一種直流載波的串口通訊裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種串口通訊裝置，尤其涉及一種直流載波的串口通訊裝置，并涉及應(yīng)用于該直流載波的串口通訊裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于線控器開發(fā)，需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)供電和通訊功能，并且需要的線纜長(zhǎng)度都要5米以上；這種設(shè)計(jì)中，往往將供電和通訊分開，需要2根線纜用于電纜供電或者采用電池供電，2根電纜進(jìn)行通訊，這樣的話一共就需要4根較長(zhǎng)線纜，這樣的話線纜成本很高，并且其485方案的價(jià)格也較高；而采用電池供電方式的話，電源管理電路非常復(fù)雜，頻繁更換對(duì)環(huán)境的污染很嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是需要提供一種能夠節(jié)約成本并降低開發(fā)難度的直流載波的串口通訊裝置，并提供應(yīng)用于該直流載波的串口通訊裝置的方法。
[0004]對(duì)此，本發(fā)明提供一種直流載波的串口通訊裝置，包括:主控板電路和線控板電路，所述主控板電路的第一串口和線控板電路的第二串口之間通過(guò)兩根線纜進(jìn)行連接，其中，所述主控板電路和線控板電路分別將串口通訊的發(fā)射脈沖分時(shí)的加載在線纜的電源線上，所述串口通訊的接收端通過(guò)檢測(cè)線纜的電源線上的電平高低來(lái)接收信號(hào)，當(dāng)主控板電路的第一串口發(fā)射信號(hào)時(shí)，所述線控板電路的第二串口接收信號(hào)；當(dāng)線控板電路的第二串口發(fā)射信號(hào)時(shí)，所述主控板電路的第一串口接收信號(hào)。
[0005]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述主控板電路包括第一控制模塊、恒流源電路和第一邏輯控制電路，所述第一控制模塊和恒流源電路分別與所述第一邏輯控制電路相連接。
[0006]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述線控板電路包括第二控制模塊、整流濾波電路和第二邏輯控制電路，所述第二控制模塊和整流濾波電路分別與所述第二邏輯控制電路相連接。
[0007]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述恒流源電路的恒流源電壓為12V，恒流源電流為50~100mA。在實(shí)際應(yīng)用中，恒流源電壓和電流可根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)需求更改，恒流源電流可通過(guò)改變電路中電阻R1的值來(lái)設(shè)定，優(yōu)選設(shè)定的恒流源電流小于100mA。
[0008]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述恒流源電路包括三極管T1、電阻R1、三極管T2和電阻R3，所述三極管T1的發(fā)射極和電阻R1的一端連接至電源端，所述三極管T1的基極和電阻R1的另一端分別與所述三極管T2的發(fā)射極相連接，所述三極管T1的集電極和三極管T2的基極分別通過(guò)電阻R3接地，所述三極管T2的集電極與所述第一邏輯控制電路相連接。其中，所述電阻R1用于設(shè)定恒流源電路的恒流源電流大小。
[0009]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第一邏輯控制電路包括電阻R2、電阻R4、三極管T3、電阻R9、電阻R7、三極管T4、電阻R11、電阻R14和電容C6，所述電阻R2的一端和三極管T3的發(fā)射極分別連接至高電位端，所述電阻R2的另一端連接至所述第一控制模塊的單片機(jī)的發(fā)射控制管腳，所述三極管T3的基極通過(guò)電阻R4連接至所述第一控制模塊的單片機(jī)的發(fā)射控制管腳，所述三極管T3的集電極分別連接至電阻R9的一端和電阻R7的一端，所述電阻R9的另一端接地，所述電阻R7的另一端連接至三極管T4的基極，所述三極管T4的集電極分別與第一串口和電阻R11的一端相連接，所述三極管T4的發(fā)射極接地，所述電阻R11的另一端分別與所述電阻R14的一端、電容C6的一端和第一控制模塊的單片機(jī)的接收控制管腳相連接，所述電阻R14的另一端和電容C6的另一端分別接地。
