用于不同参考地电位设备之间的单线串口通信电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子通信技术领域，特别是涉及一种用于不同参考地电位设备之间的单线串口通信电路。


背景技术：

2.在不同的设备进行通信时，如果参考地电位不一致，则不同设备之间无法进行通信。
3.而且，在某些应用场合，为了减少设备的对外接口，设备通常只采用一根串口通信线进行双向传输。
4.本实用新型的目的在于解决：两个具有不同参考地电位的设备实现单线串口通信。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种用于不同参考地电位设备之间的单线串口通信电路，实现两个具有不同参考地电位的设备进行单线串口通信。
6.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
7.一种用于不同参考地电位设备之间的单线串口通信电路，包括：供电电源、电压转换模块、信号发送模块、串口通信线及信号接收模块；
8.所述供电电源为第一设备供电，所述电压转换模块将所述供电电源的电压进行转换后为第二设备供电；
9.所述信号发送模块的输入控制端与第一设备的信号发送端连接；所述信号发送模块的输出供电端与第二设备的参考地电位5v_gnd连接，输出端与所述串口通信线连接；所述信号接收模块的输入端与所述串口通信线连接，输出端与第一设备的信号接收端连接；所述串口通信线分别连接第一设备及第二设备。
10.在其中一个实施例中，所述电压转换模块包括：第一稳压二极管d1、第一电阻r1、第一滤波单元、第一三极管q1及第二电阻r2；
11.所述第一稳压二极管d1的负极接所述供电电源，正极串联所述第一电阻 r1后接第一设备的参考地电位gnd；所述第一稳压二极管d1的正极还接所述第一三极管q1的基极；
12.所述供电电源串联所述第一滤波单元后接所述第一三极管q1的发射极；所述第一三极管q1的集电极串联第二电阻r2后接第一设备的参考地电位gnd；
13.所述供电电源与所述第一三极管q1的发射极之间的电压为第二设备供电。
14.在其中一个实施例中，所述电压转换模块还包括第二滤波单元；所述第二滤波单元的一端与供电电源连接，另一端接所述第一三极管q1的集电极。
15.在其中一个实施例中，所述第一滤波单元包括第一电容c1，所述电容c1 的一端与所述供电电源连接，另一端与所述第一三极管q1的发射极连接。
16.在其中一个实施例中，所述第二滤波单元包括第二电容c2，所述第二电容 c2的一
端与所述供电电源连接，另一端与所述第一三极管q1的集电极连接。
17.在其中一个实施例中，所述信号发送模块包括：光电耦合器ic1及第三电阻r3；所述光电耦合器ic1的电源输入端接输入电压vcc，所述光电耦合器ic1 的输入控制端与第一设备的信号发送端连接；所述光电耦合器ic1的输出供电端与第二设备的参考地电位5v_gnd连接，所述光电耦合器ic1的输出端与所述串口通信线连接。
18.在其中一个实施例中，所述光电耦合器ic1的型号为ltv-217。
19.在其中一个实施例中，所述信号接收模块包括：第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第二三极管q2及第三三极管q3；
20.所述第四电阻r4的一端接所述供电电源，另一端分别接所述第二三极管 q2的基极及所述串口通信线；所述第五电阻r5的一端接所述供电电源，另一端接所述第二三极管q2的发射极；第二三极管q2的集电极串联第六电阻r6 后接第一设备的参考地电位gnd；
21.所述第七电阻r7的一端接所述第二三极管q2的集电极，另一端接所述第三三极管q3的基极；所述第三三极管q3的集电极作为接收端接第一设备的信号接收端；所述第三三极管q3的集电极还串联第八电阻r8后接输入电压vcc；所述第三三极管q3的发射极接第一设备的参考地电位gnd。
22.本实用新型的用于不同参考地电位设备之间的单线串口通信电路，实现两个具有不同参考地电位的设备进行单线串口通信。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
24.图1为本实用新型的单线串口通信电路与第一设备、第二设备的连接示意图；
25.图2为图1所示的电压转换电路的原理图；
26.图3为图1所示的单线串口通信电路的原理图。
具体实施方式
27.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
28.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
29.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包
括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
30.本实用新型公开一种用于不同参考地电位设备之间的单线串口通信电路10，包括：供电电源100、电压转换模块200、信号发送模块300、串口通信线及信号接收模块400。供电电源100为第一设备20供电，电压转换模块200将供电电源100的电压进行转换后为第二设备30供电。
