专利名称：无线串口数据传输终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无线串口数据传输终端，是一种基于光机电一体化技术的智 能化终端通信设备。
背景技术：
1970年公布的EIA RS-232C标准是美国电子工业联合会(EIA)与BELL公司以及 调制解调厂家和各大计算机终端生产厂商共同制定的用于串行通讯的标准。该标准适合于 数据传输速率在0 20000b/s范围内的串行通信。目前，各通行设备厂商生产的通信设备 都与RS-232C兼容。RS-232C串口通信常用于各种人-机交换设备和串行存储的外部设 备的数据通信，也常用于在实时控制和管理方面以及采用多微机处理机组成的分级分布控 制的系统中。但是，采用RS-232C通信方式的通信双方需要使用有线通信电缆相连接，通信 距离受到限制，复杂的布线将增加成本。随着无线电子技术的发展，出现了一些无线串口产 品，但是这些无线串口仅仅能实现用无线的方式取代有线的连接方式，没有数据传输的主 控芯片，本身无法对数据进行预处理，不具有独立性，而且受到发射功率的限制，传输距离 短，可靠性差。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种无线串口数据传输终端，实现两个设备之间数据 的无线传输，采用Atmel公司的先进的Mega系列的单片机芯片实现对通信过程的控制，采 用先进的无线传输模块实现通讯距离在视距范围达1200米的可靠高效的数据通信。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是这种无线串口数据传输终端， 包括与对方设备连接的RS-232C接口及其TTL电平转换电路、微控制单元和无线通讯模块， 其特征在于所述RS-232C接口连接RS-232C与TTL电平转换电路，RS-232C与TTL电平转 换电路的接口与微控制单元连接，微控制单元的通讯接口与无线通讯模块连接，RS-232C与 TTL电平转换电路模块、微控制单元和无线通讯模块均与电源及充电电路连接，RS-232C与 TTL电平转换电路模块、微控制单元和无线通讯模块均与状态指示电路连接。本实用新型的工作过程这种无线串口数据传输终端由RS-232C接口、RS-232C 与TTL电平转换电路、微控制单元、电源及电池充电管理电路和无线通讯模块组成。其中， RS-232C接口与发送方设备相连接，设备的数据经RS-232C接口到达本终端，由微控制单元 进行处理后送到无线通信模块，由无线通信模块将数据以无线的方式发送出去；在通信的 另一方，先由无线通信模块接收到数据，传给微控制单元，最后通过RS-232C接口到达接收 方设备。所述标准化的RS-232C接口及其TTL电平转换电路采用芯片maXim3232CSe芯片。 为串口通信提供EIA-RS-232C标准的电气特性所需的电平，即士 3v 士 12v，实现与TTL电 平的转换。所述微控制单元采用Atmel公司的ATMegal62单片机，实现对数据的通信格式的转换、通信方式控制、数据校验等功能。所述电源及充电电路是由三个芯片maximl837、maximl811和maximl797及相应的 外围电路组成。该电路为系统提供稳定的工作电压，并且具备充电管理功能，可以在为系统 供电的同时给锂电池充电，锂电池也可以作为系统的供电电源。所述无线通讯模块采用helicomm公司的基于IEEE802. 15. 4/zigbee技术的低功 耗的嵌入式模块IPLink-1223。模块工作在2. 4GHz全球通用的ISM免付费频段上，具有16 个通信信道，数据传输速率达250kb/s，支持星状、混合树状、网状网络等弹性化拓扑设计， 最大可支持255个节点。所述状态指示电路中连接有工作状态指示灯和电源状态指示灯。所述无线通信模块是无线接收和发送器。与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和有益效果实现两个或者多个设备 间数据的无线传输，平滑地升级原有系统中有线(RS232 / 485 / TTL)的传输方式，免除布 线成本，提高数据传输的灵活性。采用大容量的锂电池作为供电电源，在没有外接直流稳压电源供电的情况下可以 工作8小时，带充电管理的智能充电电路可以实现对电池的快速充电和放电保护。目前，普通的无线串口只是实现了用无线取代有线的连接方式，本实用新型无线 串口数据传输终端采用了微控制单元，具有独立性，可以通过串口与设备进行交互，可提供 面向字节的透明数据传输，能适应不同的用户协议，实现对数据通信格式的转换、通信方式 控制、传输数据校验等功能。采用了先进的嵌入式无线模块IP_Linkl223作为无线收发模块，通讯距离在视距 范围达1200米，可以方便的组成星状、混合树状、网状通信网络，实现点对点、点对多点、多 点对多点等多种通信组合方式。
