一种接口切换电路及通讯装置的制作方法

1.本发明涉及通信领域，特别涉及一种接口切换电路及通讯装置。


背景技术：

2.目前通讯接口rs232和rs485为常用的通讯接口，由mcu的uart(ttl电平)，经专用的rs232或rs485电平转换芯片，输出相应的电气接口。但是，因不同电气接口的电气特性不同，需用不同的物理接口(即rs232或rs485)，分别接对应的电气接口。
3.现有的方案若要兼容两种通讯接口，则需根据电气接口特性，人工手动调换接线或者需占用mcu对应两路uart资源。
4.因此现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种接口切换电路及通讯装置，实现对rs232接口和rs485接口的识别和通信切换。
6.为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
7.本发明提供一种接口切换电路，用于与主控电路及rs485接口或rs232接口连接，包括隔离电路、切换电路、驱动电路、接口电路、rs485传输电路和rs232传输电路，由所述接口电路接入的rs485接口或rs232接口，并根据接入的接口类型输出识别信号至所述rs232传输电路，由所述rs232传输电路将根据所述识别信号输出切换信号至所述驱动电路及切换电路，由所述驱动电路根据所述切换信号输出驱动信号至所述接口电路，由所述接口电路根据所述驱动信号切换至rs485传输电路或rs232传输电路；由所述切换电路根据所述切换信号切换rs485传输电路或rs232传输电路并接入所述隔离电路，再由所述隔离电路为rs485接口或rs232接口与所述主控电路进行隔离传输通信，并进行电源隔离传输。
8.所述接口电路包括用于与所述rs232接口或者rs485接口连接的第一接口；以及用于与所述第一接口连接，并将所述rs232接口或者rs485接口接入rs485传输电路或rs232传输电路的接口切换单元。
9.所述隔离电路包括用于进行电源隔离供电的电源隔离单元；以及用于进行信号隔离传输的信号隔离单元。
10.所述rs232传输电路包括rs232芯片单元、第一触发器和或门，由所述rs232芯片单元根据所述识别信号输出相应的第一选择信号至所述第一触发器，并由所述第一触发器经过或门后输出第一切换信号至所述切换电路进行模式切换，并由所述rs232芯片单元在所述第一接口接入rs232接口时为所述rs232接口与主板进行通信传输。
11.所述rs485传输电路包括rs485芯片单元和第二触发器，由所述rs485芯片单元在接入隔离电路及接口电路时，为所述rs485接口与主板进行通信传输。
12.所述驱动电路包括第一电阻和第一晶体管，所述第一电阻的一端和所述第一晶体管的控制端均与所述第一触发器及rs232芯片单元连接，所述第一晶体管的输入端与所述
接口电路连接，所述第一电阻的另一端和所述第一晶体管的输出端接地。
13.所述接口切换单元包括第一继电器和第三二极管，所述第一继电器的第1脚与所述电源隔离单元的输出端及第三二极管d3的输出端连接，所述第一继电器的第8脚与所述驱动电路及第三二极管d3的输入端连接，所述第一继电器的第2脚和第7脚均与rs485传输电路连接，所述第一继电器的第4脚和第5脚均与所述rs232传输电路连接，所述第一继电器的第3脚与所述第一接口的第1脚连接，所述第一继电器的第6脚与所述第一接口的第2脚连接。
14.所述切换电路包括模拟开关芯片，所述模拟开关芯片的第1脚和第5脚均与所述驱动电路连接，所述模拟开关芯片的第2脚和第4脚与所述rs232芯片单元连接，所述模拟开关芯片的第7脚和第9脚与所述rs485芯片单元连接，所述模拟开关芯片的第6脚和第10脚与所述信号隔离单元连接，所述模拟开关芯片的第8脚与所述电源隔离单元连接，所述模拟开关的第3脚接地。
15.所述接口电路还包括与所述第一接口及接口切换单元连接，用于进行静电保护的静电保护单元。
16.基于上述的接口切换电路，本发明还提供一种通讯装置，包括装置本体，所述装置本体中设置有电路板，所述电路板上设置有如上文所述的接口切换电路。
