本实用新型涉及电路技术领域，特别涉及一种低成本的UART通讯电平相互转换电路。
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，单片机的供电电压有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供电电压，即供电电压为5V的单片机的UART通讯信号的高电平电压一般就是5V。供电电压为5V的单片机发送的高电平到供电电压为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，严重时可能损坏供电电压为3.3V的器件；而对于供电电压为5V的单片机，其可识别的高电平输入电压要求大于3.5V，低电平的输入电压要求小于1.5V，供电电压为3.3V的传感器或者单片机发送高电平到供电电压为5V的单片机时，会因为没有达到供电电压为5V的单片机的可识别高电平的最低阀值，供电电压为5V的单片机无法正确的判定是高电平还是低电平，造成通讯错误。
因此两种不同供电电压的单片机进行UART通讯时，需要一个能实现通讯电平互相转换的电路。目前，通常使用专门的电平转换芯片来实现高低电平信号的电压转换。但是，电平转换芯片的价格昂贵，导致电器设备的成本较高；同时实际电路板空间受到限制，而一般电平转换芯片的体积较大，增大电路板的布局难度；且现有单片机控制系统内往往只有5V电源，没有3.3V电源，因此迫切需要一种不需要3.3V电源的低成本的UART通讯电平互相转换电路。
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低成本的UART通讯电平相互转换电路，包括第一信号发送端、第一信号接收端、第二信号发送端、第二信号接收端、电阻R1、电阻R2、电阻R3以及二极管D1；其中：
所述第一信号发送端依次通过电阻R1和电阻R2连接至地线；所述第二信号接收端连接至所述电阻R1和所述电阻R2的公共端；所述第一信号接收端通过二极管D1连接至第二信号发送端；所述第二信号发送端连接所述二极管D1的负极；所述二极管D1的正极通过电阻R3连接至+5V电源。
进一步地，所述电阻R1的电阻值和所述电阻R3电阻值均为1kΩ；所述电阻R2的电阻值为2kΩ。
进一步地，所述二极管D1的型号为ES1J/SOD-123FL。
本实用新型提供的低成本的UART通讯电平相互转换电路，通过电阻R1和电阻R2的分压作用，将第一单片机输出的5V高电平转换为第二单片机可识别的3.3V高电平电压，同时确保第二单片机不会因输入电压过大而损坏；通过在第一信号接收端和第二信号发送端之间设置二极管，并在二极管的正极处连接5V电源，使第二单片机输出的3.3V高电平电压提高到4V,第一单片机可正常识别第二单片机输出的高电平信号。本实用新型提供的低成本的UART通讯电平相互转换电路，仅使用3个电阻和1个二极管即可实现5V的UART通讯电平与3.3V的UART通讯电平之间的互相转换，结构简单，使用的电子元器件少，且不需要额外设置一组3.3V电源，生产成本低。
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低成本的UART通讯电平相互转换电路的电路原理图。
附图标记：
10第一单片机 11第一信号发送端 12第二信号发送端
20第二单片机 21第二信号发送端 22第二信号接收端
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。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
图1为本实用新型实施例提供的低成本的UART通讯电平相互转换电路的电路原理图；如图1所示，本实用新型实施例提供的低成本的UART通讯电平相互转换电路，包括第一信号发送端11、第一信号接收端12、第二信号发送端21、第二信号接收端22、电阻R1、电阻R2、电阻R3以及二极管D1；其中：
所述第一信号发送端11依次通过电阻R1和电阻R2连接至地线；所述第二信号接收端22连接至所述电阻R1和所述电阻R2的公共端；所述第一信号接收端12通过二极管D1连接至第二信号发送端21；所述第二信号发送端21连接所述二极管D1的负极；所述二极管的正极通过电阻R3连接至+5V电源。
具体实施时，如图1所示，第一信号发送端11和第一信号接收端12分别为第一单片机10的信号发送端和信号接收端；第二信号发送端21和第二信号接收端22分别为第二单片机20的信号发送端和信号接收端；第一单片机10的供电电压为5V，第二单片机20的供电电压为3.3V，因此第一信号发送端11输出的高电平电压为5V，第二信号发送端21输出的高电平电压为3.3V；第一信号发送端11通过电阻R1和电阻R2连接至地线，第二信号接收端22连接至电阻R1和电阻R2的公共端；
第一单片机10向第二单片机20发送信号时，当第一信号发送端11输出5V高电平，通过电阻R1和电阻R2的分压作用，电阻R1和电阻R2的公共端处的电压小于5V；优选地，电阻R1的电阻值为1kΩ，电阻R2的电阻值为2kΩ，此时电阻R1和电阻R2的公共端处的电压为5V*2/(1+2)＝3.3V，即第二信号接收端22接收到的电压为3.3V，为第二单片机20所能识别的高电平电压，同时不会因输入电压太大而损坏第二单片机20；当第一信号发送端11输出0V低电平时，第二信号接收端22接收到的电压为0V，为第二单片机20所能识别的低电平电压。
第二信号发送端21通过二极管D1连接至第一信号接收端12；第二信号发送端21连接二极管D1的负极，第一信号接收端12连接二极管D1的正极；二极管D1的正极还通过电阻R3连接至+5V电源；
第二单片机20向第一单片机10发送信号时，当第二单片机20通过第二信号发送端21输出3.3V高电平，二极管D1正向导通，第一单片机10的第一信号接收端12输入的电压为：3.3V加上二极管D1的正向压降0.7V，即为4V；对于供电电压为5V的第一单片机10而言，当信号输入的电压电平高于3.5V时，输入的电压电平才能被识别为高电平，因为4V大于3.5V，所以第一信号接收端12输入的电压电平可以被第一单片机10识别为高电平，并且尚有0.5V的电压容余，第一单片机10出现误判的概率低，在实际批量应用中也并未发现通讯错误的问题。当第二信号发送端21输出0V低电平时，二极管D1正向导通，第一信号接收端12输入的电压为：二极管D1的正向压降0.7V，满足第一单片机10对于输入的低电平电压需要小于1.5V的要求，第一单片机10能够正常识别第二单片机20发送的低电平信号。
本实用新型实施例提供的低成本的UART通讯电平相互转换电路，通过电阻R1和电阻R2的分压作用，将第一单片机输出的5V高电平转换为第二单片机可识别的3.3V高电平电压，同时确保第二单片机不会因输入电压过大而损坏；通过在第一信号接收端和第二信号发送端之间设置二极管，并在二极管的正极处连接5V电源，使第二单片机输出的3.3V高电平电压提高到4V,第一单片机可正常识别第二单片机输出的高电平信号。本实用新型实施例提供的低成本的UART通讯电平相互转换电路，仅使用3个电阻和1个二极管即可实现5V的UART通讯电平与3.3V的UART通讯电平之间的互相转换，结构简单，使用的电子元器件少，且不需要额外设置一组3.3V电源，生产成本低。
优选地，所述电阻R1的电阻值和所述电阻R3电阻值均为1kΩ；所述电阻R2的电阻值为2kΩ。
优选地，所述二极管D1的型号为ES1J/SOD-123FL。
尽管本文中较多的使用了诸如单片机、信号发送端、信号接收端，高电平、低电平、二极管、正向压降、UART通讯等术语，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。