一种通讯转换器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种通讯转换器，包括：微处理器模块、隔离信号传输模块、隔离供电模块和电平转换模块；用于在微处理器模块与电平转换模块之间建立数据信号传输连接的隔离信号传输模块一端与微处理器模块相连，另一端与电平转换模块相连；用于为电平转换模块供电的隔离供电模块与电平转换模块相连，微处理器模块通过USB总线与计算机终端相连，电平转换模块与通讯终端相连。本实用新型通过隔离传输信号和隔离供电可以有效地保护计算机端口。
【专利说明】一种通讯转换器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通讯【技术领域】，特别涉及一种通讯转换器。
【背景技术】
[0002]随着电子技术和计算机技术的广泛发展和应用，越来越多的电子设备数字化和智能化(如水、电、气表)。在研发、测试、生产和使用这类设备时，需要在电脑和设备间建立通信线路，用来进行数据传输和控制。一直以来，红外、RS-232、RS-485和CAN总线是在工业中最常用到的四种通讯方式。但是目前大多新型计算机精简了端口，大多仅仅配置了 USB口。为了实现红外、RS232、RS485和CAN通讯方式，需要采用数据转换器。
[0003]现有的数据转换方法是使用USB-RS232转换器来实现RS232通讯；在此基础上，连接RS232-RS485转换器来实现RS485通讯方式；或连接RS232-CAN转换器来实现CAN总线通讯方式；使用专用的微电脑红外掌机来实现红外通讯方式。
[0004]当前，数据转换器由计算机的USB端口供电，同时直接与计算机和外部终端相连来实现数据转换，这样造成计算机与外部中断之间存在电气连接，当外部终端的线路出现高压、过流等意外时，将会损害计算机端口甚至计算机整机。特别是外部终端为调试设备时，更加容易出现接线错误的情况。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是公开一种通讯转换器，以解决通讯终端通过转换器与计算机相连时可能损害计算机端口的技术问题，从而可以有效地保护计算机端口。
[0006]本实用新型的一种通讯转换器，包括:微处理器模块、隔离信号传输模块、隔离供电模块和电平转换模块；用于在微处理器模块与电平转换模块之间建立数据信号传输连接的隔离信号传输模块一端与微处理器模块相连，另一端与电平转换模块相连；用于为电平转换模块供电的隔离供电模块与电平转换模块相连，微处理器模块通过USB总线与计算机终端相连，电平转换模块与通讯终端相连。
[0007]优选的，电平转换模块包括一个或多个用于完成串行数据信号与电平信号之间相互转换的电平转换单元。
[0008]优选的，电平转换单元包括:RS232电平转换单元、RS485电平转换单元或CAN电平转换单元。
[0009]优选的，通讯转换器还包括无线传输模块，无线传输模块与微处理器模块相连。
[0010]优选的，无线传输模块包括一个或多个用于完成串行数据信号与无线传输信号之间相互转换的无线传输单元。
[0011]优选的，无线传输单元包括:红外传输单元或蓝牙传输单元。
[0012]优选的，隔离信号传输模块包括:输入端子、输出端子、发光二极管、光敏二极管、NPN型三极管、限流电阻、第一电源和第二电源；发光二极管的阳极与第一电源相连，发光二极管的阴极与输入端子相连，光敏二极管的阳极与NPN型三极管的基极相连，光敏二极管的阴极与第二电源相连，NPN型三极管的集电极与输出端子相连，同时通过限流电阻与第二电源相连，NPN型三极管的发射极接地。
[0013]优选的，隔离供电模块包括:磁耦合线圈、5V电源、逆变电路、整流滤波电路和稳压电路；磁耦合线圈的初级线圈与由5V电源供电的逆变电路相连，整流滤波电路一端与磁耦合线圈的次级线圈相连，另一端与用于输出稳定直流电压的稳压电路相连。
[0014]优选的，红外传输单元包括:红外发送电路和红外接收电路；红外发送电路包括:红外发射二极管、数据信号输入端子、振荡信号输入端子、第一 PNP型三极管和第二 PNP型三极管；红外发射二极管的阳极接电源，红外发射二极管的阴极与第一 PNP型三极管的发射极相连，用于接收串行数据信号的数据信号输入端子与第一 PNP型三极管的基极相连，用于接收振荡信号的振荡信号输入端子与第二 PNP型三极管的基极相连，第一 PNP型三极管的集电极与第二 PNP型三极管的发射极相连，第二 PNP型三极管的集电极接地。
