单线双向通信电路的制作方法

本发明涉及一种单线双向通信电路。

背景技术：

汽车电子控制单元(electroniccontrolunit,ecu)又称“行车电脑”、“车载电脑”等，做为汽车的专用微机控制器，其可以通过总线技术与仪表盘、at、ebs等等的数据交换和控制。其中，总线可以为三线或四线，具体的，四线类型的总线由电源线、接地线、输入信号线及输出信号线组成，而三线类型的总线则由电源线、接地线及信号线组成，其中，信号线需满足双向通信以实现信号的输入及输出。

现有的三线类型总线中信号线实现信号输入及输出的通信电路通常缺乏保护功能，如当电源反插会造成电路损坏从而不能工作。另外，这种通信电路中也存在信号不稳定这一问题，即当外界条件变化时，输入或输出的电平信号电压不稳定，严重时导致输入或输出的信号无法识别。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种具有保护功能的单线双向通信电路。

一种单线双向通信电路，用于与一控制中心连接以实时双向交换数据，所述控制中心包括一输入输出引脚，所述单线双向通信电路包括一输出模块及一输入模块，所述输出模块及所述输入模块均与所述 控制中心的所述输入输出引脚连接，所述输出模块连接所述控制中心的输入输出引脚用于发送一第一信号给所述控制中心，所述输入模块连接所述控制中心的输入输出引脚用于接收一来自所述控制中心的第二信号，所述输出模块包括电源单元、调制单元、第一二极管及第二二极管，所述电源单元用于提供一电源信号给所述调制单元，所述调制单元用于转换信号并输出给所述控制中心，所述第一二极管的阳极连接所述电源单元，所述第一二极管的阴极连接所述控制中心的输入输出引脚，所述第二二极管的阴极连接所述调制单元，所述第二二极管的阳极连接所述控制中心的输入输出引脚。

一种单线双向通信电路，用于与一控制中心连接以实时双向交换数据，所述控制中心包括一输入输出引脚，所述单线双向通信电路包括一输出模块及一输入模块，所述输出模块及所述输入模块均与所述控制中心的所述输入输出引脚连接，所述输出模块连接所述控制中心的输入输出引脚用于发送一第一信号给所述控制中心，所述输出模块包括电源单元、调制单元、第一保护单元及第二保护单元，所述电源单元用于提供一电源信号给所述调制单元，所述调制单元用于转换信号并输出给所述控制中心，所述第一保护单元连接于所述电源单元与所述控制中心的输入输出引脚之间以防止反向电流损坏所述电源单元，所述第二保护单元连接于所述调制单元与所述控制中心的输入输出引脚之间以防止反向电流损坏所述调制单元；所述输入模块包括一输入电阻及一稳压二极管，所述控制中心的输入输出引脚通过所述输入电阻连接一接收端，所述稳压二极管的阴极连接所述接收端，所述稳压二极管的阳极接地，所述接收端用于接收一来自所述控制中心的第二信号。

相较于现有技术，本发明单线双向通信电路中利用输入模块接收信号输出模块发送信号从而实现实时双向通信。同时，本发明单线双向通信电路中采用二极管防止所述单线双向通信电路中的电流倒流，从而避免，如使用者误操作将接头反插，引起的所述电路被反向电流损坏。

附图说明

图1是本发明单线双向通信电路的第一实施方式的电路图。

图2是本发明单线双向通信电路的第二实施方式的电路图。

具体实施方式

在详细描述实施例之前，应该理解的是，本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本发明并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。

请参阅图1，本发明单线双向通信电路100的第一实施方式包括一输出模块10及一输入模块30，所述输出模块10及所述输入模块30均连接至一控制中心200的输入输出引脚io。本实时方式中，所述控制中心200可以为一汽车电子控制单元，所述输出模块10连接所述控制中心200的输入输出引脚io用于发送一第一信号给所述控制中心200的输入输出引脚io，所述输入模块30连接所述控制中心200的输入输出引脚io用于接收一来自所述控制中心200输入输出引 脚io的第二信号。本实施方式中，所述第一及第二信号均为一脉宽调制(pwm)信号。

所述输出模块10包括电源单元12、调制单元14以及二极管d1、d2。所述二极管d1的阳极连接所述电源单元12，所述二极管d1的阴极连接所述控制中心200的输入输出引脚io。所述二极管d2的阴极连接所述调制单元14，所述二极管d2的阳极连接所述控制中心200的输入输出引脚io。

所述电源单元12用于提供一电源信号给所述调制单元14。所述电源单元12包括一三极管q1、电阻r1-r3以及二极管d3。本实施方式中，所述三极管q1为一pnp型三极管。所述三极管q1的基极通过所述电阻r1接地，所述三极管q1的集电极连接所述二极管d1的阳极，所述三极管q1的发射极通过所述电阻r2连接一电源vcc。所述二极管d3的阳极通过所述电阻r3连接所述电源vcc，所述二极管d3的阴极连接所述三极管q1的基极。

