Type-C转换装置的制作方法

type-c转换装置
技术领域
1.本实用新型涉及协议转换技术领域，尤其是涉及type-c转换装置。


背景技术：

2.usb接口广泛应用于手机、平板、电脑等电子设备中，在前述电子设备的数据通信过程中，极有可能会涉及到多协议之间的转换工作，例如usb转485、usb转232等。现常用的方式是采用usb数据线连接电子设备与转换装置来进行通信。但现有的转换装置大多只支持单一的协议转换，也即，在实现不同协议之间转换时需更换相应的转换装置，如此不仅费时费力，且浪费资源。另外，type-c接口是相对于传统type-a、type-b接口而言的升级产品，现已成为usb接口中的主流，那么研发基于type-c接口的高集成度转换装置则十分必要。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是克服现有技术的上述问题，提供type-c转换装置。
4.本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：
5.type-c转换装置，包括主控单元、切换单元、通信单元、电源单元、电源/通信接口及通信调试接口；
6.主控单元包括单片机；
7.切换单元包括usb转串口模块和与单片机相连的串口切换模块，usb转串口模块的正极电源引脚和负极电源引脚接入电源/通信接口的相应引脚，usb转串口模块的usb发送引脚和usb接收引脚接入串口切换模块的相应引脚；
8.通信单元包括rs232电平转换模块、rs485电平转换模块及can电平转换模块；
9.rs232电平转换模块的发送输入引脚和接收输入引脚接入串口切换模块的相应引脚，rs232电平转换模块的发送输出引脚和接收输出引脚接入通信调试接口的相应引脚；
10.rs485电平转换模块的发送引脚和接收引脚接入串口切换模块的相应引脚，rs485电平转换模块的方向控制引脚接入usb转串口模块的相应引脚，rs485电平转换模块的rs485a线引脚和rs485b线引脚接入通信调试接口的相应引脚；
11.can电平转换模块的发送引脚和接收引脚接入单片机的相应引脚，can电平转换模块的canh引脚和canl引脚接入通信调试接口的相应引脚。
12.进一步地，还包括无线网络单元，无线网络单元包括与所述单片机相连的lora控制模块。
13.进一步地，还包括通信指示单元；
14.通信指示单元包括rs485指示灯电路、rs232指示灯电路、can指示灯电路、lora指示灯电路；
15.前述各指示灯电路均包括与所述单片机串接的指示限流电阻和指示发光二极管，指示发光二极管的阴极端接地。
16.进一步地，所述切换单元还包括串口切换按钮电路；
17.串口切换按钮电路包括切换限流电阻和按钮开关，切换限流电阻的一端与按钮开关的一端相连，切换限流电阻的另一端接入5v转3.3v供电模块的正极输出端，按钮开关的另一端接地；
18.所述单片机的切换感应引脚接入切换限流电阻与按钮开关之间。
19.进一步地，所述切换按钮电路还具有切换开关控制电路；
20.切换开关控制电路包括开关继电器、开关三极管、开关续流二极管开关限流电阻、开关钳位电阻；
21.开关三极管的基极通过开关限流电阻接入所述单片机的相应引脚，开关三极管的发射极接地，开关三极管的集电极接入开关继电器的电源负极引脚，开关继电器的电源正极引脚接入到所述电源单元的正极输出端；
22.开关钳位电阻的一端接入开关限流电阻与单片机之间，开关钳位电阻的另一端接地；
23.开关续流二极管的阴极端接入开关继电器的电源正极引脚，开关续流二极管的阳极端接入开关继电器的电源负极引脚；
24.开关继电器的触点引脚接入按钮开关的另一端；
25.还包括与所述单片机相连的加速度传感器。
26.进一步地，所述电源单元包括5v转3.3v供电模块，5v转3.3v供电模块的输入端接入电源/通信接口的对应引脚。
27.进一步地，所述can电平转换模块的canh引脚和canl引脚还接入有浪涌保护器。
28.进一步地，所述单片机还连接有程序下载接口。
29.进一步地，所述单片机还连接有晶振器。
30.进一步地，所述单片机还连接有存储器。
