一种RS232信号与IO口转换WIFI无线信号传输装置的制作方法

本实用新型涉及有线和无线通讯技术领域，特别是一种RS232信号与IO口转换WIFI无线信号传输装置。

背景技术：

现有技术中，一般用IO口输入输出信号和RS232信号作为有线通讯方式，存在布线困难、维护麻烦、传输距离短等缺点。当前这类转换器普及率比较低的，因为技术可靠性和成本都不是很好控制。并且这类转换器还有透明传输导致的数据安全性问题。而将IO口输入输出信号以及RS232信号转为WIFI无线信号进行传输则可以很好的解决以上问题。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的就是提供一种RS232信号与IO口转换WIFI无线信号传输装置，能够通过模块化设计来控制成本，采用先进的芯片和处理技术来提高传输效率和可靠性。

本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，一种RS232信号与IO口转换WIFI无线信号传输装置，它包括有：单片机模块、UART互转232模块、WIFI互转UART模块、电源模块、稳压模块、信号电平转换模块、设备编号设置模块、输入模块、输出模块；

所述单片机模块的电源接口K11与所述电源模块的第一输出端K41连接；所述电源模块的第二输出端K42与所述稳压模块的输入端K51连接；

所述单片机模块的UART2接口K13与所述UART互转232模块的接口K21连接；

所述单片机模块的第一GPIO接口K15与输入模块的输出接口K81连接；

所述单片机模块的第二GPIO接口K14与输出模块的输入接口K91连接；所述单片机模块的UART1接口K14与所述信号电平转换模块的输入端K61连接；

所述信号电平转换模块的输出端K62与所述WIFI互转UART模块的输入端K32连接；

所述WIFI互转UART模块的电源接口K31与所述稳压模块的输出端K52连接；

所述单片机模块的第三GPIO接口K12与所述设备编号设置模块的输出端K71连接。

进一步，所述信号电平转换模块包括有第一转换电路、第二转换电路、第三转换电路、第四转换电路；

第一转换电路中的MOD_TX与所述WIFI互转UART模块的信号接口连接；第一转换电路中的MCU_RX与所述单片机模块的信号接口连接；

第二转换电路中的MOD_RX与所述WIFI互转UART模块的信号接口连接；第二转换电路中的MCU_TX与所述单片机模块的信号接口连接；

第三转换电路中的MOD_RST与所述WIFI互转UART模块的信号接口连接；第三转换电路中的MCU_RST与所述单片机模块的信号接口连接；

第四转换电路中的MOD_RLD与所述WIFI互转UART模块的信号接口连接；第四转换电路中的MCU_RLD与所述单片机模块的信号接口连接。

进一步，所述第一转换电路包括有：

第一转换电路中的MOD_TX接口为高电平时，第一三极管Q3截止，第二三极管Q1的基极为高电平，第二三极管Q1截止，此时第一转换电路中的MCU_RX接口为高电平；

第一转换电路中的MOD_TX接口为低电平时，第一三极管Q3导通，第二三极管Q1的基极为低电平，第二三极管Q1导通，此时第一转换电路中的MUC_RX接口为低电平。

进一步，所述第二转换电路包括有：

第二转换电路中的MCU_TX接口为高电平时，第三三极管Q4截止，第四三极管Q2的基极为高电平，第四三极管Q2截止，此时第二转换电路中的MOD_RX接口为高电平；

第二转换电路中的MCU_TX接口为低电平时，第三三极管Q4导通，第四三极管Q2的基极为低电平，第四三极管Q2导通，此时第二转换电路中的MOD_RX接口为低电平。

进一步，所述第三转换电路包括有：

第三转换电路中的MCU_RST接口为高电平时，第五三极管Q7截止，第六三极管Q5的基极为高电平，第六三极管Q5截止，此时第三转换电路中的MOD_RST接口为高电平；