17.相较于现有技术，本发明提供的接口切换电路及通讯装置，所述接口切换电路用于与主控电路及rs485接口或rs232接口连接，包括隔离电路、切换电路、驱动电路、接口电路、rs485传输电路和rs232传输电路，由所述接口电路接入的rs485接口或rs232接口，并根据接入的接口类型输出识别信号至所述rs232传输电路，由所述rs232传输电路将根据所述识别信号输出切换信号至所述驱动电路及切换电路，由所述驱动电路根据所述切换信号输出驱动信号至所述接口电路，由所述接口电路根据所述驱动信号切换至rs485传输电路或rs232传输电路；由所述切换电路根据所述切换信号切换rs485传输电路或rs232传输电路并接入所述隔离电路，再由所述隔离电路为rs485接口或rs232接口与所述主控电路进行隔离传输通信，并进行电源隔离传输，实现了对rs232接口和rs485接口的识别和通信切换。
附图说明
18.图1为本发明提供的接口切换电路的结构框图；
19.图2为本发明提供的接口切换电路的具体结构示意图；
20.图3为本发明提供的隔离电路的电路图；
21.图4为本发明提供的接口切换电路电路图。
具体实施方式
22.本发明提供一种接口切换电路及通讯装置，实现对rs232接口和rs485接口的识别和通信切换。
23.本发明的具体实施方式是为了便于对本发明的技术构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果做更为详细的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的解释说明并不构成对本发明的保护范围的限定。此外，下文所述的实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间不构成冲突就可以相互组合。
24.现有的方案若要兼容rs485和rs232两种通讯接口，则需根据电气接口特性，人工手动调换接线或者需占用mcu对应两路uart资源。
25.鉴于现有技术存在的上述问题，请参阅图1，本发明提供一种接口切换电路200，用于与主控电路700及rs485接口或rs232接口连接，包括隔离电路100、切换电路200、驱动电路500、接口电路600、rs485传输电路300和rs232传输电路400。所述rs485传输电路300和rs232传输电路400均与所述切换电路200及接口电路600连接，所述rs232传输电路400还与所述驱动电路500连接，所述切换电路200还与所述隔离电路100连接，所述隔离电路100还与主控电路700连接，所述接口电路600还用于与外部的rs485接口或rs232接口连接。
26.由所述接口电路600接入的rs485接口或rs232接口，并根据接入的接口类型输出识别信号至所述rs232传输电路400。当所述rs232传输电路400接收到所述识别信号后，将所述识别信号转化为切换信号，并输出至所述驱动电路500及切换电路200。当所述驱动电路500接收到所述切换信号后，根据所述切换信号输出驱动信号至所述接口电路600，驱动所述接口电路600根据所述驱动信号切换至rs485传输电路300或rs232传输电路400；即当所述接口电路600接入rs232接口时，所述接口电路600这根据所述驱动信号接入rs232传输电路400，当所述接口电路600接入rs485接口时，所述接口电路600这根据所述驱动信号接入rs485传输电路300。最后，当所述切换电路200接收到所述切换信号后，由所述切换电路200根据所述切换信号切换rs485传输电路300或rs232传输电路400并接入所述隔离电路100，再由所述隔离电路100为rs485接口或rs232接口与所述主控电路700进行隔离传输通信，并进行电源隔离传输。实现了对rs485接口或rs232接口的模式切换，兼容了两种接口，且不需人工换线。
27.具体的，所述主控电路700可为mcu、控制器、cpu、plc或fpga等主控器件。
28.进一步的，请参阅图2，所述接口电路600包括用于与所述rs232接口或者rs485接口连接的第一接口j1；以及用于与所述第一接口j1连接，并将所述rs232接口或者rs485接口接入rs485传输电路300或rs232传输电路400的接口切换单元410。
