專(zhuān)利名稱(chēng)：基于標(biāo)準(zhǔn)rs-232接口的多路互聯(lián)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及計(jì)算機(jī)、智能設(shè)備、電 子電路、自動(dòng)化測(cè)控等技術(shù)，特別是一種用于在基于數(shù)字代碼通訊連接的集 約智能系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口的多路互聯(lián)裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)，例如環(huán)境保護(hù)、水文、氣象、安全保衛(wèi)等部門(mén)應(yīng) 用的監(jiān)控系統(tǒng)，其各種裝配在現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)運(yùn)行站點(diǎn)，無(wú)不采用計(jì)算機(jī)集約智 能形式構(gòu)建。即通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)字代碼通訊接口連接站點(diǎn)中各臺(tái)儀器設(shè)備， 利用計(jì)算機(jī)在實(shí)現(xiàn)人工智能、自動(dòng)控制方面的優(yōu)越條件和效能，集約在應(yīng)用 程序軟件中實(shí)施對(duì)各儀器設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確無(wú)誤、精細(xì)周到、有條不紊的高智能 化操作與調(diào)控。而當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的數(shù)字代碼接口，是標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口；
幾乎所有制造商提供的計(jì)算機(jī)和儀器設(shè)備產(chǎn)品，都設(shè)計(jì)有這種接口及其操作 指令集。
然而，受到現(xiàn)有技術(shù)的局限，站點(diǎn)儀器設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的RS-232接 口，只能采用所謂"單路直連"方式進(jìn)行連接。即，有多少臺(tái)、套需要通過(guò) RS-232接口連接到某計(jì)算機(jī)進(jìn)行集約智能操控的儀器設(shè)備，該計(jì)算機(jī)就需要 配置有多少個(gè)RS-232接口；如附圖1所示。當(dāng)站點(diǎn)運(yùn)行任務(wù)復(fù)雜使儀器設(shè) 備數(shù)量和品種較多，特別是未來(lái)環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)的站點(diǎn)，計(jì)算機(jī)的RS-232 接口板卡的增加，不僅會(huì)造成很大的軟、硬件開(kāi)銷(xiāo)(包括浪費(fèi))，而且會(huì)使 運(yùn)行可靠性大為降低。問(wèn)題的根源是RS-232邏輯電平為非調(diào)制式，發(fā)送線(xiàn)不能直接并連，否 則將互相鎖定甚至損壞。盡管個(gè)別儀器設(shè)備產(chǎn)品，變通為準(zhǔn)RS-232接口， 通過(guò)發(fā)送線(xiàn)電路上的單向隔離，不提供低電平時(shí)的負(fù)電壓輸出，在特定運(yùn)行 條件下使幾個(gè)RS-232接口可以并聯(lián)使用。但如此無(wú)疑背離了標(biāo)準(zhǔn)RS-232接 口可靠性、抗干擾性的規(guī)約；而且，來(lái)自不同制造商、不同配套的儀器設(shè)備 產(chǎn)品之間，RS-232接口仍然是不能直接并聯(lián)使用的。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決多臺(tái)、套不同制造商不同品種儀器設(shè)備產(chǎn)品，與計(jì)算機(jī)之間采 用標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口連接的問(wèn)題，以滿(mǎn)足現(xiàn)代自動(dòng)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控站點(diǎn)越來(lái)越龐 大、復(fù)雜的需求。本實(shí)用新型提供一種使計(jì)算機(jī)與儀器設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)RS-232 接口實(shí)行"多路互聯(lián)"的裝置。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案 一種基于標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口的多路互聯(lián) 裝置，包括RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)和總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，以及用于連接計(jì)算機(jī)控制 設(shè)備和儀器設(shè)備的總線(xiàn)接入器，所述計(jì)算機(jī)控制設(shè)備和儀器設(shè)備通過(guò)總線(xiàn)接 入器與RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)連接。
上述RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)包括接收總線(xiàn)R，發(fā)送總線(xiàn)S和脈沖電平信 號(hào)的地線(xiàn)總線(xiàn)G。
