专利名称：多用途串口转换器的制作方法
技术领域：
本发明属于串口应用技术领域，尤其是涉及一种多用途串口转换器。
背景技术：
目前在电子产品的各个领域，串口通信应用广泛，而USB、RS232和TTL接口又是很 常用的串口，尤其在设计、调试电路时经常用到这三种串口。目前，市场上USB转串口的设 备很多；市场上的串口转换器绝大多数为串口和网口之间的转换。但是还没有能实现USB、 RS232和TTL接口之间自动切换功能的设备，更没有RS232接口的RXD和TXD端口间的自动 切换功能及它的热插拔功能，同时也没有能实现TTL接口的RXD和TXD端口间自动切换功 能及它的供电电源的正负极自动切换功能的简单可靠的设计方法及设备。综上，现如今市 场上还没有实现上述接口转换功能的多用途串口转换器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多用途串 口转换器，其设计新颖独特、工作性能可靠、使用操作简便且功能完善、经济使用，能有效解 决现有USB、 RS232和TTL接口实际应用过程中所存在的多种操作不便和电路损害问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种多用途串口转换器，其特征 在于包括USB接口、 RS232接口、 TTL接口和能实现三者间相互自动切换功能的自动切换 模块；所述USB接口包括USB收发器，RS232接口包括RS232收发器、热插拔功能模块和能 对RS232收发器的RXD与TXD端口接入状态进行检测并相应进行自动切换的RXD/TXD端口 自动切换模块一，所述热插拔功能模块和RXD/TXD端口自动切换模块一均与RS232收发器 相接；所述TTL接口包括TTL收发器、对TTL收发器供电电源的正负极性进行自动切换的供 电电源正负极自动切换模块和能对TTL收发器的RXD与TXD端口接入状态进行检测并相应 进行自动切换的RXD/TXD端口自动切换模块二，所述供电电源正负极自动切换模块和RXD/ TXD端口自动切换模块二均与TTL收发器相接；所述USB收发器、RS232收发器和TTL收发 器均与自动切换模块相接。 所述RXD/TXD端口自动切换模块一包括插入反正检测模块一和自动切换模块一， 所述插入反正检测模块一和自动切换模块一均与RS232收发器相接且热插拔功能模块分 别与所述插入反正检测模块一和自动切换模块一相接；所述RXD/TXD端口自动切换模块二 包括插入反正检测模块二和与所述插入反正检测模块二相接的自动切换模块二，所述插入 反正检测模块二和自动切换模块二均与TTL收发器相接且供电电源正负极自动切换模块 分别与所述插入反正检测模块二和自动切换模块二相接。
所述自动切换模块为多路复用器。 所述USB收发器为芯片CP2102, RS232收发器为芯片SP3232ECA，所述多路复用器 为双路4通道模拟多路复用器SN74LV4052ATPWRQ1 ;所述芯片CP2102的RXD管脚分别与多 路复用器SN74LV4052ATPWRQ1的1Y1和2Y0管脚相接，芯片CP2102的TXD管脚分别与多路
4复用器SN74LV4052ATPWRQ1的1Y0和2Y1管脚相接；所述芯片SP3232ECA的T1IN管脚分别 与多路复用器SN74LV4052ATPWRQ1的1Y3和2Y2管脚相接，芯片SP3232ECA的R10UT管脚 分别与多路复用器SN74LV4052ATPWRQ1的1Y2和2Y3管脚相接；所述TTL收发器的第2和 第3管脚分别经两个双向电子开关后与多路复用器SN74LV4052ATPWRQ1的1C0M和2C0M管 脚相接。所述两个双向电子开关为两个芯片SN74LVC1T45DBV， TTL收发器的第2和第3管 脚分别与两个芯片SN74LVC1T45DBV的B管脚相接且两个芯片SN74LVC1T45DBV的A管脚对 应分别与多路复用器SN74LV4052ATPWRQ1的1C0M和2C0M管脚相接。