[0015]本实用新型的一种通讯转换器通过隔离信号传输模块和隔离供电模块，避免计算机与外部通讯终端之间存在电气连接，从而在实现计算机与通讯终端正常传输数据信号的同时，可以有效保护计算机端口和避免计算机遭受损害。同时多功能高集成度设计可以将计算机发送的串行数据信号同时转换为RS232信号、RS485信号、CAN信号以及无线通讯信号等，集成度高，节约成本，而且可以避免重复插拔端口或切换开关，提高工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型中通讯转换器的第一种结构示意图；
[0017]图2是本实用新型中ARM芯片LPC1768FBD100的核心电路图；
[0018]图3是本实用新型中隔离信号传输模块第一部分的电路图；
[0019]图4是本实用新型中隔离信号传输模块第二部分的电路图；
[0020]图5是本实用新型中隔离供电模块的电路图；
[0021]图6是本实用新型中通讯转换器的第二种结构示意图；
[0022]图7是本实用新型中RS232电平转换单元的电路图；
[0023]图8是本实用新型中RS485电平转换单元的电路图；
[0024]图9是本实用新型中通讯转换器的第三种结构示意图；
[0025]图10是本实用新型中通讯转换器的第四种结构示意图；
[0026]图11是本实用新型中红外传输模块38KHz振荡信号产生电路的电路图；
[0027]图12是本实用新型中红外传输模块红外信号发送电路的电路图；
[0028]图13是本实用新型中红外传输模块红外信号接收电路的电路图。
[0029]结合附图在其上标记以下附图标记:
[0030]101-微处理器模块，102-隔离信号传输模块，103-隔离供电模块，104-电平转换模块，105-无线传输模块，201-RS232电平转换单元，202-RS485电平转换单元，203-CAN电平转换单元，301-红外传输单元。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图，对本实用新型的几个【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受【具体实施方式】的限制。[0032]如图1所示，本实用新型的一种通讯转换器包括:微处理器模块101、隔离信号传输模块102、隔离供电模块103和电平转换模块104 ;用于在微处理器模块101与电平转换模块104之间建立数据信号传输连接的隔离信号传输模块102 —端与微处理器模块101相连，一端与电平转换模块104相连；用于为电平转换模块104供电的隔离供电模块103与电平转换模块104相连，微处理器模块101通过USB总线与计算机终端相连，电平转换模块104与通讯终端相连。
[0033]微处理器模块101通过USB总线接收计算机终端发送的串行数据信号，然后经过隔离信号传输模块102将串行数据信号发送给电平转换模块104，电平转换模块104将串行数据信号转换成相应的电平信号，然后发送给相连的通讯终端。相应的，电平转换模块104将通讯终端发送的电平信号转换为串行数据信号，通过隔离信号传输模块102将串行数据信号发送给微处理器模块101，然后微处理器模块101将接收到的串行数据信号发送给计算机终端。通过通讯转换器，可以完成计算机终端与通讯终端之间的数据信号传输。
[0034]由于微处理器模块101与电平转换模块104通过隔离信号传输模块102完成数据信号传输，同时电平转换模块104由隔离供电模块103供电，电平转换模块104未直接使用计算机USB端口提供的电源，从而避免计算机与通讯终端之间形成电气连接，即使当外部线路存在高压或过流等意外时，也不会损害计算机端口或计算机。同时微处理器模块101可以同时处理多组数据，并且通过USB总线可以快速与计算机终端进行数据信号传输，提高了处理速度和传输速度，从而提高工作效率。
[0035]优选的，微处理器模块101可以为ARM芯片LPC1768FBD100，ARM芯片LPC1768FBD100具有USB硬件接口和四个串行数据接口。ARM芯片的核心电路图参见图2所示，其中，ARM芯片的端子USB_D+和端子USB_D-与计算机的USB端口相连，从而可以使ARM芯片通过USB总线与计算机完成数据信号的传输；同时，ARM芯片的串行数据接口通过隔离信号传输模块102与电平转换模块104相连。利用ARM芯片LPC1768FBD100可以快速访问USB总线的功能，可以提高工作效率；同时利用ARM芯片LPC1768FBD100的多个串行数据接口和缓存功能，可以同时和多路串口进行数据信号传输，这样不需要重复插拔端口或切换开关，提闻了工作效率。