29.具体实施时，本实施例中，所述第一接口j1接入rs232接口或者rs485接口，当所述第一接口j1接入rs232接口时，根据rs232接口的特性输出识别信号至所述rs232传输电路400，由所述rs232传输电路400输出切换信号，再由驱动电路500将所述rs232接口接入相应的rs232传输电路400中进行通信传输。同理，当所述第一接口j1接入rs485接口时，则将所述rs485接口接入rs485传输电路300中进行通信传输，实现了两种不同电气接口与物理接口的匹配，无需人工换线。
30.进一步的，请参阅图1和图3，所述隔离电路100包括用于进行电源隔离供电的电源隔离单元110；以及用于进行信号隔离传输的信号隔离单元120。
31.具体实施时，本实施例中，所述电源隔离单元110用于接入电源并将所述电源隔离传输至各个电路中进行供电，以满足供电需求。所述信号隔离单元120则用于主控电路700与rs232接口或rs485接口之间进行通信使进行信号隔离传输。实现了信号隔离，增加整体电路的抗干扰能力。
32.进一步的，请参阅图2和图4，所述rs232传输电路400包括rs232芯片单元610、第一触发器u2和或门620，由所述rs232芯片单元610根据所述识别信号输出相应的第一选择信号至所述第一触发器u2，并由所述第一触发器u2经过或门620后输出第一切换信号至所述
切换电路200进行模式切换，并由所述rs232芯片单元610在所述第一接口j1接入rs232接口时为所述rs232接口与主板进行通信传输。
33.具体实施时，本实施例中，当所述第一接口j1接入rs232接口时，由所述rs232芯片单元610接收第一识别信号，并将所述第一识别信号转换为相应的第一选择信号输出至所述第一触发器u2，再由所述第一触发器u2进行相应的或运算后得到第一切换信号，并将所述第一切换信号输出至所述驱动电路500和切换电路200。最后，由所述驱动电路500输出第一驱动信号至所述接口切换单元410，将rs232接口接入所述rs232芯片单元610，再由所述rs232芯片单元610进行相应的数据处理，以实现rs232接口与主控电路700之间的通信传输。
34.具体的，请继续参阅图4，所述rs232芯片单元610包括rs232芯片u1、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5；所述rs232传输电路400还包括第六电容c6、第七电容c7、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5，所述或门620包括第一二极管d1、第二二极管d2；
35.所述rs232芯片u1的第1脚与所述第一电容c1的一端连接，所述rs232芯片u1的第3脚与所述第一电容c1的另一端连接，所述rs232芯片u1的第2脚与所述第二电容c2的一端连接，所述第二电容c2的另一端与所述电源隔离单元110连接，所述rs232芯片u1的第4脚与所述第三电容c3的一端连接，所述rs232芯片u1的第5脚与所述第三电容c3的另一端连接，所述rs232芯片u1的第六脚与所述第四电容c4一端连接，所述第四电容c4的另一端接地，所述rs232芯片u1的第8脚与所述第一接口j1的第一脚及所述接口切换单元410连接，所述rs232芯片u1的第9脚与所述第一二极管d1的输入端与第一触发器u2的第1脚连接，所述rs232芯片u1的第11脚(发送脚)和第12脚(接收脚)均与所述切换电路200连接，所述rs232芯片u1的第13脚(接收脚)和第14脚(发送脚)均与所述rs485传输电路300连接，所述rs232芯片u1的第十六脚(电源脚)与所述电源隔离单元110的输出端及第五电容c5的一端连接，所述rs232芯片u1的第十五脚和所述第五电容c5的另一端均接地；所述第一触发器u2的第2脚与所述第二电阻r2的一端连接，所述第一触发器u2的第3脚与所述第三电阻r3的一端连接，所述第二电阻r2的另一端及所述第三电阻r3的另一端均与所述电源隔离单元110的输出端连接，所述第一触发器u2的第16脚与所述第六电容c6的一端、第四电阻r4的一端及第五电阻r5的一端连接，所述第四电阻r4的另一端与所述第一触发器u2的第15脚及第七电容c7的一端连接，所述第五电阻r5的另一端与所述第一触发器u2的第13脚及第二二极管d2的输入端连接，所述第七电容c7的另一端与所述第一触发器u2的第14脚连接，所述第六电容c6的另一端接地，所述第一二极管d1的输出端及所述第二二极管d2的输出端均与所述驱动电路500连接。