所述热插拔功能模块为RC延时电路。 所述插入反正检测模块一由D触发器一和与D触发器一相接的场效应管Q58组 成，所述场效应管Q58为N沟道场效应管BSS123且所述D触发器一为芯片SN74LV74D，芯 片SP3232ECA的R20UT管脚与场效应管Q58的栅极相接，场效应管Q58的源极接地且其漏 极与芯片SN74LV74D的D管脚相接，芯片SN74LV74D的Q管脚与芯片SP3232ECA的T2IN管 脚相接。 所述自动切换模块一 由8个N沟道场效应管BSS123和8个P沟道场效应管Si2323 构成，所述8个N沟道场效应管BSS123分别为场效应管Q55、Q51、Q7、Q14、Q49、Q47、Q54和 Q56，所述8个P沟道场效应管Si2323分别为场效应管Q52、Q63、Q52、Q45、Q48、Q25、Q57和 Q46 ; 所述场效应管Q55的漏极经电阻R82后与芯片DB_9的第2管脚相接且其栅极与场 效应管Q53的漏极相接，场效应管Q55的源极与场效应管Q53的漏极间串接有电阻R77且其 源极与场效应管Q52的漏极相接，场效应管Q52的栅极与场效应管Q7的漏极相接且其源极 与场效应管Q7的漏极间串接有电阻R83，场效应管Q52的源极与芯片SP3232ECA的T10UT 管脚相接且其源极与场效应管Q63的源极相接，场效应管Q63的栅极与场效应管Q14的漏 极相接且其源极与场效应管Q14的漏极间串接有电阻R63，场效应管Q63的漏极与场效应管 Q51的源极相接，场效应管Q51的栅极与场效应管Q45的漏极相接且其源极与场效应管Q45 的漏极间串接有电阻R84，场效应管Q51的漏极与芯片SP3232ECA的R2IN管脚相接；
所述场效应管Q48的源极与场效应管Q55的漏极相接且其源极经电阻R71后与场 效应管Q54的漏极相接，场效应管Q48的栅极与场效应管Q54的漏极相接且其漏极与场效 应管Q49的源极相接，场效应管Q49的栅极与场效应管Q57的漏极相接且其源极与场效应 管Q57的漏极间串接有电阻R65，场效应管Q49的漏极与芯片SP3232ECA的R1IN管脚相接 且其漏极与场效应管Q47的漏极相接，场效应管Q47的栅极与场效应管Q46的漏极相接且 其源极与场效应管Q46的漏极间串接有电阻R66，场效应管Q47的源极与场效应管Q25的漏 极相接且场效应管Q25的栅极与场效应管Q56的漏极相接，场效应管Q25的源极与场效应 管Q51的漏极相接且其源极与场效应管Q56的漏极间串接有电阻R70 ;
所述场效应管Q7、Q45、Q57和Q56的栅极均与芯片SP3232ECA的T20UT管脚相接。
所述供电电源正负极自动切换模块由2个N沟道场效应管BSS123和2个P沟道 场效应管Si2323构成，所述2个N沟道场效应管BSS123分别为场效应管Q64和Q66，所述 2个P沟道场效应管Si2323分别为场效应管Q61和Q67 ;所述TTL收发器的第1管脚分别 与场效应管Q66和Q61的漏极以及场效应管Q67和Q64的栅极相接，场效应管Q66的栅极
5分别与场效应管Q61的栅极和TTL收发器的第4管脚相接，TTL收发器的第4管脚分别与 场效应管Q64和Q67的漏极相接且场效应管Q67的源极与场效应管Q61的源极相接后与供 电电源相接。 所述插入反正检测模块二由D触发器二和与D触发器二相接的场效应管Q65组 成，所述场效应管Q65为N沟道场效应管BSS123且所述D触发器二为芯片SN74LV74D ;所 述自动切换模块二由两个双向电子开关、分别与所述两个双向电子开关相接的运算放大器 U17和与所述运算放大器U17相接的D触发器三构成。
本发明与现有技术相比具有以下优点， 1、目前还没有集调试USB、 RS232和TTL三种串口与一体的调试工具，填补了此项 空白。 2、本发明的功能主要由分离元器件构成，设计方法新颖独特。 3、RS232带电热插拔对计算机串口和设备都有很大损坏，本发明主要利用RC延迟 电路解决了 RS232不能带电热插拔的问题。 4、解决了 USB、 RS232和TTL三种串口间的自动切换，目前市场上还没有这三种接 口的切换电路，当用户插入其中任意两种接口时，就可以实现这两种接口的通信；当三种接 口同时插入时，会实现USB和TTL接口的通信，从而填补了现今技术领域的空白。