一种电平切换电路及串口屏的制作方法

本实用新型属于集成电路技术领域，具体涉及一种电平切换电路及串口屏。

背景技术：

随着工农业和科技的发展，人民生活水平的不断提高，各种电子设备越来越多的进入了人们的生活，在给人们带来便捷的同时，人们也对其提出了更高的要求，例如，在安全、便捷、智能和多功能等方面提出了更高的要求。其中，对串口屏也不例外，由于串口屏需要同时兼容两种电平标准的控制信号输入，所以就需要有一个电平转换装置或者电平转换电路等来实现两种电平的转换，例如，将RS232电平转换为TTL电平，或者将TTL电平转化为RS232电平等。目前常用的电平转换装置大都采用电平转换芯片来实现，例如专用的电平转换芯片MAX3232，该芯片虽然可以将TTL电平与RS232电平进行相互转换，但是在转换时，十分不便，且线路繁琐，不易于故障检查等，例如，要把TTL电平切换为RS232电平时，则需要把TTL电平的两根线断开，然后再把RS232电平的两根线连通。同时，该电平转换芯片MAX3232的价格相对较高，无疑增加了电平转换装置的成本。随着人们对电子设备的要求越来越高，这种电平切换方式已经不能满足需求。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电平切换电路及串口屏，以有效地改善上述问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例提供了一种电平切换电路，应用于串口屏中，所述串口屏包括：控制模块、电源模块、第一串口和第二串口。所述电平切换电路包括：电平切换模块和切换开关。所述电平切换模块分别与所述控制模块、所述电源模块、所述第一串口、所述第二串口和所述切换开关的一端连接，所述切换开关的一端与所述电源模块连接，所述切换开关的另一端接地。所述切换开关用于使所述电平切换模块的输出电平在RS232电平和TTL电平之间进行转换。

在本实用新型较佳的实施例中，所述电平切换模块包括：第一逻辑门和第二逻辑门，所述第一逻辑门的第一输入端与所述第二逻辑门的第一输入端连接，所述第一逻辑门的第一输入端分别与所述电源模块和所述切换开关的一端连接，所述第一逻辑门的第二输入端与所述第一串口连接，所述第一逻辑门的输出端与所述控制模块的输入端连接，所述第二逻辑门的第二输入端与所述控制模块的输出端连接，所述第二逻辑门的输出端与所述第二串口连接。

在本实用新型较佳的实施例中，所述电平切换电路还包括：调理电路，所述调理电路与所述第一逻辑门的第二输入端连接，用于调理经所述第一串口输入的信号。

在本实用新型较佳的实施例中，所述调理电路包括：用于滤除所述信号中的负电流的续流二极管，所述续流二极管的正极接地，所述续流二极管的负极与所述第一逻辑门的第二输入端连接。

在本实用新型较佳的实施例中，所述调理电路包括：用于限制所述信号的幅值的稳压二极管，所述稳压二极管的正极接地，所述稳压二极管的负极与所述第一逻辑门的第二输入端连接。

在本实用新型较佳的实施例中，所述调理电路包括：第一电阻，所述第一电阻的一端接地，所述第一电阻的另一端与所述第一逻辑门的第二输入端连接。

在本实用新型较佳的实施例中，所述电平切换电路还包括：第二电阻，所述第二电阻的一端与所述电源模块连接，所述第二电阻的另一端分别与所述切换开关的一端和所述第一逻辑门的第一输入端。

在本实用新型较佳的实施例中，所述电平切换电路还包括：第三电阻和第四电阻，所述第一逻辑门的输出端通过所述第三电阻与所述第一串口连接，所述第二逻辑门的输出端通过所述第四电阻与所述第二串口连接。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一逻辑门和所述第二逻辑门均集成在一个芯片中。

本实用新型实施例还提供了一种串口屏，包括：控制模块、电源模块、第一串口、第二串口和上述的电平切换电路，所述电平切换电路中的电平切换模块分别与所述控制模块、所述电源模块、所述第一串口和所述第二串口连接，所述电平切换电路中的切换开关的一端与所述电源模块连接，所述切换开关的另一端接地。