31.信号发送模块300的输入控制端与第一设备20的信号发送端连接。信号发送模块300的输出供电端与第二设备30的参考地电位5v_gnd连接，输出端与串口通信线连接。信号接收模块400的输入端与串口通信线连接，输出端与第一设备20的信号接收端连接。串口通信线分别连接第一设备20及第二设备30。
32.作为优选的实施方式，电压转换模块200包括：第一稳压二极管d1、第一电阻r1、第一滤波单元210、第一三极管q1及第二电阻r2。
33.第一稳压二极管d1的负极接供电电源100，正极串联第一电阻r1后接第一设备20的参考地电位gnd。第一稳压二极管d1的正极还接第一三极管q1 的基极。
34.供电电源100串联第一滤波单元210后接第一三极管q1的发射极。第一三极管q1的集电极串联第二电阻r2后接第一设备20的参考地电位gnd。供电电源100与第一三极管q1的发射极之间的电压为第二设备30供电。
35.作为优选的实施方式，电压转换模块200还包括第二滤波单元220；第二滤波单元220的一端与供电电源100连接，另一端接第一三极管q1的集电极。
36.在本实施例中，第一滤波单元210包括第一电容c1，电容c1的一端与供电电源100连接，另一端与第一三极管q1的发射极连接。
37.在本实施例中，第二滤波单元220包括第二电容c2，第二电容c2的一端与供电电源100连接，另一端与第一三极管q1的集电极连接。
38.作为优选的实施方式，信号发送模块300包括：光电耦合器ic1及第三电阻r3。光电耦合器ic1的电源输入端接输入电压vcc，光电耦合器ic1的输入控制端与第一设备20的信号发送端连接。光电耦合器ic1的输出供电端与第二设备30的参考地电位5v_gnd连接，光电耦合器ic1的输出端与串口通信线连接。在本实施例中，光电耦合器ic1的型号为ltv-217。
39.在本实施例中，信号接收模块400包括：第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第二三极管q2及第三三极管q3。
40.第四电阻r4的一端接供电电源100，另一端分别接第二三极管q2的基极及串口通信线。第五电阻r5的一端接供电电源100，另一端接第二三极管q2 的发射极。第二三极管q2的集电极串联第六电阻r6后接第一设备20的参考地电位gnd。
41.第七电阻r7的一端接第二三极管q2的集电极，另一端接第三三极管q3 的基极。第三三极管q3的集电极作为接收端接第一设备20的信号接收端。第三三极管q3的集电极还串联第八电阻r8后接输入电压vcc。第三三极管q3 的发射极接第一设备20的参考地电位gnd。
42.下面对本实用新型的用于不同参考地电位设备之间的单线串口通信电路10 的工作原理进行说明：
43.此处以两个具有不同参考地电位的设备(此处称为第一设备20，第二设备 30)进行单线串口通信为例进行原理说明；其中，第一设备20的参考地电位为 gnd，第二设备30的参考地电位为5v_gnd，第一设备20的参考地电位gnd 与第二设备30的参考地电位5v_gnd之
间具有电位差；txd接口为第一设备 20的信号发送端，rxd接口为第一设备20的信号接收端；
44.供电电源100p+向第一设备20供电，同时为电压转换模块200供电；稳压二极管d1和第一电阻r1构成串联回路，从而得到一基准电压u，则供电电源 100p+与第二设备30的参考地电位为5v_gnd之间的电压大小为u1＝u-0.6v；电压u1作为电压转换模块200的输出端为第二设备30供电，即第二设备30的参考地电位为5v_gnd；
45.需要说明的是，在第一三极管q1的集电极串联第二电阻r2，第二电阻r2 限制了启动电流的大小，同时承担一部分降压功耗；
46.第一电容c1对电压u1进行滤波，经第一电容c1滤波后得到一个稳定的电压输出到第二设备30；
47.第二电容c2对第一设备20的电源输入进行滤波，经第二电容c2滤波后得到一个稳定的电压输出到第一设备20；
48.其中，第一设备20的信号发送过程如下：
49.第一设备20的信号发送端txd输出高电平时，光电耦合器ic1截止；此时，第二三极管q2及第三三极管q3均截止；则，第一设备20的信号接收端 rxd为高电平，串口通信线相对第二设备30的参考地电位5v_gnd为高电平，即第一设备20向第二设备30输出高电平；
50.第一设备20的信号发送端txd输出低电平时，光电耦合器ic1导通；此时，第二三极管q2及第三三极管q3均导通；则，第一设备20的信号接收端 rxd为低电平，串口通信线相对第二设备30的参考地电位5v_gnd为低电平，即第一设备20向第二设备30输出低电平；
51.其中，第二设备30的信号发送过程如下：
52.第二设备30的信号发送端输出低电平(相对第二设备30的参考地电位 5v_gnd)到串口通信线时；此时，第二三极管q2及第三三极管q3均导通；则，第一设备20的信号接收端rxd为低电平，第一设备20接收到低电平；
53.第二设备30的信号发送端输出高电平(相对第二设备30的参考地电位 5v_gnd)到串口通信线时；此时，第二三极管q2及第三三极管q3均截止；则，第一设备20的信号接收端rxd为高电平，第一设备20接收到高电平。
54.本实用新型的用于不同参考地电位设备之间的单线串口通信电路10，实现两个具有不同参考地电位的设备进行单线串口通信。
55.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。