其主要 有以下四种接口接入情况第一种，当USB接口和TTL接口插入时，由于这两个接口都是有 源接口 ，它们的电源的接入可以作为一种触发信号，使系统识别出是USB接口和TTL接口接 入，从而触发自动切换模块，把USB接口和TTL接口的TXD和RXD端口的信号接通，则实现 了它们之间的自动切换，而后RXD和TXD端口被送到USB收发器变成USB信号，则实现了它 们之间的自动切换；第二种，当USB接口和RS232接口接入时，由于没有接入TTL接口 ，则没 有TTL接口接入的电源信号，所以触发自动切换模块把USB接口和RS232接口的TXD和RXD 端口的信号接通，而后RXD和TXD端口分别被送到USB收发器变成USB信号和RS232收发 器变为RS232信号，则实现了它们之间的自动切换；第三种，当TTL接口和RS232接口接入 时，由于没有接入USB接口 ，则没有USB接口接入的电源信号，所以触发自动切换模块把TTL 接口和RS232接口的RXD和TXD端口的信号接通，而后RXD和TXD端口被送到RS232收发 器变成RS232信号和RS232接口的收发器变为RS232信号，则实现了它们之间的自动切换； 第四种，当三种接口同时接入时，由于有源接口 USB接口和TTL接口同时接入，情况类似于 第一种，只实现有源接口 USB接口和TTL接口之间的转换。 5、解决了 RS232接口和TTL接口的RXD与TXD端口接反所带来的损害问题，并且
采用场效应管实现。目前，市场上还没有利用场效应管实现这一功能的电路。 6、解决了 TTL接口电源正负极性接反所带来的危害，可以自动正确切换回来，本
发明中用于TTL接口供电电源正负极性的自动切换，也可以移植到其它电源正负极性切换
设计中；而且用场效应管完成，功耗极低，设计方法新颖独特。市场上有利用二极管来实现
的，其功耗很大，是和本发明无法比拟的。 综上所述，本发明设计新颖独特、工作性能可靠、使用操作简便且功能完善、经济 使用，能有效解决现有USB、 RS232和TTL接口实际应用过程中所存在的多种操作不便和电 路损害问题。 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明的电路原理框图。 图2为本发明USB接口部分的电路原理图。 图3为本发明的RS232接口部分热插拔功能模块和RXD/TXD端口自动切换模块一 电路原理图。 图4为本发明自动切换模块和电源部分的电路原理图。 图5为本发明TTL接口部分插入反正检测模块二和供电电源正负极自动切换模块 的电路原理图。 图6为本发明TTL接口部分自动切换模块的电路原理图。 附图标记说明
1- 1-USB收发器；
2- 2-热插拔功能模 块；
3- 1-TTL收发器；
1- USB接口 ；
2- 1-RS232收发器
3-TTL接口 ；
3-3-RXD/TXD端口自动 切换模块二；
2-RS232接口 ；
2- 3-RXD/TXD端口自动 切换模块一；
3- 2-供电电源正负极自 动切换模块；
4_自动切换模块:
具体实施例方式
如图1、图2、图3、图4、图5及图6所示，本发明包括USB接口 1、RS232接口 2、TTL 接口 3和能实现三者间相互自动切换功能的自动切换模块4。所述USB接口 1包括USB收 发器1-1， RS232接口 2包括RS232收发器2_1、热插拔功能模块2_2和能对RS232收发器 2-1的RXD与TXD端口接入状态进行检测并相应进行自动切换的RXD/TXD端口自动切换模 块一 2-3，所述热插拔功能模块2-2和RXD/TXD端口自动切换模块一 2-3均与RS232收发 器2-1相接。所述TTL接口 3包括TTL收发器3_1、对TTL收发器3_1供电电源的正负极性 进行自动切换的供电电源正负极自动切换模块3-2和能对TTL收发器3-1的RXD与TXD端 口接入状态进行检测并相应进行自动切换的RXD/TXD端口自动切换模块二 3-3，所述供电 电源正负极自动切换模块3-2和RXD/TXD端口自动切换模块二 3_3均与TTL收发器3_1相 接。所述USB收发器1-1、 RS232收发器2-1和TTL收发器3_1均与自动切换模块4相接。