第三转换电路中的MCU_RST接口为低电平时，第五三极管Q7导通，第六三极管Q5的基极为低电平，第六三极管Q5导通，此时第三转换电路中的MOD_RST接口为低电平。

进一步，所述第四转换电路模块包括有：

第四转换电路中的MCU_RLD接口为高电平时，第七三极管Q8截止，第八三极管Q6的基极为高电平，第八三极管Q6截止，此时第四转换电路中的MOD_RLD接口为高电平；

第四转换电路中的MCU_RLD接口为低电平时，第七三极管Q8导通，第八三极管Q6的基极为低电平，第八三极管Q6导通，此时第四转换电路中的MOD_RLD接口为低电平。

进一步，所述WIFI互转UART模块将UART信号转换为WIFI信号后通过TCPIP数据帧的方式发送给后台，同时WIFI互转UART模块还可以接收后台发出的TCPIP数据帧。

进一步，所述电源模块为大小为5V直流的电源。

进一步，所述稳压模块包括有TCP稳压电源，所述TCP稳压电源大小为3.3V的直流电源。

进一步，所述单片机模块为STM32单片机；所述单片机模块包括有8个第三GPIO接口K12。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：

(1)不再需要复杂的布线，模块化的设计降低了生产成本；

(2)传输距离得到了极大的提高；

(3)数据的加密保障了数据的安全可靠。

(4)能够同时实现RS232信号与IO口输入输出信号转换为WIFI无线信号进行传输。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

本实用新型的附图说明如下：

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的信号电平转换模块电路连接图。

图3为本发明的输出端口模块电路连接图。

图4为本发明的输入端口模块电路连接图。

图中，1为单片机模块、2为UART互转232模块、3为WIFI互转UART模块、4为电源模块、5为稳压模块、6为信号电平转换模块、7为设备编号设置模块、8为输入模块、9为输出模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例：如图1至图4所示；一种RS232信号与IO口转换WIFI无线信号传输装置，它包括有：单片机模块1、UART互转232模块2、WIFI互转UART模块3、电源模块4、稳压模块5、信号电平转换模块6、设备编号设置模块7、输入模块8、输出模块9；

所述单片机模块1的电源接口K11与所述电源模块4的第一输出端K41连接；所述电源模块4的第二输出端K42与所述稳压模块5的输入端K51连接；外部供电通过电源模块4给单片机模块1、UART互转232模块2、稳压模块5、信号电平转换模块6、设备编号设置模块7供电，供电大小为5V直流电源。

所述单片机模块1的UART2接口K13与所述UART互转232模块2的接口K21连接；

所述单片机模块1的第一GPIO接口K15与输入模块8的输出接口K81连接；

所述单片机模块1的第二GPIO接口K14与输出模块9的输入接口K91连接；所述单片机模块1的UART1接口K14与所述信号电平转换模块6的输入端K61连接；

所述信号电平转换模块6的输出端K62与所述WIFI互转UART模块3的输入端K32连接；

所述WIFI互转UART模块3的电源接口K31与所述稳压模块5的输出端K52连接；

所述单片机模块1的第三GPIO接口K12与所述设备编号设置模块7的输出端K71连接。

RS232信号转换为WIFI无线信号的过程：首先，UART互转232模块2将RS232信号转换为UART信号并通过单片机模块1的UART2接口传输给单片机模块1进行加密操作。

其次，单片机模块1将加密后的UART信号通过单片机模块1的UART1接口K14传输给信号电平转换模块6进行电平转换操作。

最后，信号电平转换模块6将电平转换后的UART信号通过输出端K62传输给WIFI互转UART模块3。WIFI互转UART模块3将经过加密与电平转换的UART信号转换为WIFI信号，并通过TCP/IP数据帧的方式发送至后台服务器。

WIFI无线信号转换为RS232信号的过程：首先，WIFI互转UART模块3接收后台服务器通过TCP/IP数据帧的方式的发送WIFI信号，并将WIFI信号转换为UART信号传输给信号电平转换模块6。