上述總線(xiàn)接入器設(shè)有至少一個(gè)RS-232接口，用于連接計(jì)算機(jī)控制設(shè)備 或儀器設(shè)備。所述總線(xiàn)接入器的RS-232接口通過(guò)總線(xiàn)接入電路與RS-232發(fā) 送/接收總線(xiàn)連接。所述總線(xiàn)接入電路包括禁止回聽(tīng)電路，用于阻止同一接口 的發(fā)送線(xiàn)發(fā)出的數(shù)字脈沖信號(hào)被本接口的接收線(xiàn)所接收。所述RS-232接口 通過(guò)電路插件接入RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)。上述多臺(tái)儀器設(shè)備通過(guò)總線(xiàn)接入器與RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)連接，各儀 器設(shè)備之間相互并聯(lián)。
上述總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器與RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)連接，用于提高發(fā)送/接收總線(xiàn) 的驅(qū)動(dòng)能力。
本實(shí)用新型具備以下顯著特點(diǎn)該多路互聯(lián)裝置在計(jì)算機(jī)集約智能形式 構(gòu)建的系統(tǒng)中，通常是由計(jì)算機(jī)發(fā)出命令，并接收?qǐng)?zhí)行結(jié)果，而各儀器設(shè)備 接收命令，并執(zhí)行與自己相關(guān)的任務(wù)，回報(bào)執(zhí)行結(jié)果。由此我們可以建立起 一種類(lèi)似計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的電路，提供發(fā)送總線(xiàn)和接收總線(xiàn)服務(wù)，在邏輯上 并聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)所有標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口的發(fā)送線(xiàn)和接收線(xiàn)，形成"多路互聯(lián)"關(guān) 系。這種"多路互聯(lián)"關(guān)系能夠發(fā)揮作用，除了保證各RS-232接口的接收 線(xiàn)都能夠從接收總線(xiàn)接收到系統(tǒng)內(nèi)任一發(fā)送線(xiàn)輸出的數(shù)字脈沖信號(hào)，還必須 保證同一接口發(fā)送線(xiàn)發(fā)出的數(shù)字脈沖信號(hào)不會(huì)被自己的接收線(xiàn)所接收(即禁 止回聽(tīng))，滿(mǎn)足全雙工通訊要求。由此也決定了接收總線(xiàn)還必須有足夠的驅(qū) 動(dòng)能力，以承受所有接收線(xiàn)造成的電路負(fù)荷，需要為之配備總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器。此 外，實(shí)際應(yīng)用中，自動(dòng)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控站點(diǎn)的計(jì)算機(jī)和儀器設(shè)備的品種、功能、 數(shù)量都會(huì)根據(jù)所擔(dān)負(fù)任務(wù)和作用進(jìn)行配備，參與"多路互聯(lián)"的RS-232接 口數(shù)應(yīng)能夠自由編排，因此需要采用讓RS-232接口通過(guò)電路插件接入總線(xiàn) 的技術(shù)方法，為每一個(gè)接入總線(xiàn)的RS-232接口提供總線(xiàn)接入器。


圖1為現(xiàn)有站點(diǎn)儀器設(shè)備與計(jì)算機(jī)采用"單路直連"方式的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本實(shí)用新型所述站點(diǎn)儀器設(shè)備與計(jì)算機(jī)采用"多路互聯(lián)"方式的結(jié)構(gòu)框圖3為本實(shí)用新型的具體電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本實(shí)用新型所述基于標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口的多路互聯(lián)裝置， 包括RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)，與之連接的總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，以及用于連接計(jì)算機(jī) 控制設(shè)備和儀器設(shè)備(1 N)的總線(xiàn)接入器，所述計(jì)算機(jī)控制設(shè)備和儀器設(shè) 備通過(guò)總線(xiàn)接入器與RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)連接。所述總線(xiàn)接入器設(shè)有至少 一個(gè)RS-232接口，用于連接計(jì)算機(jī)控制設(shè)備或儀器設(shè)備。總線(xiàn)接入器的 RS-232接口通過(guò)總線(xiàn)接入電路與RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)連接。RS-232接口 通過(guò)電路插件接入RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)。多臺(tái)儀器設(shè)備通過(guò)總線(xiàn)接入器與 RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)連接，各儀器設(shè)備之間相互并聯(lián)。
本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理圖如圖3，其中
RS-232接收總線(xiàn)為電路總線(xiàn)R。'