本实施例中，所述RXD/TXD端口自动切换模块一 2_3包括插入反正检测模块一和 自动切换模块一，所述插入反正检测模块一和自动切换模块一均与RS232收发器2-1相接 且热插拔功能模块2-2分别与所述插入反正检测模块一和自动切换模块一相接。所述RXD/ TXD端口自动切换模块二 3-3包括插入反正检测模块二和与所述插入反正检测模块二相接 的自动切换模块二，所述插入反正检测模块二和自动切换模块二均与TTL收发器3-1相接 且供电电源正负极自动切换模块3-2所述插入反正检测模块二和自动切换模块二相接。
所述自动切换模块4为多路复用器。所述USB收发器1-1为芯片CP2102， RS232收发器2-l为芯片SP3232ECA，所述多路复用器为双路4通道模拟多路复用器 SN74LV4052ATPWRQ1。所述芯片CP2102的RXD管脚分别与多路复用器SN74LV4052ATPWRQ1
7的1Y1和2Y0管脚相接，芯片CP2102的TXD管脚分别与多路复用器SN74LV4052ATPWRQ1 的1Y0和2Y1管脚相接；所述芯片SP3232ECA的T1IN管脚分别与多路复用器 SN74LV4052ATPWRQ1的1Y3和2Y2管脚相接，芯片SP3232ECA的R10UT管脚分别与多路复用 器SN74LV4052ATPWRQ1的1Y2和2Y3管脚相接。所述TTL收发器3_1的第2和第3管脚分 别经两个双向电子开关后与多路复用器SN74LV4052ATPWRQ1的1C0M和2C0M管脚相接。
所述芯片CP2102的/RST管脚经电阻R100后接VCC电源端且所述/RST管脚经电 容C69后接地，所述芯片CP2102的REGIN管脚和VBUS管脚相接后分三路， 一路经电容C70 后接地，另一路经发光二极管D6和电阻R94后接地，第3路与芯片USB-MINI的VCC管脚相 接；所述芯片CP2102的D-和D+管脚分别经电阻R99和R98后与芯片USB-MINI的D_和 D+管脚相接，芯片CP2102的VCC管脚分别经电容C57和C63后接地。所述芯片CP2102的 TXD管脚依次经电阻R73和发光二极管D8后接VCC电源端，芯片CP2102的RXD管脚与场效 应管Q73的漏极相接且场效应管Q73的栅极与场效应管Q71的漏极相接，场效应管Q71的 漏极与场效应管Q74的栅极相接且场效应管Q73的源极与场效应管Q74的源极相接，场效 应管Q73和场效应管Q74的栅极相接且场效应管Q73的源极和场效应管Q74的栅极间串接 有电阻R106。所述芯片CP2102的TXD管脚与场效应管Q77的漏极相接且场效应管Q77的 栅极与场效应管Q84的漏极相接，场效应管Q84的漏极与场效应管Q78的栅极相接且场效 应管Q78的源极与场效应管Q77的源极相接，场效应管Q77和场效应管Q78的栅极相接且 场效应管Q77的源极和场效应管Q78的栅极间串接有电阻R105。同时，场效应管Q81的栅 极与VCC电源端相接且其漏极经电阻R117后为SWITCH_VCC端，SWITCH_VCC端经电阻R114 后与场效应管Q84的栅极相接，场效应管Q84的栅极与场效应管Q80的漏极相接且场效应 管Q80的栅极为LDO_OUT端，场效应管Q80的栅极经电R113后接地。VCC电源端经发光二 极管D5后为SWITCH_VCC端，且LDO_OUT端与场效应管Q79的漏极相接，场效应管Q79的栅 极与VCC电源端相接且其源极与SWITCH_VCC端相接。 所述两个双向电子开关为两个芯片SN74LVC1T45DBV， TTL收发器3-1的第2和 第3管脚分别与两个芯片SN74LVC1T45DBV(芯片U10和U9)的B管脚相接且两个芯片 SN74LVC1T45DBV的A管脚对应分别与多路复用器SN74LV4052ATPWRQ1的1C0M和2C0M管脚相接。 所述自动切换模块一 由8个N沟道场效应管BSS123和8个P沟道场效应管Si2323 构成，所述8个N沟道场效应管BSS123分别为场效应管Q55、Q51、Q7、Q14、Q49、Q47、Q54和 Q56，所述8个P沟道场效应管Si2323分别为场效应管Q52、Q63、Q52、Q45、Q48、Q25、Q57和 Q46 ; 所述场效应管Q55的漏极经电阻R82后与芯片DB_9的第2管脚相接且其栅极与场 效应管Q53的漏极相接，场效应管Q55的源极与场效应管Q53的漏极间串接有电阻R77且其 源极与场效应管Q52的漏极相接，场效应管Q52的栅极与场效应管Q7的漏极相接且其源极 与场效应管Q7的漏极间串接有电阻R83，场效应管Q52的源极与芯片SP3232ECA的T10UT 管脚相接且其源极与场效应管Q63的源极相接，场效应管Q63的栅极与场效应管Q14的漏 极相接且其源极与场效应管Q14的漏极间串接有电阻R63，场效应管Q63的漏极与场效应管 Q51的源极相接，场效应管Q51的栅极与场效应管Q45的漏极相接且其源极与场效应管Q45 的漏极间串接有电阻R84，场效应管Q51的漏极与芯片SP3232ECA的R2IN管脚相接。