36.进一步的，请参阅图2和图4，所述rs485传输电路300包括rs485芯片单元510和第二触发器u4，由所述rs485芯片单元510在接入隔离电路100及接口电路600时，为所述rs485接口与主板进行通信传输。
37.具体实施时，本实施例中，当所述第一接口j1接入rs485接口时，由所述rs232芯片单元610接收第二识别信号，并将所述第二识别信号欢欢为相应的第二选择信号输出至所述第一触发器u2，再由所述第一触发器u2进行相应的或运算，得到第二切换信号输出至所述驱动电路500和切换电路200，由所述驱动电路500输出相应的第二驱动信号驱动所述接
口切换单元410，将rs485接口接入所述rs485芯片单元510，再由所述rs485芯片单元510进行相应的数据处理，以实现rs485接口与主控电路700之间的通信传输。
38.具体的，请继续参阅图4，所述rs485芯片单元510包括rs485芯片u3、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第八电容c8和第九电容c9，所述rs485传输电路300还包括第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十电容c10。所述rs485芯片u3的第1脚和第4脚均与所述切换电路200连接，所述rs485芯片u3的第5脚接地，所述rs485芯片u3的第6脚与所述第六电阻r6的一端及第七电阻r7的一端连接，所述第六电阻r6的另一端与所述电源隔离单元110的输出端连接，所述第七电阻r7的另一端与所述接口切换单元410连接，所述rs485芯片u3的第7脚与所述第八电阻r8的一端及第九电阻r9的一端连接，所述rs485芯片u3的第八脚与所述电源隔离单元110的输出端及第八电容c8的一端连接，所述第八电阻r8的另一端及所述第八电阻r8的另一端均接地，所述第九电阻r9的另一端与所述接口切换单元410连接；所述第二触发器u4的第1脚与所述rs485芯片u3的4脚及切换电路200连接，所述第二触发器u4的第2脚与所述第十电阻r10的一端连接，所述第二触发器u4的第3脚与所述第十一电阻r11的一端连接，所述第十电阻r10的另一端及所述第十一电阻r11的另一端均与所述电源隔离单元110的输出端连接，所述第二触发器u4的第13脚与所述第十二电阻r12的一端及rs485芯片u3的第2脚和第3脚连接，所述第二触发器u4的第14脚与所述第九电容c9的一端连接，所述第二触发器u4的第15脚和所述第九电容c9的另一端均与所述第十三电阻r13的一端连接，所述第二触发器u4的第16脚与所述第十电容c10的一端、第十二电阻r12的另一端、第十三电阻r13的另一端及电源隔离单元110的输出端连接，所述第二触发器u4的第8脚和所述第十电容c10的另一端均接地。
39.进一步的，请继续参阅图4，所述驱动电路500包括第一电阻r1和第一晶体管q1，所述第一电阻r1的一端和所述第一晶体管q1的控制端均与所述第一触发器u2及rs232芯片单元610连接，所述第一晶体管q1的输入端与所述接口电路600连接，所述第一电阻r1的另一端和所述第一晶体管q1的输出端接地。
40.具体实施时所，本实施例中，所述驱动电路500通过所述第一二极管d1和所述第二二极管d2输出相应的切换信号至所述第一晶体管q1，进而使得所述第一晶体管q1导通，控制所述接口切换单元410将所述第一接口j1接入的物理接口切换至相应的电气接口进行连接，即当所述第一接口j1接入rs232接口时，则通过所述接口切换单元410将所述rs232接口切换至所述rs232芯片单元610，当所述第一接口j1接入rs485接口时，则通过所述接口切换单元410将所述rs485接口切换至所述rs485芯片单元510。特别的，所述第一晶体管q1的为mos管。