RS-232發(fā)送總線(xiàn)為電路總線(xiàn)S。
脈沖電平信號(hào)的地線(xiàn)總線(xiàn)為電路總線(xiàn)G。
總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器電路包括三極管Q1、 Q2、 Q3、 Q4， 二極管D1、 D2、 D3， 電阻R1、 R2、 R3、 R4。在發(fā)送總線(xiàn)S的電平降低的過(guò)程中，隨著電平下降， 先是二極管D1、 D2截止使三極管Q2、 Q4截止，接收總線(xiàn)R與正電源斷開(kāi)， 然后至二極管D3截止，負(fù)電源經(jīng)電阻Rl使三極管Ql導(dǎo)通，并經(jīng)電阻R2 使三極管Q3導(dǎo)通，將負(fù)電源加到接收總線(xiàn)R上，使接收總線(xiàn)R變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn) RS-232要求的負(fù)電平。反之，在發(fā)送總線(xiàn)S的電平升高的過(guò)程中，隨著電平 上升，先是二極管D3導(dǎo)通使三極管Q1、 Q3截止，接收總線(xiàn)R與負(fù)電源斷開(kāi)，然后至二極管D1、 D2導(dǎo)通，正電源經(jīng)電阻R3使三極管Q2導(dǎo)通，并經(jīng) 電阻R4使三極管Q4導(dǎo)通，將正電源加到接收總線(xiàn)R上，使接收總線(xiàn)R變 為標(biāo)準(zhǔn)RS-232要求的正電平。從而當(dāng)發(fā)送總線(xiàn)S存在脈沖電平信號(hào)，接收 總線(xiàn)R就會(huì)出現(xiàn)與之相關(guān)同步的標(biāo)準(zhǔn)RS-232通訊脈沖電平信號(hào)，供各接入 的RS-232接口接收。原理上，本裝置的總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)能力即為正、負(fù)電源的負(fù) 載能力。
每個(gè)RS-232接口的總線(xiàn)接入器的總線(xiàn)接入電路包括三極管QJ一1 (i^ N以下均同)、Q—i_2、 Q_i—3、 Q—i—4、 Q_i—5、 Q—i—6， 二極管D—i—1、 D_i—2、 D—i—3、 D—i—4，電阻R—i—1、 R—i—2、 R—i—3、 R—i—4、 R—i—5、 R—i—6、 R—i—7、 R—i—8、 R—i—9，以及由發(fā)光二極管L—i—1和三極管Q—i—7組成的光電 耦合器，接線(xiàn)插座DB—i_l (標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口)。其工作原理如下
計(jì)算機(jī)或某個(gè)儀器設(shè)備的RS-232接口發(fā)送數(shù)字脈沖信號(hào)時(shí)，通過(guò)所接 插座DBj一l的端子3，經(jīng)電阻R—i_3、三極管QJJ組成的射極跟隨電路， 和隔離二極管Dj—1將脈沖的電平上升和下降變化加到發(fā)送總線(xiàn)S，引起總 線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器電路響應(yīng)，在接收總線(xiàn)R上產(chǎn)生與之相關(guān)同步的標(biāo)準(zhǔn)RS-232數(shù)字 脈沖電平信號(hào)，供各RS-232接口接收。
在此過(guò)程，本發(fā)送數(shù)字脈沖電平信號(hào)接口的總線(xiàn)接入器中的電阻R_i_4 和三極管Q_i_2組成的禁止回聽(tīng)電路始終將二極管D_i_2正極的電平鎖定在 0.5V以下，使三極管QJ—3、 Q_i—5始終保持截止，從而在接收總線(xiàn)R上升 為正脈沖電平，禁止接線(xiàn)插座DB—i一l的端子2出現(xiàn)正脈沖電平(發(fā)生回聽(tīng))， 并由電阻R一i一2為其提供負(fù)電平；在接收總線(xiàn)R下降為負(fù)脈沖電平，二極管 D一^4截止，負(fù)電源經(jīng)電阻R一i—8使三極管QJ—4導(dǎo)通，并經(jīng)電阻R—i—7使三極管QJ—6導(dǎo)通，將負(fù)電源電平加到接線(xiàn)插座DB一i一l的端子2，因此在 整個(gè)過(guò)程中，接線(xiàn)插座DBjJ的端子2始終鎖定為負(fù)電平，不能接收到本 接口發(fā)送線(xiàn)輸出的通訊脈沖電平信號(hào)，實(shí)現(xiàn)禁止回聽(tīng)。
而對(duì)于其他接入了總線(xiàn)的RS-232接口，由于其總線(xiàn)接入器的禁止回聽(tīng) 電路沒(méi)有被驅(qū)動(dòng)，在接收總線(xiàn)R上升為正脈沖電平，則隨著電平上升，先是 二極管D—i一4導(dǎo)通使三極管Q_i_4、 Q_i—6截止，接線(xiàn)插座DB_i_l的端子2 與負(fù)電源斷開(kāi)，然后電阻R—i一5至二極管D_i—2、 D—i_3、三極管Q_i_3導(dǎo)通， 并經(jīng)電阻R一i一6使三極管Q_i_5導(dǎo)通，將正電源加到接線(xiàn)插座DB_i—1的端 子2，使該接口接收線(xiàn)獲得標(biāo)準(zhǔn)RS-232正脈沖電平。反之，在接收總線(xiàn)R 下降為負(fù)脈沖電平，則隨著電平下降，先是二極管D—i一2、 D一i一3截止使三 極管Q—i一3、 Q_i—5截止，接線(xiàn)插座DB—i一l的端子2與正電源斷開(kāi)，然后二 極管D一i—4截止，負(fù)電源經(jīng)電阻R_i—8使三極管Q_i—4導(dǎo)通，并經(jīng)電阻R_i—7 使三極管Q—i—6導(dǎo)通，將負(fù)電源加到接線(xiàn)插座DB—i—1的端子2，使該接口 接收線(xiàn)獲得標(biāo)準(zhǔn)RS-232負(fù)脈沖電平。從而使那些沒(méi)有進(jìn)行發(fā)送的RS-232接 口，能夠從接收總線(xiàn)R接收到來(lái)自發(fā)送總線(xiàn)S的數(shù)字通訊脈沖電平信號(hào)。最