本实用新型实施例提供了一种电平切换电路及串口屏，该电平切换电路应用于串口屏中，所述串口屏包括：控制模块、电源模块、第一串口和第二串口。该电平切换电路包括：电平切换模块和切换开关。该电平切换模块能输出RS232电平或者TTL电平，能根据不同的电平需求，实现输出电平在RS232电平和TTL电平之间进行转换，且只需通过切换开关就能实现输出电平在RS232电平和TTL电平之间进行转换，十分便捷，同时结构简单，线路少，便于故障排查，且成本相对较低，便于大规模生产应用。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1示出了现有的电平切换装置的电路原理图。

图2示出了本实用新型实施例提供的一种串口屏的结构框图。

图3示出了本实用新型实施例提供的图2中的电平切换电路的结构框图。

图4示出了本实用新型实施例提供的图2中的电平切换电路的电路原理图。

图标：10－电平切换电路；11－电平切换模块；13－调理电路；20－切换开关；30－串口屏；31－控制模块；32－第一串口；33－第二串口；34－电源模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

串口标准电平有两个，一个是RS232电平标准，一个是TTL电平标准。TTL标准是低电平为逻辑0(0V电平)，高电平为逻辑1(+3.3V电平)。RS－232标准是高电平为逻辑0(3V￣15V电平)，低电平为逻辑1(－3￣－15V电平)。由于串口屏需要同时兼容两种电平标准的控制信号输入，则需要有一个电平转换装置或者电平转换电路来实现两种电平的转换。目前常用的电平转换装置如图1所示，该电平转换装置采用电平转换芯片来实现TTL电平与RS232电平之间的转换。进一步地，如图1中所示。当需要设置成RS232电平时，则需要把跳线3和跳线4连通，把跳线1和跳线2断开，此时，经数据输入端口传输的电平信号经跳线3传输到232/TTL电平转换芯片，经该232/TTL电平转换芯片转换为RS232电平后经跳线4传输到数据输出端口。当需要设置成TTL电平时，则需要把跳线3和跳线4断开，把跳线1和跳线2连通，此时，电平信号经数据输入端口传输到232/TTL电平转换芯片，经该232/TTL电平转换芯片转换为TTL电平后经跳线2输出到数据输入端口。

其中，该232/TTL电平转换芯片可以为目前市面上常用的电平转换芯片，例如，专用的电平转换芯片MAX3232。

从以上分析不难看出，当需要设置成RS232电平时，则需要把跳线3和跳线4连通，把跳线1和跳线2断开；当需要设置成TTL电平时，则需要把跳线3和跳线4断开，把跳线1和跳线2连通。一方面，该232/TTL电平转换芯片在电平转换时需要在跳线3、跳线4、跳线1和跳线2之间进行反复的切换，十分不便，且线路繁琐，不易于故障检查；另一方面，该电平转换芯片MAX3232的价格相对较高，不利于大规模生产使用。

针对现有电平转换装置的缺陷，以及采用该电平转转装置的串口屏存在的缺陷，本实用新型实施例，提供了一种串口屏30，如图2所示。该串口屏30包括：控制模块31、电源模块34、第一串口32、第二串口33和电平切换电路10。

由于串口屏30需要同时兼容两种电平标准的控制信号输入，因此该电平切换电路10用于实现两种电平标准(RS232电平标准和TTL电平标准)的转换。所述电平切换电路10分别与所述控制模块31、所述电源模块34、所述第一串口32和所述第二串口33连接，该电平切换电路10可以使输出电平在RS232电平和TTL电平之间进行转换。即电平切换电路10将经第一串口32传输的信号转化为RS232电平或TTL电平后传输给控制模块31，控制模块31将转化后的RS232电平或TTL电平处理后，控制电平切换电路10最终输出的电平，该输出电平经第二串口33输出。

所述控制模块31用于控制电平切换电路10最终输出的电平，即决定电平切换电路10最终输出的电平是RS232电平，还是TTL电平。

其中，所述控制模块31可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的控制模块31可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述电源模块34为串口屏30提供电力，使其能正常工作，进一步地，该电源模块34为控制模块31和电平切换电路10提供电力。其中，该电源模块34可以是可充电电池，例如可充电电池采用有线方式充电，比如：供电电池设置有有线充电接口，充电线连接有线充电接口和充电器，为供电电池供电；可充电电池也可以采用无线方式充电，比如：采用电磁感应方式、磁共振方式或者微波方式。