所述场效应管Q48的源极与场效应管Q55的漏极相接且其源极经电阻R71后与场 效应管Q54的漏极相接，场效应管Q48的栅极与场效应管Q54的漏极相接且其漏极与场效 应管Q49的源极相接，场效应管Q49的栅极与场效应管Q57的漏极相接且其源极与场效应 管Q57的漏极间串接有电阻R65，场效应管Q49的漏极与芯片SP3232ECA的R1IN管脚相接 且其漏极与场效应管Q47的漏极相接，场效应管Q47的栅极与场效应管Q46的漏极相接且 其源极与场效应管Q46的漏极间串接有电阻R66，场效应管Q47的源极与场效应管Q25的漏 极相接且场效应管Q25的栅极与场效应管Q56的漏极相接，场效应管Q25的源极与场效应 管Q51的漏极相接且其源极与场效应管Q56的漏极间串接有电阻R70。
所述场效应管Q7、Q45、Q57和Q56的栅极均与芯片SP3232ECA的T20UT管脚相接。 所述场效应管Q51的漏极与芯片DB_9的第3管脚相接且芯片DB_9的第3管脚经电阻R78 后接+5V电源端。 所述热插拔功能模块2-2为RC延时电路。本实施例中，所述RC延时电路包括电 阻R49和电容C42，所述芯片DB_9的第3管脚经二极管D15后与电阻R49相接且经电阻R49 后分三路， 一路经电容C42后接地， 一路经电阻R79后接地，第3路与场效应管Q60的栅极 相接，所述场效应管Q60的漏极与场效应管Q62的栅极相接且其漏极和场效应管Q62的源 极间串接有电阻R80，场效应管Q62的漏极经电阻R68后与场效应管Q50的漏极相接且场效 应管Q50的栅极与芯片SP3232ECA的T20UT管脚相接，场效应管Q50的源极和栅极间串接 有电阻R75且其源极和漏极间串接有电阻R69。所述场效应管Q53、Q14、Q54和Q46的栅极 均与场效应管Q50的漏极相接。所述场效应管Q50和Q60均为N沟道场效应管BSS123，场 效应管Q62为P沟道场效应管Si2323。 所述插入反正检测模块一由D触发器一和与D触发器一相接的场效应管Q58组 成，所述场效应管Q58为N沟道场效应管BSS123且所述D触发器一为芯片SN74LV74D，芯 片SP3232ECA的R20UT管脚与场效 应管Q58的栅极相接，场效应管Q58的源极接地且其漏 极与芯片SN74LV74D的D管脚相接，芯片SN74LV74D的Q管脚与芯片SP3232ECA的T2IN管 脚相接。所述芯片SN74LV74D的PR管脚与其VCC管脚相接且其VCC管脚经电容C40后接 地；芯片SN74LV74D的PR管脚经电阻R72后分两路， 一路经电容C34后接地且另一路与芯 片SN74LV74D的CLK管脚相接。所述芯片SP3232ECA的VCC、V-和V+管脚分别经C39、C35 和C36后接地，芯片SP3232ECA的C1+和Cl-管脚间以及C2+和C2-管脚间分别接有电容 C37和C38。 所述供电电源正负极自动切换模块3-2由2个N沟道场效应管BSS123和2个P 沟道场效应管Si2323构成，所述2个N沟道场效应管BSS123分别为场效应管Q64和Q66， 所述2个P沟道场效应管Si2323分别为场效应管Q61和Q67 ;所述TTL收发器3_1的第1 管脚分别与场效应管Q66和Q61的漏极以及场效应管Q67和Q64的栅极相接，场效应管Q66 的栅极分别与场效应管Q61的栅极和TTL收发器3-1的第4管脚相接，TTL收发器3_1的 第4管脚分别与场效应管Q64和Q67的漏极相接且场效应管Q67的源极与场效应管Q61的 源极相接后与供电电源相接。