31.本实用新型具有以下有益效果：本实用新型中，通过切换单元和通信单元的设置，可实现type-c接口与多协议(can、rs232、rs484)之间的转换，使用者仅需操控按钮开关即可切换协议进行通信。其中，通过通信指示单元的设置，可便于使用者知晓通信的协议状态；通过切换开关控制电路的设置，可防止使用者因意外情况(转换装置的跌落)而误启动切换，可见，本实用新型具有集成度高、操作便捷、运行稳定的优点，可资源合理化，并能大大提升用户体验感。
附图说明
32.图1为本实用新型所述的type-c转换装置的框架图；
33.图2为本实用新型所述的type-c转换装置中单片机的电路图；
34.图3为本实用新型所述的type-c转换装置中程序下载接口的示意图；
35.图4为本实用新型所述的type-c转换装置中晶振器的示意图；
36.图5为本实用新型所述的type-c转换装置中存储器的电路图；
37.图6为本实用新型所述的type-c转换装置中电源/通信接口的示意图；
38.图7为本实用新型所述的type-c转换装置中usb转串口模块的电路图；
39.图8为本实用新型所述的type-c转换装置中串口切换模块的电路图；
40.图9为本实用新型所述的type-c转换装置中串口切换按钮电路的电路图；
41.图10为本实用新型所述的type-c转换装置中串口切换按钮电路的电路图；
42.图11为本实用新型所述的type-c转换装置中加速度传感器的电路图；
43.图12为本实用新型所述的type-c转换装置中rs485电平转换模块的电路图；
44.图13为本实用新型所述的type-c转换装置中rs232电平转换模块的电路图；
45.图14为本实用新型所述的type-c转换装置中can电平转换模块的电路图；
46.图15为本实用新型所述的type-c转换装置中通信调试接口的示意图；
47.图16为本实用新型所述的type-c转换装置中通信指示单元的电路图；
48.图17为本实用新型所述的type-c转换装置中5v转3.3v供电模块的电路图；
49.图18为本实用新型所述的type-c转换装置中电源去耦模块的电路图；
50.图19为本实用新型所述的type-c转换装置中lora控制模块的电路图。
51.附图中附图标记所对应的名称为：1、主控单元，2、切换单元，3、通信单元，4、电源单元，5、单片机，6、5v转3.3v供电模块，7、usb转串口模块，8、串口切换模块，9、rs232电平转换模块，10、rs485电平转换模块，11、can电平转换模块，12、lora控制模块，13、串口切换按钮电路，14、rs485指示灯电路，15、rs232指示灯电路，16、can指示灯电路，17、lora指示灯电路，18、晶振器，19、存储器，20、加速度传感器，21、电源去耦模块，22、切换开关控制电路。
具体实施方式
52.下面结合实施例及附图对本实用新型做进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
53.实施例1
54.如图1-19所示，type-c转换装置，包括主控单元1、切换单元2、通信单元3、电源单元4、电源/通信接口usb1及通信调试接口p2；
55.主控单元1包括单片机5；
56.切换单元2包括usb转串口模块7和与单片机5相连的串口切换模块8，usb转串口模块7的正极电源引脚和负极电源引脚接入电源/通信接口usb1的相应引脚，usb转串口模块7的usb发送引脚和usb接收引脚接入串口切换模块8的相应引脚；
57.通信单元3包括rs232电平转换模块9、rs485电平转换模块10及can电平转换模块11；
58.rs232电平转换模块9的发送输入引脚和接收输入引脚接入串口切换模块8的相应引脚，rs232电平转换模块9的发送输出引脚和接收输出引脚接入通信调试接口p2的相应引脚；
59.rs485电平转换模块10的发送引脚和接收引脚接入串口切换模块8的相应引脚，rs485电平转换模块10的方向控制引脚接入usb转串口模块7的相应引脚，rs485电平转换模块10的rs485a线引脚和rs485b线引脚接入通信调试接口p2的相应引脚；
60.can电平转换模块11的发送引脚和接收引脚接入单片机5的相应引脚，can电平转换模块11的canh引脚和canl引脚接入通信调试接口(p2)的相应引脚。