图1是本实用新型无线串口数据传输终端的内部原理框图。图2是本实用新型无线串口数据传输终端RS-232C与TTL电平转换电路。图3是本实用新型无线串口数据传输终端微控制单元电路。图4是本实用新型无线串口数据传输终端无线通讯模块电路。图5是本实用新型无线串口数据传输终端电源及电池充电电路。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。参见图1，本实用新型无线串口数据传输终端通过标准的RS-232C接口与用户设 备相连接，数据从RS-232C接口进入无线串口数据传输终端，首先经过TTL电平转换电路， 将士3v 士 12v电平转换为标准TTL电平，然后进入微控制单元，由微控制单元对数据 进行预处理；之后，微控制单元将数据发送给无线通信模块，由无线通信模块将数据以无 线的方式发送出去；在通信的另一方，先由无线通信模块接收到数据，传送到微控制单元， 由微控制单元进行相应的处理，最后通过电平转换电路转换为RS-232C电平，即士3v 士 12v，数据送达接收方设备；电源电路由锂电池和充电电路组成，该电路可以接入外接直流稳压电源，为系统提供工作电压，同时可以对锂电池进行快速充电，具有充电保护的功 能；状态指示电路则由4个指示灯组成，分别是数据接收和发送指示灯、工作模式指示灯和 电源状态指示灯。参见图2，无线串口数据传输终端电平转换电路中的U3起到TTL电平和RS-232C 标准的电平之间相互转换的作用，采用maxim公司的maXim3232CSe芯片，可以采用3. 3v或 者5. Ov的工作电压，本电路采用5v电压VCC_5作为工作电压。U3的1脚Cl+和3脚Cl-通 过电容C7相连，4脚C2+和5脚C2-通过电容C6相连，2脚V+经过电容C8连接到VCC_5， 6脚V-则经过电容C9接地，16脚VCC接到VCC_5,15脚GND接地，14脚是输出端TlOUT与 P4的1脚连，13脚RlIN与P4的2脚连，P4的3脚接地，P4是提供给用户使用的标准的3 线 RS-232C 接口，其中 TlOUT 和 RlIN 即为 RS-232C 接口的 TXD 和 RXD 信号。11 脚 RS232_ TXD接到主控制芯片megal62的TXD引脚，并且通过限流电阻R8和发光二极管DS2连接到 VCC_5,构成了发送信号指示电路；12脚RS232_RXD连接到主控制芯片megal62的RXD引 脚，并且通过限流电阻R9和发光二极管DS3连接到VCC_5，构成了接收信号指示电路。7 10脚未使用，不与任何器件相连。参见图3，无线串口数据传输终端微控制单元电路中U2为主控芯片，采用ATMEL 公司的megal62芯片。U2的17引脚VCC与工作电压VCC_5连接，采用5v电源供电，39脚 为GND与地相连。U2的4脚RESET为复位引脚，经过电阻R3连接到工作电压VCC_5。U2 的14脚XTAL2和15脚XTALl分别连接外部晶振Yl的2脚和1脚，同时分别经过电容C4、 C5接地，Yl采用16MHz的外部晶体震荡器。U2的22脚TCK,23脚TMS,24脚TDO和25脚 TDI为芯片的JTAG调试信号线，分别经过电阻R4、R6、R5和R7连接到VCC_5，同时，分别与 P3接口的1脚、3脚、2脚和5脚相连，P3为JTAG调试接口，P3的4脚和7脚与工作电压 VCC_5连，P3的6脚和10脚接地，8脚和9脚悬空，构成了系统的JTAG调试电路。U2的 1脚M0SI、2脚MISO和3脚SCK为芯片的ISP信号线，分别接到P2的1脚、6脚和4脚，P3 为系统的ISP调试接口，P3的3脚RST与U2的4脚RESET相连，P3的2脚悬空，P3的8 10脚接地，从而构成了系统的ISP调试电路。Pl是串口跳线接口，Pl的1脚和7脚分别与 无线通信模块Ul的3脚RXO和4脚TXO相连，Pl的3脚和5脚分别与主控芯片U2的5脚 RXDO和42脚RXDl相连，Pl的9脚和11脚分别连接U2的7脚TXDO和43脚TXDl，Pl的 13脚和15脚分别与U2的5脚RXDO和7脚TXDO连接，Pl的2、4、6脚均连接到电平转换电 路中的U3的12脚RS232_RXD上，Pl的8、10、12脚均连接到U3的11脚RS232_TXD上，Pl 的14脚和16脚则分别与无线通信模块Ul的4脚TXO和3脚RXO相连。U2的其他引脚均 不与任何引脚相连。参见图4，无线串口数据传输终端的无线通信模块的电路主要实现数据的无线传 输，电路中Ul为无线通信模块芯片，采用helicomm公司的基于IEEE802. 15. 4/zigbee技术 的低功耗的嵌入式无线模块IP_Linkl223。其中，Ul的6脚GND接地，7脚VCC接工作电压 VCC_3. 3，工作电压VCC_3. 3须经过滤波电容Cl和C2接地。Ul的5脚MCU_Reset为复位引 无线串口数据传输终端脚，经过Rl与VCC_3. 