終實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型提供的"多路互聯(lián)"技術(shù)方案。
此外，電阻R一i—9和發(fā)光二極管L—i一l、三極管Q_i—7組成光電耦合器 形成接口禁止電路，通過(guò)外部電壓輸入，使三極管Q一i一7導(dǎo)通，可將三極管 Q—i_l鎖定輸出負(fù)電平，禁止本接口發(fā)出脈沖電平信號(hào)。由此可強(qiáng)化本"多 路互聯(lián)"裝置的可控機(jī)能，以更加適合集約智能形式的系統(tǒng)應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種基于標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口的多路互聯(lián)裝置，其特征在于，包括RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)和總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，以及用于連接計(jì)算機(jī)控制設(shè)備和儀器設(shè)備的總線(xiàn)接入器，所述計(jì)算機(jī)控制設(shè)備和儀器設(shè)備通過(guò)總線(xiàn)接入器與RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口的多路互聯(lián)裝置,其特征在于， 所述RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)包括接收總線(xiàn)R，發(fā)送總線(xiàn)S和脈沖電平信號(hào) 的地線(xiàn)總線(xiàn)G。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口的多路互聯(lián)裝置，其特征在于， 所述總線(xiàn)接入器設(shè)有至少一個(gè)RS-232接口，用于連接計(jì)算機(jī)控制設(shè)備或 儀器設(shè)備。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述基于標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口的多路互聯(lián)裝置，其特征在于， 所述總線(xiàn)接入器的RS-232接口通過(guò)總線(xiàn)接入電路與RS-232發(fā)送/接收總 線(xiàn)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述基于標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口的多路互聯(lián)裝置，其特征在于， 所述總線(xiàn)接入電路包括禁止回聽(tīng)電路，用于阻止同一接口的發(fā)送線(xiàn)發(fā)出 的數(shù)字脈沖信號(hào)被本接口的接收線(xiàn)所接收。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述基于標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口的多路互聯(lián)裝置，其特征 在于，所述RS-232接口通過(guò)電路插件接入RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口的多路互聯(lián)裝置，其特征在于， 所述多臺(tái)儀器設(shè)備通過(guò)總線(xiàn)接入器與RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)連接，各儀器 設(shè)備之間相互并聯(lián)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口的多路互聯(lián)裝置，其特征在于，所述總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器與RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)連接，用于提高發(fā)送/接收總線(xiàn) 的驅(qū)動(dòng)能力。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口的多路互聯(lián)裝置，包括RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)和總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，以及用于連接計(jì)算機(jī)控制設(shè)備和儀器設(shè)備的總線(xiàn)接入器，所述計(jì)算機(jī)控制設(shè)備和儀器設(shè)備通過(guò)總線(xiàn)接入器與RS-232發(fā)送/接收總線(xiàn)連接。本實(shí)用新型解決了多臺(tái)、套不同制造商不同品種儀器設(shè)備產(chǎn)品，與計(jì)算機(jī)之間采用標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口連接的問(wèn)題，以滿(mǎn)足現(xiàn)代自動(dòng)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控站點(diǎn)越來(lái)越龐大、復(fù)雜的需求。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201163367SQ200820043199
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者向運(yùn)榮, 師建中, 秦子彬, 黎如昊 申請(qǐng)人:廣東省環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中心站