其中，第一串口32或第二串口33用于接收信号，或者发送信号，该第一串口32或第二串口33可以是目前常使用的串口，例如，485串口或者SPI串口等。

其中，应用于上述串口屏30中的电平切换电路10，如图3所示。该电平切换电路10包括：电平切换模块11和切换开关20。

所述电平切换模块11分别与所述控制模块31、所述电源模块34、所述第一串口32、所述第二串口33和所述切换开关20的一端连接。该电平切换模块11将经第一串口32传输的信号转化为RS232电平或TTL电平后传输给控制模块31，控制模块31将转化后的RS232电平或TTL电平处理后，控制电平切换模块11最终输出的电平，该输出电平经第二串口33输出。进一步地，于本实施例中，如图4中上方虚线框所示，所述电平切换模块11包括：第一逻辑门U1和第二逻辑门U2。所述第一逻辑门U1的第一输入端与所述第二逻辑门U2的第一输入端连接，所述第一逻辑门U1的第一输入端分别与所述电源模块34和所述切换开关20的一端连接，进一步地，该第一逻辑门U1的第一输入端通过第二电阻R2与电源模块34连接。所述第一逻辑门U1的第二输入端与所述第一串口32连接，进一步地，该第一逻辑门U1的第二输入端通过第三电阻R3与所述第一串口32连接。所述第一逻辑门U1的输出端与所述控制模块31的输入端连接，所述第二逻辑门U2的第二输入端与所述控制模块31的输出端连接，所述第二逻辑门U2的输出端与所述第二串口33连接，进一步地，该第二逻辑门U2的输出端通过第四电阻R4与所述第二串口33连接。

其中，于本实施例中，优选地，所述第一逻辑门U1和所述第二逻辑门U2均为异或门。

其中，第一端口1用于与所述控制模块31的输入端连接，第二端口2用于与所述控制模块31的输出端连接，第三端口3用于与所述第一串口32连接，第四端口4用于所述第二串口33连接。

其中，所述第一逻辑门U1和所述第二逻辑门U2可以是彼此单独存在的，也可以是集成在一个集成芯片里，例如，第一逻辑门U1和第二逻辑门U2均集成在一个集成芯片里，例如，该集成芯片可以是M74HCT86。在此不作进一步限定。

所述切换开关20的一端与所述电源模块34连接，所述切换开关20的另一端接地，该切换开关20用于使所述电平切换模块11的输出电平在RS232电平和TTL电平之间进行转换。进一步地，于本实施例中，如图4中的左下方虚线框所示，该切换开关20的一端通过第二电阻R2与电源模块34连接，该切换开关20的另一端接地。同时，该切换开关20的一端还与第一逻辑门U1的第一输入端连接。

其中，当切换开关20断开时，此时第一逻辑门U1的第一输入端输入的电压为高电平，若经第一串口32输入的信号为高电平时，此时第一逻辑门的输出端输出低电平；若经第一串口32输入的信号为低电平时，此时第一逻辑门的输出端输出高电平。当切换开关20断开时，第二逻辑门U2的第一输入端输入的电压为高电平；若第二逻辑门U2的第二输入端接收到的经控制模块31传输的信号为低电平时，第二逻辑门U2的输出端输出高电平；若第二逻辑门U2的第二输入端接收到的经控制模块31传输的信号为高电平时，第二逻辑门U2的输出端输出低电平。

其中，当切换开关20连通时，此时第一逻辑门U1的第一输入端输入的电压为低电平，若经第一串口32输入的信号为高电平时，此时第一逻辑门的输出端输出高电平；若经第一串口32输入的信号为低电平时，此时第一逻辑门的输出端输出低电平。当切换开关20连通时，第二逻辑门U2的第一输入端输入的电压为高低电平；若第二逻辑门U2的第二输入端接收到的经控制模块31传输的信号为低电平时，第二逻辑门U2的输出端输出低电平；若第二逻辑门U2的第二输入端接收到的经控制模块31传输的信号为高电平时，第二逻辑门U2的输出端输出高电平。