61.如图2所示，单片机5选用stm32f103c8t6，stm32f103c8t6是一款基于arm cortex-m内核stm32系列的32位的微控制器，程序存储器容量是64kb，具有高性能、低功耗、低成本的优点。
62.切换单元中，usb转串口模块7选用ch340e，它用于usb协议与串口协议之间的转换。串口切换模块8选用cd4052，它用于实现rs485协议、rs232协议、can协议的切换。
63.通信单元3中，如图13所示，rs232电平转换模块9选用max(3)232ese+，rs232电平转换模块9的发送输出引脚连接有接入通信调试接口p2的发送输出连接线，接收输出引脚连接有接入通信调试接口p2的接收输出连接线，发送输出连接线上连接有发送输出瞬太二极管d6，接收输出连接线上连接有接收输出瞬太二极管d5，这些瞬太二极管能够以极快的速度吸收浪涌，对后级电路形成有效的保护。
64.如图12所示，rs485电平转换模块10选用max3485eesa，rs485电平转换模块10的rs485a线引脚连接有接入通信调试接口p2的rs485a连接线，rs485b线引脚连接有接入通信调试接口p2的rs485b连接线，rs485a连接线上连接有a线瞬太二极管d8，rs485b连接线上连接有b线瞬太二极管d9，rs485a连接线与rs485b连接线之间连接有ab瞬太二极管d7，这些瞬太二极管能够以极快的速度吸收浪涌，对后级电路形成有效的保护。
65.如图14所示，can电平转换模块11选用sn65hvd232dr。
66.优选地，所述can电平转换模块11的canh引脚和canl引脚还接入有浪涌保护器u9。如图14所示，浪涌保护器u9可选用pesd1can-u，它能防止静电击穿达到保护元器件的效果，具体地，当canh线电压过高时，则可导通浪涌保护器u2的1引脚和3引脚，接地；当canl线电压过高时，则可导通浪涌保护器u2的2引脚和3引脚，接地。
67.前述各电平转换模块均是用于实现电平逻辑之间的转换，以便于有效通信，同时，也可保护各通信接口。
68.应用时，待需进行协议转换的设备按照各自的接口接入本实施例相应的接口，具体地，具有usb接口的设备(电脑、工控机)采用usb数据连接线接入本实施例的电源/通信接口usb1，具有can接口的设备采用相应的连接线接入通信调试接口p2的canh引脚和canl引脚，具有rs232接口的设备采用相应的连接线接入通信调试接口p2的rs232接收引脚和rs232发送引脚，具有rs485接口的设备采用相应的连接线接入通信调试接口p2的的rs485a线引脚和rs485b线引脚。
69.一般具有usb接口的设备上会安装有相应的上位机软件，通过该上位机软件并透过电源/通信接口usb1可传达相应的切换指令，具体地，当需要切换rs485协议和rs232协议时，相应指令需依次通过电源/通信接口usb1、usb转串口模块7及串口切换模块8即可进行传达；当需要切换can协议时，相应指令需依次通过电源/通信接口usb1、usb转串口模块7、串口切换模块8及单片机5方可传达。
70.优选地，还包括无线网络单元，无线网络单元包括与所述单片机6相连的lora控制模块12。
71.本实施例中，如图19所示，lora控制模块12选用sx1278。无线网络单元可作为有线网络单元的补充。无论有线网络单元是否失效，无线网络单元均可完成相应的信息传输工作。
72.本实施例中，移动端也可安装有相应的操控软件，通过该软件可辅助进行切换控制操作。
73.优选地，还包括通信指示单元；
74.通信指示单元包括rs485指示灯电路14、rs232指示灯电路15、can指示灯电路16、
lora指示灯电路17；
75.前述各指示灯电路均包括与所述单片机5串接的指示限流电阻和指示发光二极管，指示发光二极管的阴极端接地。
76.本实施例中，通信指示单元用于提示切换状态，如图16所示，当rs485指示灯电路14中的指示发光二极管d2发亮，则表示切换为rs485协议；当rs232指示灯电路15中的指示发光二极管d3发亮，则表示切换为rs232协议；当can指示灯电路16中的指示发光二极管d4发亮，则表示切换为can协议；lora指示灯电路17中的指示发光二极管d1发亮，则表示lora协议通信正常。其中，各指示限流电阻起到限流作用，防止电流过大而损坏各指示发光二极管。