其次，信号电平转换模块6将UART信号进行电平转换后，通过与单片机模块1的UART1接口K14传输给单片机模块1进行解密操作。

最后，单片机模块1将解密后的UART信号通过UART2接口传输给的UART互转232模块2，UART互转232模块2将UART信号转换为RS232信号。

IO口输入输出信号转换为WIFI无线信号传输过程：首先，单片机模块1不停地扫描输入模块8的IO输入信号，并对IO输入信号进行加密操作。

其次，单片机模块1将加密后的IO输入信号通过UART1接口以UART信号传输给信号电平转换模块6。同时，信号电平转换模块6将需要解密的信号通过UART1接口以UART信号传输给单片机模块1。

同时，信号电平转换模块6将单片机模块1传输的UART信号经过电平转换处理后传输给WIFI互转UART模块3。WIFI互转UART模块3将UART转换为WIFI信号后，将WIFI信号以TCPIP数据帧的方式传输至后台。同时，WIFI互转UART模块3还可以接收后台以TCPIP数据帧的方式传输的WIFI信号，并将WIFI信号转换为UART信号传输给信号电平转换模块6。

最后，单片机模块1接收信号电平转换模块6传输的电平信号，并对电平信号进行解密操作，并将解密后的信号传输给输出模块9，输出模块得到IO输出信号。

所述WIFI互转UART模块3的电源接口K31与所述稳压模块5的输出端K52连接；电源模块4给稳压模块5提供电源经过降压后给WIFI互转UART模块3供电；降压后的电压大小为3.3V直流电源。

所述单片机模块1的第三GPIO接口K12与所述设备编号设置模块7的输出端K71连接；通过在设备编号设置模块7上设置的设备编号，后台能够区分出同一个网络中的不同转换装置传输的信号。

信号电平转换模块由一系列电阻和三极管等元器件组成。所述信号电平转换模块6包括有第一转换电路、第二转换电路、第三转换电路、第四转换电路；

第一转换电路中的MOD_TX与所述WIFI互转UART模块3的信号接口连接；第一转换电路中的MCU_RX与所述单片机模块1的信号接口连接；

第二转换电路中的MOD_RX与所述WIFI互转UART模块3的信号接口连接；第二转换电路中的MCU_TX与所述单片机模块1的信号接口连接；

第三转换电路中的MOD_RST与所述WIFI互转UART模块3的信号接口连接；第三转换电路中的MCU_RST与所述单片机模块1的信号接口连接；

第四转换电路中的MOD_RLD与所述WIFI互转UART模块3的信号接口连接；第四转换电路中的MCU_RLD与所述单片机模块1的信号接口连接。

外部供电的5V直流电压连接到电源模块4的输出接口。TCP稳压电压3.3V连接到稳压模块5的输出接口。

信号电平转换模块6的工作原理，当第一转换电路中的MOD_TX接口为高电平时，第一三极管Q3截止，第二三极管Q1的基极为高电平，第二三极管Q1截止，此时第一转换电路中的MCU_RX接口为5V高电平；

当第一转换电路中的MOD_TX接口为低电平时，第一三极管Q3导通，第二三极管Q1的基极为低电平，第二三极管Q1导通，此时第一转换电路中的MUC_RX接口为低电平。

当第二转换电路中的MCU_TX接口为高电平时，第三三极管Q4截止，第四三极管Q2的基极为高电平，第四三极管Q2截止，此时第二转换电路中的MOD_RX接口为3.3V高电平；

当第二转换电路中的MCU_TX接口为低电平时，第三三极管Q4导通，第四三极管Q2的基极为低电平，第四三极管Q2导通，此时第二转换电路中的MOD_RX接口为低电平。

同理，当第三转换电路中的MCU_RST接口为高电平时，第五三极管Q7截止，第六三极管Q5的基极为高电平，，第六三极管Q5截止，此时第三转换电路中的MOD_RST接口为3.3V高电平；