所述调制单元14用于转换信号并输出给所述控制中心400。所述调制单元14包括一三极管q2、电阻r4-r6以及二极管d4。本实施方式中，所述三极管q2为一npn型三极管。所述三极管q2的基极通过所述电阻r4连接一发送端tx，所述三极管q2的集电极连接所述二极管d2的阴极，所述三极管q2的发射极通过所述电阻r5接地。所述二极管d4的阳极连接所述三极管q2的基极，所述二极管d4的阴极通过所述电阻r6接地。所述发送端tx用于发送所述第一信号。

所述输入模块30包括一电阻r7、一稳压二极管d5及一滤波单元32，所述控制中心200的输入输出引脚io通过所述电阻r7连接一接收端rx，所述稳压二极管d5的阴极连接所述接收端rx，所述 稳压二极管d5的阳极接地。所述接收端rx用于接收所述第二信号。所述滤波单元32与所述稳压二极管d5并联连接，所述滤波单元32包括并联的一电阻r8及一电容c。

具体的，当所述单向双向通信电路100开始工作时，所述电源vcc开始供电，所述三极管q1导通。所述发送端tx输出所述第一信号，当所述第一信号为高电平时，所述三极管q2导通，所述控制中心200的输入输出引脚io接收一经所述电阻r5、三极管q2及所述二极管d2的低电平信号；当所述第一信号为低电平时，所述三极管q2截止，所述控制中心200的输入输出引脚io接收所述电源vcc经所述电阻r2、所述三极管q1及所述二极管d1的高电平信号。

当所述控制中心200的输入输出引脚io输出一第二信号时，所述第二信号经所述电阻r7、所述稳压二极管d5稳压及所述滤波单元32滤波后输出给所述接收端rx，所述接收端rx接收所述第二信号。

所述二极管d1、d2用于防止所述单线双向通信电路100中的电流倒流，所述单向双向通信电路100被反向电流损坏，进而避免使用者误操作，如接头反插造成的电路损坏。

所述二极管d3连接于所述三极管q1的基极与发射极之间，用于对所述三极管q1进行温度补偿，使得所述三极管q1的导通电流不受环境变化的影响。同样的，二极管d4连接于所述三极管q2的基极与发射极之间，用于对所述三极管q2进行温度补偿，使得所述三极管q2的导通电流不受环境变化的影响。

所述滤波单元32用于对所述接收端rx接收第二信号进行滤波，避免浪涌电流对电路造成损坏。

请继续参考图2，图2是本发明单向双向通信电路300的第二实施方式的示意图。所述单线双向通信电路100的第二实施方式包括一输出模块210及一输入模块230，所述输出模块210及所述输入模块230均连接至一控制中心400的输入输出引脚io。本实施方式中，所述控制中心400可以为一汽车电子控制单元，所述输出模块210连接所述控制中心400的输入输出引脚io用于发送一第三信号给所述控制中心400的输入输出引脚io，所述输入模块230连接所述控制中心400的输入输出引脚io用于接收一来自所述控制中心400输入输出引脚io的第四信号。本实施方式中，所述第三及第四信号均为一脉宽调制(pwm)信号。

所述输出模块210包括电源单元212、控制单元213、调制单元214以及二极管d21、d22。所述二极管d21的阳极连接所述电源单元212，所述二极管d21的阴极连接所述控制中心400的输入输出引脚io。所述二极管d22的阴极连接所述调制单元214，所述二极管d22的阳极连接所述控制中心400的输入输出引脚io。所述控制单元213连接于所述电源单元212与所述调制单元214之间，用于接收来自所述调制单元214的信号进而控制所述电源单元212工作与否。

所述电源单元212包括一三极管q21、电阻r21-r23以及二极管d23。本实施方式中，所述三极管q21为一pnp型三极管。所述三极管q21的基极通过所述电阻r21连接所述控制单元213，所述三极管q21的集电极连接所述二极管d21的阳极，所述三极管q21的发射极通过所述电阻r22连接一电源v1。所述二极管d23的阳极通过所述电阻r23连接所述电源v1，所述二极管d23的阴极连接所述三极管q21的基极。

所述控制单元213包括一三极管q23及电阻r29。本实施方式中，所述三极管q23为一npn型三极管。所述三极管q23的基极通过所述电阻r29连接一电源v2，所述三极管q23的集电极通过所述电阻r21连接所述三极管q21的基极，所述三极管q23的发射极连接所述调制单元214。

所述调制单元214包括一三极管q22、电阻r24-r26以及二极管d24。本实施方式中，所述三极管q2为一npn型三极管。所述三极管q22的基极通过所述电阻r24连接一发送端tx2，所述发送端tx2还连接所述三极管q23的发射极。所述三极管q22的集电极连接所述二极管d22的阴极，所述三极管q22的发射极通过所述电阻r25接地。所述二极管d24的阳极连接所述三极管q22的基极，所述二极管d24的阴极通过所述电阻r26接地。所述发送端tx2用于发送所述第三信号。