本实施例中，场效应管Q67的源极与场效应管Q61的源极相 接后依次经发光二极管D7和电阻R64后接地。 所述插入反正检测模块二由D触发器二和与D触发器二相接的场效应管Q65组 成，所述场效应管Q65为N沟道场效应管BSS123且所述D触发器二为芯片SN74LV74D。所述述场效应管Q65的栅极经电阻R81后接地且其栅极与TTL收发器3_1的第3管脚相接，场 效应管Q65的源极接地且其漏极与芯片SN74LV74D的D管脚相接，芯片SN74LV74D的Q管 脚与芯片U10的DIR管脚相接且其5管脚与芯片U9的DIR管脚相接。所述芯片SN74LV74D 的PR管脚与其VCC管脚相接且其VCC管脚经电容C52后接地；芯片SN74LV74D的PR管脚 经电阻R96后分两路， 一路经电容C46后接地且另一路与芯片SN74LV74D的CLK管脚相接。
所述自动切换模块二由两个双向电子开关、分别与所述两个双向电子开关相接 的运算放大器U17和与所述运算放大器U17相接的D触发器三构成。所述两个双向电子 开关为两个芯片SN74LVC1T45DBV，两个芯片SN74LVC1T45DBV作为自动切换模块二的双 向缓冲器且其具体为具有可配置电压转换和3态输出的单位双电源总线收发器。两个芯 片SN74LVC1T45DBV的A管脚分别经二极管D16和D17后与运算放大器U17的正反相输入 端相接且运算放大器U17的输出端与D触发器三的D管脚相接，所述D触发器三为芯片 SN74LV74D，所述运算放大器U17的正反相输入端分别经电阻107和116后接地。二极管 D16和D17的反向输出端相接后与场效应管Q59的栅极相接，场效应管Q59的漏极经电阻 R90后与场效应管Q72的源极相接，场效应管Q72的栅极与场效应管Q76的漏极相接且场效 应管Q76的漏极与场效应管Q59的漏极相接。所述场效应管Q72的漏极与场效应管Q76的 栅极间串接有电阻R115。芯片AAP2917NIR1(即芯片U7)的VIN管脚经电容C26后接地且 其VIN管脚接EXT_P0WER端，芯片U7的VOUT管脚依次经电阻R13和R104后分两路， 一路 经电阻R108后接地且另一路与场效应管Q69的漏极相接，场效应管Q69的栅极与自动切换 模块二中芯片SN74LV74D的Q管脚相接，芯片U7的VOUT管脚经电容C33后接地。芯片U7 的VIN管脚和芯片U12的VIN管脚相接，芯片U12的VOUT管脚经电容C54后接地且其VOUT 管脚经电阻R92和R14后分两路， 一路与芯片U12的RSN管脚相接且另一路经电阻R95后 接地。 综上，本发明实现了三大功能第一，USB、 RS232和TTL接口间的自动切换功能， 主要利用USB和TTL有源接口作为检测上述三个接口的接入情况，然后启动对应的模拟开 关通道，使其通信。第二， RS232接口 2的RXD和TXD端口自动切换功能，主要首先利用判 断RS232的TXD端口在插入时瞬间的状态0或1来判断是否RS232的RXD和TXD端口是 否接反，然后触发由多个场效应管组成的切换器即自动切换模块来完成对应的转换；RS232 接口的热插拔功能主要是利用RC延迟电路来控制RS232收发器上电延迟来实现，具体表现 在当插入RS232接口 2时，经过该电路的时间迟延，才会给RS232接口 2供电；这样就保 证了在RS232接口 2插入瞬间的不稳定状态期间，RS232接口 2没电，这样就不会对RS232 接口 2造成损害。第三，TTL接口 3的RXD和TXD端口自动切换功能的实现是利用判断TTL 接口的TXD端口的接入瞬间的状态来判断是否接反，然后触发双向电子开关来实现RXD和 TXD端口的极性切换，也就是说，具体是通过控制双向缓冲器即双向电子开关的方向进行切 换的，当双向缓冲器接到TTL接口的插入反正检测模块二的接反触发信号时，则会改变默 认传送方向，从而实现了切换；TTL接口供电电源的正负极自动切换功能的实现是利用场 效应管的导通特性，具体采用4个场效应管来实现，实际使用时，当TTL接口插入时，电源正 负极性会触发4个场效应管的其中两个场效应导通，这样无论接入电源正负极性是否反， 都会使接入后的电源的输出极性固定。 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