[0010]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，第一控制模塊還包括電容C3、電容C4和電容C5，所述第一控制模塊的單片機(jī)的電源管腳分別通過(guò)電容C3、電容C4和電容C5接地。
[0011]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第二邏輯控制電路包括電阻R13、電阻R15、電容C7、三極管T6、電容R10、三極管T5、電阻R12、電阻R8、電阻R5和電阻R6，所述第二串口分別與所述電阻R13的一端、三極管T6的集電極和第二控制模塊的單片機(jī)相連接，所述電阻R13的另一端分別與所述電阻R15的一端和電容C7的一端相連接，所述電阻R15的另一端和電容C7的另一端分別接地，所述三極管T6的發(fā)射極接地，所述三極管T6的基極通過(guò)電阻R10分別連接至所述電阻R12的一端和三極管T5的集電極，所述三極管T5的發(fā)射極連接至高電位端，所述三極管T5的基極通過(guò)電阻R8連接至電阻R5的一端，所述電阻R5的另一端分別與高電位端和電阻R6的一端相連接，所述電阻R6的另一端連接至所述第二控制模塊的單片機(jī)。
[0012]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述整流濾波電路包括二極管D1、有極性電容E1、電容C1、穩(wěn)壓器U1、電容C2和有極性電容E2，所述二極管D1的陽(yáng)極與所述三極管T6的集電極相連接，所述二極管D1的陰極分別與所述有極性電容E1的正極、電容C1的一端和穩(wěn)壓器U1的輸入管腳相連接，所述有極性電容E1的正負(fù)極和電容C1的另一端分別接地，所述穩(wěn)壓器U1的輸出端分別與高電位端、電容C2的一端和有極性電容E2的正極相連接，所述電容C2的另一端和有極性電容E2的負(fù)極分別接地。其中，有極性電容E1用于串口通訊時(shí)的續(xù)流功能，二極管D1用于阻止有極性電容E1的電能通過(guò)電源線釋放，從而保證在通訊的低電平時(shí)線控板電路的電源穩(wěn)定性。
[0013]本發(fā)明還提供一種直流載波的串口通訊方法，應(yīng)用于如上所述的直流載波的串口通訊裝置，并包括以下步驟:
步驟S1，通過(guò)控制線纜的電源線高低電平實(shí)現(xiàn)串口通訊；
步驟S2，由線控板電路作為串口通訊的主動(dòng)端，發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)；主控板電路實(shí)時(shí)檢測(cè)請(qǐng)求信號(hào)，直到檢測(cè)到請(qǐng)求信號(hào)后回饋信號(hào)來(lái)完成串口通訊；
步驟S3，在傳輸信號(hào)時(shí)，若在低電平期間，線控板電路的整流濾波電路5中的有極性電容E1為線控板電路的電源續(xù)流；若在高電平期間，電源線為整流濾波電路5的有極性電容E1充電；在沒(méi)有傳輸信號(hào)時(shí)，電源線正常提供穩(wěn)定的12V電平。
[0014]所述線控板電路為串口通訊的主動(dòng)端，主動(dòng)發(fā)出信號(hào)，發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)；主控板電路為被動(dòng)端，接收線控板的請(qǐng)求信號(hào)，響應(yīng)后反饋信號(hào)給線控板電路，這樣就可以實(shí)現(xiàn)串口總線的占用和釋放；所述電源線高低電平所對(duì)應(yīng)的串口通訊方式可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行配置。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:基于直流電源供電線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其中，所述主控板電路和線控板電路分別將串口通訊的發(fā)射脈沖分時(shí)的加載在線纜的電源線上，所述串口通訊的接收端通過(guò)檢測(cè)線纜的電源線上的電平高低來(lái)接收信號(hào)，當(dāng)主控板電路的第一串口發(fā)射信號(hào)時(shí)，所述線控板電路的第二串口接收信號(hào)；當(dāng)線控板電路的第二串口發(fā)射信號(hào)時(shí)，所述主控板電路的第一串口接收信號(hào)，因此，本發(fā)明僅僅使用了兩根線纜就達(dá)到了既能實(shí)現(xiàn)串口通訊又能為線控板電路供電的目的，進(jìn)而節(jié)約了兩根長(zhǎng)線纜的成本，同時(shí)無(wú)需采用電池供電，降低了電路設(shè)計(jì)的難度和維護(hù)成本，減少電池對(duì)環(huán)境的污染，并且還通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的串口實(shí)現(xiàn)通訊，便于軟件調(diào)試對(duì)接。