电容C6、C7接地；SP3739芯片的VCC2引脚是逻辑电源，与电源VCC相连；SP3739芯片的GND2引脚是逻辑地，与电源VCC通过电容C8、C9接地；SP3739芯片的TXO、TXU TX2、TX3、TX4、TX5、TX6为数据接收端口，其中TXO用于接收来自上位机的数据，TX1、TX2、TX3、TX4、TX5、TX6用于接收来自下位机的数据；SP3739芯片的RXO、RXl、RX2、RX3、RX4、TX5、RX6为数据发送端口，其中RXO用于向上位机发·送数据，RXl、RX2、RX3、RX4、TX5、RX6用于向下位机发送数据。
【文档编号】G06F13/40GK203644032SQ201320830891
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】彭富明 申请人:彭富明