41.进一步的，请继续参阅图4，所述接口切换单元410包括第一继电器k1和第三二极管d3，所述第一继电器k1的第1脚与所述电源隔离单元110的输出端及第三二极管d3的输出端连接，所述第一继电器k1的第8脚与所述驱动电路500及第三二极管d3的输入端连接(所述第一继电器k1的第8脚具体与所述第一晶体管q1的输入端连接)，所述第一继电器k1的第2脚和第7脚均与rs485传输电路300连接(所述第一继电器k1的第2脚具体与所述第九电阻r9的另一端连接，所述第一继电器k1的第7脚与所述第七电阻r7的另一端连接)，所述第一继电器k1的第4脚和第5脚均与所述rs232传输电路400连接(所述第一继电器k1的第4脚具体与所述rs232芯片u1的第13脚连接，所述第一继电器k1的第5脚与所述rs232芯片u1的第
14脚连接)，所述第一继电器k1的第3脚与所述第一接口j1的第1脚连接，所述第一继电器k1的第6脚与所述第一接口j1的第2脚连接。
42.具体实施时，本实施例中，所述第一继电器k1接收到所述第一切换信号后将吸合，将所述第一接口j1与所述rs232芯片单元610连接；而当所述第一继电器k1接收到所述第二切换信号后断开，则将所述第一接口j1与所述rs485芯片单元510连接。
43.进一步的，请继续参阅图4，所述切换电路包括模拟开关芯片u5，所述模拟开关芯片u5的第1脚和第5脚均与所述驱动电路500连接(所述模拟开关芯片u5的第1脚和第5脚具体与所述第一二极管d1和第二二极管d2的输出端连接)，所述模拟开关芯片u5的第2脚和第4脚与所述rs232芯片单元610连接(所述模拟开关芯片u5的第2脚和第4脚分别与所述rs232芯片u1的第12脚和第11脚连接)，所述模拟开关芯片u5的第7脚和第9脚与所述rs485芯片单元510连接(所述模拟开关芯片u5的第7脚和第9脚分别与所述rs485芯片u3的第1脚和第4脚连接)，所述模拟开关芯片u5的第6脚和第10脚与所述信号隔离单元120连接，所述模拟开关芯片u5的第8脚与所述电源隔离单元110连接，所述模拟开关的第3脚接地。
44.具体实施时，本实施例中，通过所述模拟开关芯片u5接收所述第一切换信号和第二切换信号，并根据所述第一切换信号或所述第二切换信号将rs232传输电路400或者rs485传输电路300切换至所述隔离电路100与所述主控电路700进行通讯，实现了电气接口的切换，无需人工换线。
45.进一步的，请继续参阅图3，所述电源隔离单元110包括电源隔离芯片u6第十一电容c11、第十二电容c12和第十三电容c13。所述电源隔离芯片u6的第2脚(电源输入脚)和所述第十一电容c11的一端均与5v电源连接，所述电源隔离芯片u6的第4脚(电源输出脚)与所述第十二电容c12的一端及第十三电容c13的一端连接，并输出与各个电路连接进行供电；所述第十一电容c11的另一端、第十二电容c12的另一端、第十三电容c13的另一端、所述电源隔离芯片u6的第1脚和第3脚均接地。
46.进一步的，请继续参阅图3，所述信号隔离单元120包括信号隔离芯片u7、第十四电容c14和第十五电容c15。所述信号隔离芯片u7的第1脚与所述第十四电容c14的一端及电源隔离芯片u6的第4脚连接，所述第十四电容c14的另一端、所述信号隔离芯片u7的第4脚和第5脚均接地，所述信号隔离芯片u7的第2脚(接收脚)和第3脚(发送脚)分别与所述主控电路700连接，所述信号隔离芯片u7的第6脚和第7脚分别与所述模拟开关芯片u5的第6脚和第10脚连接，所述信号隔离芯片u7的第8脚与所述第十五电容c15的一端及电源隔离芯片u6的第4脚连接，所述第十五电容c15的另一端接地。
47.更进一步的，请继续参阅图4，所述接口电路600还包括与所述第一接口j1及接口切换单元410连接，用于进行静电保护的静电保护单元。通过所述静电保护单元将对第一接口j1的进行静电保护，以免发生静电击穿损坏其他电路器件。
48.所述静电保护单元包括第一静电保护管d4和第二静电保护管d5，所述第一静电保护管d4的第一端与所述第一接口j1的第2脚及所述第一继电器k1的第6脚连接，所述第二静电保护管d5的第一端与所述第一接口j1的第1脚及所述第一继电器k1的第3脚连接，所述第一静电保护管d4的第二端和第二静电保护管d5的第二端均接地。