如图3所示，该电平切换电路10还包括：调理电路13。所述调理电路13与所述第一逻辑门U1的第二输入端连接，用于调理经所述第一串口32输入的信号。进一步地，于本实施例中，如图4中的右下方虚线框所示，该调理电路13包括：续流二极管D1、第一电阻R1和稳压二极管D2。

该续流二极管D1的一端接地，该续流二极管D1的另一端分别与所述第一逻辑门U1的第二输入端和所述第一串口32连接。进一步地，该续流二极管D1的一端接地，该续流二极管D1的另一端与所述第一逻辑门U1的第二输入端连接，同时，该续流二极管D1的另一端还通过第三电阻R3与第一串口32连接。该续流二极管D1用于滤除经第一串口32输入的信号中的负电流。

其中，于本实施例中，优选地，该续流二极管D1的一端为正极，该续流二极管D1的另一端为负极。

该稳压二极管D2的一端接地，该稳压二极管D2的另一端分别与所述第一逻辑门U1的第二输入端和所述第一串口32连接。进一步地，该稳压二极管D2的一端接地，该稳压二极管D2的另一端与所述第一逻辑门U1的第二输入端连接，同时，该稳压二极管D2的另一端还通过第三电阻R3与第一串口32连接。该稳压二极管D2用于限制经第一串口32输入的信号的幅值。

其中，于本实施例中，优选地，该稳压二极管D2的一端为正极，该稳压二极管D2的另一端为负极。

该第一电阻R1的一端接地，该第一电阻R1的另一端分别与所述第一逻辑门U1的第二输入端和所述第一串口32连接。进一步地，该第一电阻R1的一端接地，该第一电阻R1的另一端与所述第一逻辑门U1的第二输入端连接，同时，该第一电阻R1的另一端还通过第三电阻R3与第一串口32连接。该第一电阻R1用于保护经第一串口32输入的信号。

其中，于本实施例中，优选地，续流二极管D1、第一电阻R1和稳压二极管D2之间的连接关系，如图4中的右下方虚线框中的连接关系所示。即所述续流二极管D1的另一端与第三电阻R3的一端连接，该第三电阻R3的另一端与第一串口32连接；该续流二极管D1的另一端还与第一电阻R1的另一端连接，所述第一电阻R1的另一端还与所述稳压二极管D2的另一端连接，所述稳压二极管D2的另一端还与第一逻辑门U1的第二输入端连接。

该电平切换电路10的原理是：由于RS232电平和TTL电平的高低电平逻辑值相反，因此，该电平切换电路10就是利用了异或门的逻辑转换，来实现TTL电平与RS232电平之间的相互转换。虽然该电平切换电路10不能输出RS232标准负电平(逻辑1)，而只能输出0V电平，但是在接收端，如果输出电平不高于3.3V，默认接收到的电平就是逻辑1，该电平切换电路10就是利用了这个特性，巧妙的进行了逻辑转换。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种电平切换电路及串口屏，该电平切换电路就是利用了异或门的逻辑转换，来实现TTL电平与RS232电平之间的相互转换。进一步地，该电平切换电路包括：电平切换模块、切换开关和调理电路。该切换开关用于控制第一逻辑门U1的第一输入端的输入电平和第二逻辑门U2的第一输入端的输入电平，来实现输出RS232电平或者TTL电平。即当该切换开关连接时，第一逻辑门U1的第一输入端的输入电平和第二逻辑门U2的第一输入端的输入电平均为低电平；当该切换开关断开时，第一逻辑门U1的第一输入端的输入电平和第二逻辑门U2的第一输入端的输入电平均为高电平。该电平切换电路能根据不同的电平需求，实现输出电平在RS232电平和TTL电平之间进行转换，且只需通过切换开关就能实现输出电平在RS232电平和TTL电平之间进行转换，十分便捷，同时结构简单，线路少，便于故障排查，且成本相对较低，便于大规模生产应用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本实用新型的保护范围之内。