3相连并且经过C3接地，从而构成复位电路。 Ul的3脚RXO和4脚TXO为模块提供的信号接口，分别与主控芯片的MCU_RX0和MCU_TX0 相连。Ul的1脚P0. 0则经过发光二极管DSl及其限流电阻R2连接到VCC_3.3，构成了无 线通信模块的工作状态及工作模式的指示电路，指示模块工作在透明传输模式或者二进制模式。Ul其余引脚均不与任何器件相连。参见图5，无线串口数据传输终端电源及电池充电电路采用了 3个芯片，分别是 maxl837 (图中 U5)、maxl811 (图中 U4)和 maxl797 (图中 U6)。其中，U4 是采用 maxim 公 司的智能电池充放电管理芯片maxlSll，起到对锂电池充电和放电保护的作用，P5是外部 电源输入，USB_IN为稳压的直流5v电压输入，也可以从设备的USB接口取电，P5的1脚接 地，2脚为电源正极输入，该输入和U4的1管脚SELV相连；U4的3脚和6脚接地，2脚SELI 通过电阻Rll接到地，4脚IN通过电容Cll接地，并且4脚经过限流电阻RlO和发光二 极管LED3连接到U4的8管脚CHG，构成了充电指示电路；U4的7管脚EN与外部输入电压 USB_IN连接，U4的5管脚BATT与P6的2脚连接，提供充电电压V_BATT=4. 2v为锂电池充 电，充电电流达到500mA，V_BATT通过电容ClO和P6的1脚接到地。图5中U5采用maxim公司的maxl837芯片，USB_5电压降到3. 3v,为通信模块 IPLinkl223提供工作电压和高达250mA的电流。其中⑴5的1脚FB和2脚GND接地，3脚 IN与USB_5连接，经过C13接地，U5的5脚SHDN与USB_5连接，6脚OUT经过电容C12接 地，作为3. 3v电压USB_3. 3输出，4脚LX经过稳压二极管接地，同时经过Ll接到输出端 USB_3. 3。图5中TO采用maxim公司的升压芯片maxl797，起到将锂电池提供的V_BATT提升 到5v的作用，并提供450mA的负载电流，具有低电池检测电路和关断能力，可以保护电池不 被过放电。U6的1脚LBI分别经过R12与V_BATT连接和经过R13连接到地，V_BATT通 过C14接地，同时经过R15连接到U6的3脚LBO和4脚SHDN, U6的3脚和4脚都连接到 Ql的基极，同时Ql经过R14连接到U6的1脚LBI，U6的8脚连接锂电池的电源V_BATT，5 脚接地，6脚LX经过L2与V_BATT连接，TO的7脚OUT输出5v电压USB_5，7脚经过两个 滤波电容Cl5和C16接地。
权利要求一种无线串口数据传输终端，包括与对方设备连接的RS 232C接口及其TTL电平转换电路、微控制单元和无线通讯模块，其特征在于所述RS 232C接口连接RS 232C与TTL电平转换电路，RS 232C与TTL电平转换电路的接口与微控制单元连接，微控制单元的通讯接口与无线通讯模块连接，RS 232C与TTL电平转换电路模块、微控制单元和无线通讯模块均与电源及充电电路连接，RS 232C与TTL电平转换电路模块、微控制单元和无线通讯模块均与状态指示电路连接。
2.根据权利要求1所述的无线串口数据传输终端，其特征是所述RS-232C与TTL电 平转换电路是maxim3232cse芯片。
3.根据权利要求1所述的无线串口数据传输终端，其特征是所述微控制单元是 atmegal62 单片机。
4.根据权利要求1所述的无线串口数据传输终端，其特征是所述电源及充电电路是 由三个芯片maximl837、maximl811和maximl797及相应的外围电路组成。
5.根据权利要求1所述的无线串口数据传输终端，其特征是所述无线通讯模块是低 功耗的嵌入式模块IPLink-1223。
6.根据权利要求1所述的无线串口数据传输终端，其特征是所述状态指示电路中连 接有工作状态指示灯和电源状态指示灯。
7.根据权利要求1所述的无线串口数据传输终端，其特征是所述无线通信模块是无 线接收和发送器。
专利摘要一种无线串口数据传输终端，包括与对方设备连接的RS-232C接口及其TTL电平转换电路、微控制单元、电源及电池充电管理电路和无线通讯模块组成。发送方设备的数据经RS-232C接口到达本终端，由微控制单元进行处理后送到无线通信模块，由无线通信模块将数据以无线的方式发送出去；在接收方，先由无线通信模块接收到数据，传给微控制单元，最后通过RS-232C接口到达接收方设备。本实用新型实现了两个或者多个设备间的数据的无线传输，通讯距离在视距范围达1200米，可由锂电池供电，采用主控MCU芯片使本实用新型具有独立性。
文档编号G06F13/38GK201732360SQ20092031631
公开日2011年2月2日 申请日期2009年12月1日 优先权日2009年12月1日
发明者叶英, 张智明 申请人:北京市市政工程研究院