所述输入模块230包括一电阻r27、一稳压二极管d25及一滤波单元232，所述控制中心400的输入输出引脚io通过所述电阻r27连接一接收端rx2，所述稳压二极管d25的阴极连接所述接收端rx2，所述稳压二极管d25的阳极接地。所述接收端rx2用于接收所述第四信号。所述滤波单元232与所述稳压二极管d25并联连接，所述滤波单元232包括并联的一电阻r28及一电容c2。

具体的，当所述单向双向通信电路300开始工作时，所述电源v1及v2开始供电。

所述发送端tx输出所述第三信号，本实施方式中，所述电源v2输出的电源信号的电压小于等于所述第三信号的高电压且大于所述第三信号的低电压。所述电源v1输出的电源信号的电压大于所述第三信号的高电压。当所述第三信号为高电平时，此时，由于所述电源 v2输出的电源信号的电压小于所述第三信号，所述三极管q23截至，从而使得所述三极管q21的基极与发射机之间无法形成回路进而所述三极管q21截至。所述三极管q22导通，所述控制中心400的输入输出引脚io接收一经所述电阻r25、三极管q22及所述二极管d22的低电平信号；当所述第三信号为低电平时，所述三极管q23导通，所述三极管q21的基极接收来自所述电阻r21及三极管q23的低电平信号进而所述三极管q21导通，所述三极管q22截止，所述控制中心400的输入输出引脚io接收所述电源v1经所述电阻r22、所述三极管q21及所述二极管d21的高电平信号。

当所述控制中心400的输入输出引脚io输出所述第四信号时，所述第四信号经所述电阻r27、所述稳压二极管d25稳压及所述滤波单元232滤波后输出给所述接收端rx2，所述接收端rx2接收所述第四信号。

其他实施方式中，所述电源v1及v2输出的电源信号可以使得当所述第三信号为高电平时，所述三极管q21截至，当所述第三信号为低电平时，所述三极管q21导通即可。

所述二极管d21、d22用于防止所述单线双向通信电路400中的电流倒流，所述单向双向通信电路400被反向电流损坏，进而避免使用者误操作，如接头反插造成的电路损坏。

所述二极管d23连接于所述三极管q21的基极与发射极之间，用于对所述三极管q21进行温度补偿，使得所述三极管q21的导通电流不受环境变化的影响。同样的，二极管d24连接于所述三极管q22的基极与发射极之间，用于对所述三极管q22进行温度补偿，使得所述三极管q22的导通电流不受环境变化的影响。

所述滤波单元232用于对所述接收端rx2接收第二信号进行滤波，避免浪涌电流对电路造成损坏。

本实施方式中，所述控制单元213连接于所述电源单元212与所述调制单元214之间用于控制所述电源单元212工作与否。其他实施方式中，当所述电源v1输出的电源信号的电压小于等于所述第三信号的高电压且大于所述第三信号的低电压时，所述控制单元213可以省略，所述三极管q21的基极通过所述电阻r21直接连接所述发送端tx，此时，所述发送端tx输出的信号同时控制所述电源单元212的工作与否，具体的，当所述发送端tx输出所述第三信号为高电平时，所述三极管q21截至，当所述发送端tx输出所述第三信号为低电平时，所述三极管q21导通。

本发明第一实施方式中，当所述第三信号为高电平时，所述三极管q1截至，所述控制中心200的输入输出引脚io接收的低电平信号的电压由所述电源单元12与所述调制单元14提供。本发明第二实施方式中，当所述第三信号为高电平时，所述三极管q21截至，所述控制中心400的输入输出引脚io接收的低电平信号的电压仅仅由所述调制单元214提供，从而降低了所述控制中心400的输入输出引脚io接收的低电平信号的电压。

例如，本发明第一实施方式中，当所述第一信号为高电平时，所述控制中心200的输入输出引脚io接收的低电平信号的电压为：

v＝vd2+(iio+iq1)r5+vq2

其中，v为所述控制中心200的输入输出引脚io接收的低电平信号的电压，vd2为所述二极管d2两端的电压，所述vq2为三极管q2集电极与发射极之间的电压，iio为所述控制中心200的输入输出 引脚io输出电流，iq1为所述电源单元12的输出电流，r5为所述电阻r5的阻值。

假设所述控制中心200的输入输出引脚io输出电流iio＝350ua，所述电源单元12的输出电流iq1＝3ma，所述电阻r5的阻值r5＝300ohm，即所述控制中心200的输入输出引脚io接收的低电平信号的电压v约为1.5v。

对应的，本发明第二实施方式中，当所述第三信号为高电平时，所述三极管的q21截至，从而所述控制中心400的输入输出引脚io接收的低电平信号的电压为：

v2＝vd22+iio2r25+vq22

其中，v2为所述控制中心200的输入输出引脚io接收的低电平信号的电压，vd22为所述二极管d22两端的电压，所述vq22为三极管q22集电极与发射极之间的电压，iio2为所述控制中心400的输入输出引脚io输出电流，r25为所述电阻r25的阻值。

相同条件下，所述控制中心400的输入输出引脚io接收的低电平信号的电压v2小于0.8v。

本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。