[0036]优选的，微处理器模块101中存储着通讯转换器的驱动文件；微处理器模块101还用于指示与微处理器模块101相连的计算机安装驱动文件。例如，当微处理器模块101为ARM芯片LPC1768FBD100时，ARM芯片具有两种工作模式:磁盘模式和数据转换模式。当ARM芯片处于磁盘模式时，ARM芯片相当于一个U盘，此时指示与ARM芯片相连的计算机安装ARM芯片中存储的驱动文件；当ARM芯片处于数据转换模式时，用于实现计算机与通讯终端之间的数据传输。ARM芯片的工作模式切换可以通过工作模式切换开关实现。微处理器模块在本地存储着通讯转换器的驱动文件并可以指示计算机自动安装驱动文件，从而无需另加驱动光盘，在保证驱动文件不易丢失的同时，也可以降低成本。
[0037]优选的，隔离信号传输模块102的隔离信号功能可以通过光隔离或磁隔离来实现。具体的，隔离信号传输模块102采用光隔离信号传输的方法，隔离信号传输模块102包括:输入端子、输出端子、发光二极管、光敏二极管、NPN型三极管、限流电阻、第一电源和第二电源；其中，发光二极管的阳极与第一电源相连，发光二极管的阴极与输入端子相连，光敏二极管的阳极与NPN型三极管的基极相连，光敏二极管的阴极与第二电源相连，NPN型三极管的集电极与输出端子相连，并通过限流电阻与第二电源相连，NPN型三极管的发射极接地。隔离信号传输模块102的电路结构可以通过光电稱合器TLP114A完成,下面结合图3和图4所示，详细介绍通过光电耦合器TLPl 14A实现隔离信号传输的过程。隔离信号传输模块102将微处理器模块101发送的串行数据信号发送给光电转换模块104的电路图如图3所示，其中输入端子TXD与微处理器模块的串行数据信号发送端子相连，用于接收微处理器模块101发送的串行数据信号，输出端子FORMTXD与电平转换模块104相连，用于向电平转换模块104发送串行数据信号。当隔离信号传输模块102的输入端子TXD接收到微处理器模块101的串行数据信号发送端子发送的串行数据信号a时，隔离信号传输模块102通过光电耦合器TLP114A对串行数据信号a进行电信号一光信号一电信号的信号转换，并将最后得到的与串行数据信号a相关的电信号通过端子FORMTXD发送给电平转换模块104。相应的，隔离信号传输模块102将光电转换模块104发送的串行数据信号发送给微处理器模块101的电路图如图4所示，其中，输出端子RXD与微处理器模块101的串行数据信号接收端子相连，用于向微处理器模块101发送串行数据信号，输入端子TORXD与电平转换模块104相连，用于接收电平转换模块104发送的串行数据信号。当隔离信号传输模块102的输入端子TORXD接收到电平转换模块104发送的串行数据信号b时，隔离信号传输模块102通过光电耦合器TLP114A对串行数据信号b进行电信号一光信号一电信号的信号转换，并将最后得到的与串行数据信号b相关的电信号通过输出端子RXD发送给微处理器模块101。
[0038]具体的，参见图3所示的电路图，图3中的光电耦合器TLPl 14A包括发光二极管V1、光敏二极管V2和NPN型三极管VTl ;其中，光敏二极管V2的阳极与NPN型三极管VTl的基极相连。发光二极管Vl的阳极与电源VCC相连，发光二极管Vl的阴极通过电阻Rl与输入端子TXD相连，光敏二极管V2的阴极与电源VDD相连，NPN型三极管VTl的发射极接地，NPN型三极管VTl的集电极与输出端子FORMTXD相连，同时NPN型三极管VTl的集电极通过限流电阻R2与电源VDD相连。当隔离信号传输模块102的输入端子TXD接收到的串行数据信号a为高电平时，光电耦合器TLP114A的发光二极管Vl不导通，从而光电耦合器TLPl14A的光敏二极管V2也不导通，NPN型三极管VTl处于截止状态，所以NPN型三极管VTl的集电极与VDD等电势，输出端子FORMTXD输出为高电平；当隔离信号传输模块102的输入端子TXD接收到的串行数据信号a为低电平时，光电耦合器TLPl 14A的发光二极管Vl导通，从而光电耦合器TLPl 14A的光敏二极管V2也导通，NPN型三极管VTl处于饱和状态，所以NPN型三极管VTl的集电极与VSS等电势，输出端子FORMTXD输出为低电平。