49.具体的，为了本发明的技术方案更加清晰，请参阅图1至图4，下面对整体电路的原理进行说明：
50.首先由所述第一接口j1接入外部接口，若是外部接口为rs232接口，则会产生第一识别信号至所述rs232芯片u1的第8脚。根据rs232的传输特性，在无数据发送(空闲状态)时，rs232芯片u1的第8脚为默认
‑
5v,经过rs232芯片u1后，从所述rs232芯片u1的第9脚转换为ttl电平的“1”(高电平5v，即第一选择信号)，经过第一触发器u2(默认输出电平为“0”)后，仍为高电平，再经过或门620进行或运算得到高电平的第一切换信号，控制模拟开关芯片u5将切换到rs232芯片u1，即将模拟开关芯片u5的公共端接入常开no端(模拟开关芯片u5的第2脚和第4脚)，断开公共端和常闭nc点(模拟开关芯片u5的第7端和第8端)，通过所述模拟开关芯片u5的第6脚和第10脚与信号隔离芯片u7连接，进而通过信号隔离芯片u7与主控电路700进行串口传输。同时，由所述第一晶体管q1控制所述第一继电器k1切换至rs232芯片u1，使得所述rs232芯片u1与所述第一接口j1连接。在rs232有数据传输时，第一选择信号也会随着数据变化而变化，此时，高低电平变化的smit_in信号通过分支到第一触发器u2，输出延时的高电平，再与原始的smit_in信号进行或门620运算后，仍输出高电平，维持rs232状态。
51.进一步的，当外部接口切换为rs485接口时，所述第一接口j1输出第二识别信号至所述rs232芯片u1。根据所述rs485的传输特性，在无数据发送(空闲状态)时，所述第二识别信号为高电平,经过rs232芯片u1后，由rs232芯片u1转换为ttl电平的“0”从第9脚输出。经过第一触发器u2(默认输出电平为“0”)后，仍为低电平，再经过或门620进行或运算得到低电平的第二切换信号。模拟开关芯片u5和第一继电器k1同时切换到rs485状态。将rs485信号切换输出到第一接口j1上。在rs485有数据通讯时，因第一接口j1的第1脚电压均为正电压(0v<va<5v),根据rs232接口芯片的特性，u6的第9脚smit_in一直为低电平，即维持rs485状态。
52.主控电路700的uart(ttl电平)信号，在电气隔离后，接入模拟开关芯片u5u3的公共端，经模拟开关芯片u5后，经过rs232或rs485接口芯片，进行电平转换，经过第一继电器k1后到达第一接口j1。本发明通过rs232芯片u1生成切换信号，由模拟开关芯片u5切换通信模式，实现了对rs232接口和rs485接口的识别和通信切换，以及两种不同电气接口与物理接口的匹配，无需人工换线。
53.基于上述的接口切换电路，本发明还提供一种通讯装置，包括装置本体，所述装置本体中设置有电路板，所述电路板上设置有如上文所述的接口切换电路。由于所述接口切换电路已在上文进行了详细描述在此不再赘述。
54.综上所述，本发明提供的一种接口切换电路及通讯装置，所述接口切换电路用于与主控电路及rs485接口或rs232接口连接，包括隔离电路、切换电路、驱动电路、接口电路、rs485传输电路和rs232传输电路，由所述接口电路接入的rs485接口或rs232接口，并根据接入的接口类型输出识别信号至所述rs232传输电路，由所述rs232传输电路将根据所述识别信号输出切换信号至所述驱动电路及切换电路，由所述驱动电路根据所述切换信号输出驱动信号至所述接口电路，由所述接口电路根据所述驱动信号切换至rs485传输电路或rs232传输电路；由所述切换电路根据所述切换信号切换rs485传输电路或rs232传输电路并接入所述隔离电路，再由所述隔离电路为rs485接口或rs232接口与所述主控电路进行隔离传输通信，并进行电源隔离传输，实现了对rs232接口和rs485接口的识别和通信切换。
55.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发
明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。