权利要求
一种多用途串口转换器，其特征在于包括USB接口(1)、RS232接口(2)、TTL接口(3)和能实现三者间相互自动切换功能的自动切换模块(4)；所述USB接口(1)包括USB收发器(1-1)，RS232接口(2)包括RS232收发器(2-1)、热插拔功能模块(2-2)和能对RS232收发器(2-1)的RXD与TXD端口接入状态进行检测并相应进行自动切换的RXD/TXD端口自动切换模块一(2-3)，所述热插拔功能模块(2-2)和RXD/TXD端口自动切换模块一(2-3)均与RS232收发器(2-1)相接；所述TTL接口(3)包括TTL收发器(3-1)、对TTL收发器(3-1)供电电源的正负极性进行自动切换的供电电源正负极自动切换模块(3-2)和能对TTL收发器(3-1)的RXD与TXD端口接入状态进行检测并相应进行自动切换的RXD/TXD端口自动切换模块二(3-3)，所述供电电源正负极自动切换模块(3-2)和RXD/TXD端口自动切换模块二(3-3)均与TTL收发器(3-1)相接；所述USB收发器(1-1)、RS 232收发器(2-1)和TTL收发器(3-1)均与自动切换模块(4)相接。
2. 按照权利要求1所述的多用途串口转换器，其特征在于所述RXD/TXD端口自动切 换模块一 (2-3)包括插入反正检测模块一和自动切换模块一，所述插入反正检测模块一和 自动切换模块一均与RS 232收发器(2-1)相接且热插拔功能模块(2-2)分别与所述插入 反正检测模块一和自动切换模块一相接；所述RXD/TXD端口自动切换模块二 (3-3)包括插 入反正检测模块二和与所述插入反正检测模块二相接的自动切换模块二，所述插入反正检 测模块二和自动切换模块二均与TTL收发器(3-1)相接且供电电源正负极自动切换模块 (3-2)分别与所述插入反正检测模块二和自动切换模块二相接。
3. 按照权利要求2所述的多用途串口转换器，其特征在于所述自动切换模块(4)为 多路复用器。
4. 按照权利要求3所述的多用途串口转换器，其特征在于所述USB收发器(1-1) 为芯片CP2102, RS232收发器(2-1)为芯片SP3232ECA，所述多路复用器为双路4通道 模拟多路复用器SN74LV4052ATPWRQ1 ;所述芯片CP2102的RXD管脚分别与多路复用器 SN74LV4052ATPWRQ1的1Y1和2Y0管脚相接，芯片CP2102的TXD管脚分别与多路复用器 SN74LV4052ATPWRQ1的1Y0和2Y1管脚相接；所述芯片SP3232ECA的T1IN管脚分别与多路 复用器SN74LV4052ATPWRQ1的1Y3和2Y2管脚相接，芯片SP3232ECA的R10UT管脚分别与 多路复用器SN74LV4052ATPWRQ1的1Y2和2Y3管脚相接；所述TTL收发器(3-1)的第2和 第3管脚分别经两个双向电子开关后与多路复用器SN74LV4052ATPWRQ1的1C0M和2C0M管 脚相接。
5. 按照权利要求4所述的多用途串口转换器，其特征在于所述两个双向电子开 关为两个芯片SN74LVC1T45DBV， TTL收发器(3-1)的第2和第3管脚分别与两个芯片 SN74LVC1T45DBV的B管脚相接且两个芯片SN74LVC1T45DBV的A管脚对应分别与多路复用 器SN74LV4052ATPWRQ1的1C0M禾P 2C0M管脚相接。
6. 按照权利要求4或5所述的多用途串口转换器，其特征在于所述热插拔功能模块 (2-2)为RC延时电路。
7. 按照权利要求4或5所述的多用途串口转换器，其特征在于所述插入反正检测模 块一由D触发器一和与D触发器一相接的场效应管Q58组成，所述场效应管Q58为N沟道 场效应管BSS123且所述D触发器一为芯片SN74LV74D，芯片SP3232ECA的R20UT管脚与场 效应管Q58的栅极相接，场效应管Q58的源极接地且其漏极与芯片SN74LV74D的D管脚相接，芯片SN74LV74D的Q管脚与芯片SP3232ECA的T2IN管脚相接。
