本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种精准可靠的UART通讯电平转换电路。
背景技术：
通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,简称UART)，是一种通用串行数据总线，用于异步通信。UART通讯是单片机中常用的一种通讯方式。随着单片机的发展，单片机的工作电压有5V、3.3V、1.8V等多种规格。单片机进行UART通讯的高电平信号的电压一般为单片机的工作电压，即工作电压为5V的单片机的UART通讯信号的高电平电压一般就是5V。工作电压为5V的单片机发送的高电平到工作电压为3.3V的传感器或者单片机时会造成输入电压过高，易形成冲击电流，严重时可能损坏工作电压为3.3V的器件；因此两种不同工作电压的单片机进行UART通讯时，需要一个能实现通讯电平互相转换的电路。
不同电平的单片机之间的电压互相转换，转换后的电压就要尽可能的精准，如果转换后的电压超过工作电压为3.3V器件的额定最大值，就很可能造成单片机系统运行不稳定、通讯异常、控制异常等风险隐患，甚至造成单片机损坏。
技术实现要素：
为解决上述现有技术中提到的不足，本实用新型提供一种精准可靠的UART通讯电平转换电路，包括电阻R1、电阻R2、电容C1以及三极管Q1；所述三极管Q1为NPN型三极管；
所述电阻R1的一端连接3.3V直流电源，所述电阻R1的另一端连接所述三极管Q1的集电极；所述电阻R2的一端连接3.3V直流电源，所述电阻R2的另一端连接所述三极管Q1的基极，所述电容C1与所述电阻R1相并联；所述三极管Q1的发射极连接5V信号输入端，所述三极管Q1的集电极连接3.3V信号输出端。
进一步地，所述电阻R1的电阻值和所述电阻R2的电阻值均为2kΩ。
进一步地，所述电容C1的电容值为0.1nF。
本实用新型提供的精准可靠的UART通讯电平转换电路，通过三极管的导通与截止原理，可以实现高电平到的低电平转换；同时，通过在三极管的基极与直流电源间串联电容,提高三极管开关速度，能够有效避免三极管由导通状态转向截止状态时出现尖峰电压，使由5V高电平信号转换而成的3.3V高电平信号更加精准和安全，进而确保工作电压为3.3V的单片机稳定工作。本实用新型实施例提供的精准可靠的UART通讯电平转换电路，仅包括一个电容、一个三极管、两个电阻以及一个预设电源，使用的电子元器件少，结构简单、成本低廉。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提供的精准可靠的UART通讯电平转换电路的电路原理图；
图2为本实用新型实施例示例性波形图；
图3为本实用新型实施例测试波形图。
附图标记：
10 5V信号输入端 20 3.3V信号输入端
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。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。
本实用新型实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用于区分不同的组成部分。“一端”、“另一端”等类似词语，仅是指示装置或元件的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。“包括”或者“包含”等类似词语意指出在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
图1为本实用新型实施例提供的精准可靠的UART通讯电平转换电路的电路原理图；如图1所示，精准可靠的UART通讯电平转换电路，包括电阻R1、电阻R2、电容C1以及三极管Q1；所述三极管Q1为NPN型三极管；
所述电阻R1的一端连接3.3V直流电源，所述电阻R1的另一端连接所述三极管Q1的集电极；所述电阻R2的一端连接3.3V直流电源，所述电阻R2的另一端连接所述三极管Q1的基极，所述电容C1与所述电阻R1相并联；所述三极管Q1的发射极连接5V信号输入端10，所述三极管Q1的集电极连接3.3V信号输出端20。
具体实施时，如图1所示，电阻R1的一端连接至3.3V直流电源，电阻R1的另一端连接至三极管Q1的集电极；电阻R2的一端连接至3.3V直流电源，电阻R2的另一端连接至三极管Q1的基极，电阻R2用于保护三极管Q1，以防止三极管Q1的基极到发射极的电流过大而导致三极管Q1损坏；电容C1与电阻R2相并联，电容C1的一端连接至3.3V直流电源，电容C1的另一端连接至三极管Q1的基极；电容C1串联连接在3.3V直流电源与三极管Q1的基极之间，能够有效提高三极管Q1的开关速度。
三极管Q1的发射极连接5V信号输入端10，三极管Q1的集电极还连接至3.3V信号输出端20；5V信号输入端10用于连接工作电压为5V的单片机，输入5V高电平信号或者低电平信号；3.3V信号输出端20用于连接工作电压为3.3V的单片机，输出3.3V高电平信号或者低电平信号。其中，三极管Q1为NPN型三极管。
本实用新型实施例提供的精准可靠的UART通讯电平转换电路在具体工作原理描述如下：
当工作电压为5V的单片机向工作电压为3.3V的单片机发送高电平信号时，5V信号输入端10输入的为5V高电平信号，即三极管Q1的发射极输入的为5V高电平信号，三极管Q1的基极与发射极间无正向偏置电压，三极管Q1处于截止状态，3.3V信号输出端20输出3.3V高电平信号；即当5V信号输入端10输入5V高电平信号时，3.3V信号输出端20输出3.3V高电平信号；
当工作电压为5V的单片机向工作电压为3.3V的单片机发送低电平信号时，5V信号输入端10输入的为低电平信号，即三极管Q1的发射极输入的为低电平信号，三极管Q1的基极与发射极间具有正向偏置电压，三极管Q1处于导通状态，3.3V信号输出端20输出3.3V低电平信号；即当5V信号输入端10输入低电平信号时，3.3V信号输出端20输出低电平信号。
由于一般三极管的基极发射极间的正向导通电压为0.6V时，而三极管由导通状态变为截止状态需要一定的时间，因此当5V信号输入端10输入的电平电压为2.7V时，三极管Q1还没有截止，3.3V信号输出端20实际输出的电平会出现大于3.3V的尖峰电压，如图2所示。虽然尖峰电压存在的时间比较短暂，一般不超过1us，但是这种尖峰电压对工作电压为3.3V单片机仍然会形成干扰和冲击，可能导致传输数据不准确；故在3.3V直流电源与三极管Q1的基极之间串联电容C1，能够有效提高三极管Q1的开关速度，即缩短三极管由导通状态变为截止状态所需的时间，进而避免三极管由导通状态转向截止状态时出现尖峰电压，如图3所示，使由5V高电平信号转换而成的3.3V高电平信号更加精准和安全。
优选地，所述电阻R1的电阻值和所述电阻R2的电阻值均为2kΩ。
优选地，所述电容C1的电容值为0.1nF。
本实用新型实施例提供的精准可靠的UART通讯电平转换电路，通过三极管的导通与截止原理，可以实现高电平到的低电平转换；同时，通过在三极管的基极与直流电源间串联电容,提高三极管开关速度，能够有效避免三极管由导通状态转向截止状态时出现尖峰电压，使由5V高电平转换成的3.3V高电平更加精准和安全，进而确保工作电压为3.3V的单片机稳定工作。本实用新型实施例提供的精准可靠的UART通讯电平转换电路，仅包括一个电容、一个三极管、两个电阻以及一个预设电源，使用的电子元器件少，结构简单、成本低廉。
尽管本文中较多的使用了诸如三极管、电容、信号输入、信号输出、导通状态、截止状态、开关速度等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。