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例1:
如圖1所示，本例提供一種直流載波的串口通訊裝置，包括:主控板電路和線控板電路，所述主控板電路的第一串口和線控板電路的第二串口之間通過(guò)兩根線纜進(jìn)行連接，其中，所述主控板電路和線控板電路分別將串口通訊的發(fā)射脈沖分時(shí)的加載在線纜的電源線上，所述串口通訊的接收端通過(guò)檢測(cè)線纜的電源線上的電平高低來(lái)接收信號(hào)，當(dāng)主控板電路的第一串口發(fā)射信號(hào)時(shí)，所述線控板電路的第二串口接收信號(hào)；當(dāng)線控板電路的第二串口發(fā)射信號(hào)時(shí)，所述主控板電路的第一串口接收信號(hào)。
[0019]本例所述主控板電路包括第一控制模塊1、恒流源電路2和第一邏輯控制電路3，所述第一控制模塊1和恒流源電路2分別與所述第一邏輯控制電路3相連接。所述線控板電路包括第二控制模塊4、整流濾波電路5和第二邏輯控制電路6，所述第二控制模塊4和整流濾波電路5分別與所述第二邏輯控制電路6相連接。
[0020]本例所述主控板電路設(shè)置有為線控板電路提供電源的恒流源電路2，所述恒流源電路2的電源電壓和恒流源電流要根據(jù)線控板電路的功耗決定，通常線控板電路的功耗會(huì)< 3.3V@50~100mA，所以本例所述恒流源電路2的恒流源電壓優(yōu)選為12V，恒流源電流優(yōu)選限定為50~100mA ;在實(shí)際應(yīng)用中，恒流源電壓和電流可根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)需求更改，恒流源電流可通過(guò)改變電路中電阻R1的值來(lái)設(shè)定，優(yōu)選設(shè)定的恒流源電流小于100mA。所述第一串口和第二串口之間的串口通訊的波特率推薦使用4800和9600兩種波特率，并且都采用標(biāo)準(zhǔn)的串口實(shí)現(xiàn)通訊。所述線纜為5米以上的長(zhǎng)線纜，優(yōu)選為< 10米的長(zhǎng)線纜，因?yàn)楫?dāng)線纜過(guò)長(zhǎng)時(shí)，由于線纜本身的寄生特性越發(fā)明顯，可能會(huì)導(dǎo)致通訊異常；本例所述兩根線纜包括電源線和地線，所述主控板電路和線控板電路分別將串口通訊的發(fā)射脈沖分時(shí)的加載在線纜的電源線上，即通過(guò)電源線實(shí)現(xiàn)供電和分時(shí)串口通訊的功能。
[0021]在現(xiàn)有技術(shù)的線控器開發(fā)中，線控器通常需要的電流也較小，只有不到100mA，若采用4根長(zhǎng)線纜實(shí)現(xiàn)供電和通訊，其線纜的成本就會(huì)居高不下；二換個(gè)角度，若采用電池進(jìn)行供電，這種設(shè)計(jì)的硬件成本高，電路復(fù)雜，污染環(huán)境。而在本例中，通過(guò)兩根線纜就能夠既實(shí)現(xiàn)既供電又實(shí)現(xiàn)串口方式的通訊功能。
[0022]如圖2所示，本例所述恒流源電路2包括三極管T1、電阻R1、三極管T2和電阻R3，所述三極管T1的發(fā)射極和電阻R1的一端連接至電源端，所述三極管T1的基極和電阻R1的另一端分別與所述三極管T2的發(fā)射極相連接，所述三極管T1的集電極和三極管T2的基極分別通過(guò)電阻R3接地，所述三極管T2的集電極與所述第一邏輯控制電路3相連接。第一控制模塊1還包括電容C3、電容C4和電容C5，所述第一控制模塊1的單片機(jī)的電源管腳分別通過(guò)電容C3、電容C4和電容C5接地。其中，所述電阻R1用于設(shè)定恒流源電路的恒流源電流大小。
[0023]如圖2所示，所述第一邏輯控制電路3包括電阻R2、電阻R4、三極管T3、電阻R9、電阻R7、三極管T4、電阻R11、電阻R14和電容C6，所述電阻R2的