相应的，参见图4所示的电路图，当隔离信号传输模块102的输入端子TORXD接收到的串行数据信号b为高电平时，光电耦合器TLPl 14A的发光二极管V4不导通，从而光电耦合器TLPl 14A的光敏二极管V3也不导通，NPN型三极管VT2处于截止状态，所以NPN型三极管VT2的集电极与VCC等电势，输出端子RXD输出为高电平；当隔离信号传输模块102的输入端子TORXD接收到的串行数据信号b为低电平时，光电耦合器TLPl 14A的发光二极管V4导通，从而光电耦合器TLPl 14A的光敏二极管V3也导通，NPN型三极管VT2处于饱和状态，所以NPN型三极管VT2的集电极与GND等电势，输出端子RXD输出为低电平。隔离信号传输模块102的输入输出真值表参见表I所不。
[0039]隔离信号传输模块102通过光电耦合器TLP114A对接收到的串行数据信号进行电信号一光信号一电信号的信号转换，从而可以避免输入端与输出端之间存在电气连接关系，可以提高电气安全性。
[0040]表1
【权利要求】
1.一种通讯转换器，其特征在于，所述通讯转换器包括:微处理器模块、隔离信号传输模块、隔离供电模块和电平转换模块； 用于在所述微处理器模块与所述电平转换模块之间建立数据信号传输连接的所述隔离信号传输模块一端与所述微处理器模块相连，另一端与所述电平转换模块相连； 用于为所述电平转换模块供电的所述隔离供电模块与所述电平转换模块相连，所述微处理器模块通过USB总线与计算机终端相连，所述电平转换模块与通讯终端相连。
2.根据权利要求1所述的通讯转换器，其特征在于，所述电平转换模块包括一个或多个用于完成串行数据信号与电平信号之间相互转换的电平转换单元。
3.根据权利要求2所述的通讯转换器，其特征在于，所述电平转换单元包括:RS232电平转换单元、RS485电平转换单元或CAN电平转换单元。
4.根据权利要求1所述的通讯转换器，其特征在于，所述通讯转换器还包括无线传输模块，所述无线传输模块与所述微处理器模块相连。
5.根据权利要求4所述的通讯转换器，其特征在于，所述无线传输模块包括一个或多个用于完成串行数据信号与无线传输信号之间相互转换的无线传输单元。
6.根据权利要求5所述的通讯转换器，其特征在于，所述无线传输单元包括:红外传输单元或蓝牙传输单元。
7.根据权利要求1-6任一所述的通讯转换器，其特征在于，所述隔离信号传输模块包括:输入端子、输出端子、发光二极管、光敏二极管、NPN型三极管、限流电阻、第一电源和第二电源； 所述发光二极管的阳极与所述第一电源相连，所述发光二极管的阴极与所述输入端子相连，所述光敏二极管的阳极与所述NPN型三极管的基极相连，所述光敏二极管的阴极与所述第二电源相连，所述NPN型三极管的集电极与所述输出端子相连，并通过所述限流电阻与所述第二电源相连，所述NPN型三极管的发射极接地。
8.根据权利要求1-6任一所述的通讯转换器，其特征在于，所述隔离供电模块包括:磁耦合线圈、电源、逆变电路、整流滤波电路和稳压电路； 所述磁耦合线圈的初级线圈与由所述电源供电的逆变电路相连，所述整流滤波电路一端与所述磁耦合线圈的次级线圈相连，另一端与用于输出稳定直流电压的所述稳压电路相连。
9.根据权利要求6所述的通讯转换器，其特征在于，所述红外传输单元包括:红外发送电路和红外接收电路； 所述红外发送电路包括:红外发射二极管、数据信号输入端子、振荡信号输入端子、第一 PNP型三极管和第二 PNP型三极管；所述红外发射二极管的阳极接电源，所述红外发射二极管的阴极与所述第一 PNP型三极管的发射极相连，用于接收串行数据信号的所述数据信号输入端子与所述第一 PNP型三极管的基极相连，用于接收振荡信号的所述振荡信号输入端子与所述第二 PNP型三极管的基极相连，所述第一 PNP型三极管的集电极与所述第二 PNP型三极管的发射极相连，所述第二 PNP型三极管的集电极接地。
【文档编号】G06F13/38GK203444468SQ201320600230
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】黄军, 李擘, 周红峰 申请人:国家电网公司, 北京南瑞智芯微电子科技有限公司