77.优选地，所述切换单元2还包括串口切换按钮电路13；
78.串口切换按钮电路13包括切换限流电阻r4和按钮开关k1，切换限流电阻r4的一端与按钮开关k1的一端相连，切换限流电阻r4的另一端接入5v转3.3v供电模块6的正极输出端，按钮开关k1的另一端接地；
79.所述单片机5的切换感应引脚接入切换限流电阻r4与按钮开关k1之间。
80.本实施例中，通过按钮开关k1的设置可通过按压的方式控制多协议之间的切换。应用时，如图9所示，当使用者按下按钮开关k1时，串口切换按钮电路13则会向单片机5输出低电平，再由单片机5向串口切换模块8传达相应指令以进行相应的切换。
81.优选地，所述切换按钮电路13还具有切换开关控制电路；
82.切换开关控制电路包括开关继电器k2、开关三极管q2、开关续流二极管d10、开关限流电阻r20、开关钳位电阻r21；
83.开关三极管q2的基极通过开关限流电阻r20接入所述单片机5的相应引脚，开关三极管q2的发射极接地，开关三极管q2的集电极接入开关继电器k2的电源负极引脚，开关继电器k2的电源正极引脚接入到所述电源单元4的正极输出端；
84.开关钳位电阻r21的一端接入开关限流电阻r20与单片机5之间，开关钳位电阻r21的另一端接地；
85.开关续流二极管d10的阴极端接入开关继电器k2的电源正极引脚，开关续流二极管d10的阳极端接入开关继电器k2的电源负极引脚；
86.开关继电器k2的触点引脚接入按钮开关k1的另一端；
87.还包括与所述单片机5相连的加速度传感器20。
88.本实施例在应用过程中会发生跌落的情况，使用者在抓接本实施例的过程中极易触碰开关按钮k1而错误地启动切换操作，基于此，本实施例设计有切换开关控制电路来预防该误操作的发生。
89.如图11所示，加速度传感器20可选用mpu6050。当本实施例意外跌落时，加速度传感器20则能检测到垂直方向移动的异常，并向单片机5传输相应信号，如图10所示，接收到跌落信号的单片机5则会向开关三极管q2输出低电平，开关继电器k2的6引脚和10引脚则断开，这时，即使按下按钮开关k1也不会触发信号。在无意外情况时，单片机5则会向开关三极管q2输出高电平，开关继电器k2的6引脚和10引脚处于吸合状态，这时，按下按钮开关k1则可触发相应信号。其中，开关续流二极管d10用于吸收可能出现的反向感应电动势以可保护开关继电器k2。开关钳位电阻r21能保证控制端电平与地平面一致，避免出现误启动的情
况。
90.优选地，所述电源单元4包括5v转3.3v供电模块6，5v转3.3v供电模块6的输入端接入电源/通信接口usb1的对应引脚。
91.本实施例中，如图6所示，+5v电源可通过保险丝f1接入到电源/通信接口usb1的相应引脚上。如图17所示，5v转3.3v供电模块6可选用ams1117-3.3v，它可将5v降压至3.3v，可向单片机5、usb转串口模块7、串口切换模块8、lora控制模块12、rs232电平转换模块9、rs485电平转换模块10、can电平转换模块11及串口切换按钮电路13供电。开关继电器k2的电源正极引脚可接入5v转3.3v供电模块6的正极输入端。
92.优选地，所述电源单元4还包括电源去耦模块21，电源去耦模块21接入所述5v转3.3v供电模块6的输出端。
93.电源去耦模块21可以提供较稳定的电源，同时也可以降低元件耦合到电源端的噪声，间接可以减少其他元件受此元件噪声的影响。如图18所示，电源去耦模块21包括并联的多个去耦电容c1、c2、c3及c4。
94.优选地，所述单片机5还连接有程序下载接口p1。
95.本实施例中，程序下载接口p1用于下载程序。
96.优选地，所述单片机5还连接有晶振器18。
97.本实施例中，晶振器18可为单片机5提供稳定的时钟。如图4所示，晶振器18可选用cstce8m00g52-r0。
98.优选地，所述单片机5还连接有存储器19。
99.本实施例中，如图5所示，存储器19可选用at24c02c芯片。它可存储相关配置信息。
100.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。