当第三转换电路中的MCU_RST接口为低电平时，第五三极管Q7导通，第六三极管Q5的基极为低电平，，第六三极管Q5导通，此时第三转换电路中的MOD_RST接口为低电平。

同理，当第四转换电路中的MCU_RLD接口为高电平时，第七三极管Q8截止，第八三极管Q6的基极为高电平，第八三极管Q6截止，此时第四转换电路中的MOD_RLD接口为3.3V高电平；

当第四转换电路中的MCU_RLD接口为低电平时，第七三极管Q8导通，第八三极管Q6的基极为低电平，第八三极管Q6导通，此时第四转换电路中的MOD_RLD接口为低电平。所述稳压模块5包括有TCP稳压电源，所述TCP稳压电源大小为3.3V的直流电源。

所述单片机模块1为STM32单片机；所述单片机模块1包括有8个第三GPIO接口K12。

如图3所示，输入模块8由一系列电阻、三极管、光耦、发光二极管组成。其中，IN_PORT1接口和IN_PORT2接口连接到单片机模块1的第一GPIO接口。输入模块8的电源连接电源模块4的5V直流电源，其中，P8为用于外部传输的第一输入检测接口。P9为用于外部传输的第二输入检测接口。

输入模块8工作时，当第一输入检测接口P8和第二输入检测接口P9两个端口没有导通时，第一光耦U7和第二光耦U8的内部发光二极管不发光，输入模块的输出端截止。并且，IN_PORT1接口由于阻值为1K的第一上拉电阻R54以及IN_PORT2接口由于阻值为1K的第二上拉电阻R58的存在而为高电平。此时，第九三极管Q20与第十三极管Q21截止，第一发光二极管D5不发光。

当第一输入检测接口P8和第二输入检测接口P9两个端口有导通时，第一光耦U7和第二光耦U8的内部发光二极管发光工作，输入模块的输出端导通。并且，IN_PORT1接口以及IN_PORT2接口的电平被拉低，表示检测到有输入信号；此时，第九三极管Q20与第十三极管Q21导通，第一发光二极管D5发光。

如图4所示，输出模块9由一系列电阻、三极管、继电器、发光二极管组成。其中，输出模块9中的OUT_PORT1接口和OUT_PORT2接口连接到单片机模块1的第二GPIO接口。输出模块9的电源连接电源模块4的5V直流电源，其中，P10为用于外部传输的第一输出接口，P11为用于外部传输的第二输出接口。

工作时，当OUT_PORT1接口为高电平时，第十一三极管Q22截止。第一继电器K3的触点断开，第一输出接口P10不导通，第十二三极管Q24截止。当OUT_PORT2接口为高电平时，第十三三极管Q23截止。第二继电器K4的触点断开，第二输出接口P11不导通，第十四三极管Q25截止。当第十二三极管Q24与第十四三极管Q25两个三极管之中有一个不导通，则第二发光二极管D6不发光。

当OUT_PORT1接口为低电平时，第十一三极管Q22导通。第一继电器K3的触点吸合，第一输出接口P10导通，第十二三极管Q24导通。当OUT_PORT2接口为低电平时，第十三三极管Q23导通。第二继电器K4的触点吸合，第二输出接口P11导通，第十四三极管Q25导通。当第十二三极管Q24与第十四三极管Q25两个三极管同时导通时，则第二发光二极管D6发光。

通过上述具体实施方式，本实用新型实现了RS232信号和WIFI无线信号的相互高速转换，并且通过加解密算法的操作，保证了数据不是透明传输，对数据安全起到了保护作用。

本实用新型具有的有益效果：

(1)不再需要复杂的布线，模块化的设计降低了生产成本；

(2)传输距离得到了极大的提高；

(3)数据的加密保障了数据的安全可靠。

(4)能够同时实现RS232信号与IO口输入输出信号转换为WIFI无线信号进行传输。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。