8. 按照权利要求4或5所述的多用途串口转换器，其特征在于所述自动切换模块一 由8个N沟道场效应管BSS123和8个P沟道场效应管Si2323构成，所述8个N沟道场效 应管BSS123分别为场效应管Q55、 Q51、 Q7、 Q14、 Q49、 Q47、 Q54和Q56，所述8个P沟道场效 应管Si2323分别为场效应管Q52、 Q63、 Q52、 Q45、 Q48、 Q25、 Q57和Q46 ;所述场效应管Q55的漏极经电阻R82后与芯片DB_9的第2管脚相接且其栅极与场效 应管Q53的漏极相接，场效应管Q55的源极与场效应管Q53的漏极间串接有电阻R77且其 源极与场效应管Q52的漏极相接，场效应管Q52的栅极与场效应管Q7的漏极相接且其源极 与场效应管Q7的漏极间串接有电R83，场效应管Q52的源极与芯片SP3232ECA的T10UT管 脚相接且其源极与场效应管Q63的源极相接，场效应管Q63的栅极与场效应管Q14的漏极 相接且其源极与场效应管Q14的漏极间串接有电阻R63，场效应管Q63的漏极与场效应管 Q51的源极相接，场效应管Q51的栅极与场效应管Q45的漏极相接且其源极与场效应管Q45 的漏极间串接有电阻R84，场效应管Q51的漏极与芯片SP3232ECA的R2IN管脚相接；所述场效应管Q48的源极与场效应管Q55的漏极相接且其源极经电阻R71后与场效 应管Q54的漏极相接，场效应管Q48的栅极与场效应管Q54的漏极相接且其漏极与场效应 管Q49的源极相接，场效应管Q49的栅极与场效应管Q57的漏极相接，且其源极与场效应管 Q57的漏极间串接有电阻R65，场效应管Q49的漏极与芯片SP3232ECA的R1IN管脚相接且 其漏极与场效应管Q47的漏极相接，场效应管Q47的栅极与场效应管Q46的漏极相接且其 源极与场效应管Q46的漏极间串接有电阻R66，场效应管Q47的源极与场效应管Q25的漏极 相接且场效应管Q25的栅极与场效应管Q56的漏极相接，场效应管Q25的源极与场效应管 Q51的漏极相接且其源极与场效应管Q56的漏极间串接有电阻R70 ;所述场效应管Q7、 Q45、 Q57和Q 56的栅极均与芯片SP3232ECA的T20UT管脚相接。
9. 按照权利要求4或5所述的多用途串口转换器，其特征在于所述供电电源正负极 自动切换模块(3-2)由2个N沟道场效应管BSS123和2个P沟道场效应管Si2323构成， 所述2个N沟道场效应管BSS123分别为场效应管Q64和Q66，所述2个P沟道场效应管 Si2323分别为场效应管Q61和Q67 ;所述TTL收发器(3-1)的第1管脚分别与场效应管Q66 和Q61的漏极以及场效应管Q67和Q64的栅极相接，场效应管Q66的栅极分别与场效应管 Q61的栅极和TTL收发器(3-1)的第4管脚相接，TTL收发器(3-1)的第4管脚分别与场效 应管Q64和Q67的漏极相接且场效应管Q67的源极与场效应管Q61的源极相接后与供电电 源相接。
10. 按照权利要求4或5所述的多用途串口转换器，其特征在于所述插入反正检测模 块二由D触发器二和与D触发器二相接的场效应管Q65组成，所述场效应管Q65为N沟道 场效应管BSS123且所述D触发器二为芯片SN74LV74D ;所述自动切换模块二由两个双向电 子开关、分别与所述两个双向电子开关相接的运算放大器U17和与所述运算放大器U17相 接的D触发器三构成。
全文摘要
本发明公开了一种多用途串口转换器，包括USB接口、RS232接口、TTL接口和能实现三者间相互自动切换功能的自动切换模块；USB接口包括USB收发器，RS232接口包括RS232收发器、热插拔功能模块和RXD/TXD端口自动切换模块一；TTL接口包括TTL收发器、供电电源正负极自动切换模块和RXD/TXD端口自动切换模块二；所述USB收发器、RS232收发器和TTL收发器均与自动切换模块相接。本发明设计新颖独特、工作性能可靠、使用操作简便且功能完善、经济使用，能有效解决现有USB、RS232和TTL接口实际应用过程中所存在的多种操作不便和电路损害问题。
文档编号H01R13/70GK101707315SQ20091021923
公开日2010年5月12日 申请日期2009年12月1日 优先权日2009年12月1日
发明者李文峰, 李晓婷, 薛颖轶, 韩非 申请人:西安终南信息技术有限公司