一種usb轉rs-485有源隔離轉換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種USB轉RS-485有源隔離轉換器，包括隔離前端、隔離后端和驅動電路，隔離前端和隔離后端之間通過光耦連接，所述隔離前端包括信號轉換芯片，所述隔離后端包括信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片、RS-485收發(fā)器和電源，所述光耦通過信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片分別連接RS-485收發(fā)器和電源，所述RS-485收發(fā)器連接RS-485總線。本發(fā)明彌補了有些臺式電腦和筆記本沒有串口的不足，提供一種方便快捷的USB和RS-485通信轉換，不但兼容win2000/xp系統(tǒng)，而且支持最新的win7系統(tǒng)，本發(fā)明可以將任意口的USB信號轉換成平衡的RS-485半雙工差分信號，且本發(fā)明支持熱插拔功能，即插即用，可以組成點對點，點對多點的RS-485通信網(wǎng)絡，將通信距離拉長到1.2km。
【專利說明】-種USB轉RS-485有源隔離轉換器

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種通訊轉換裝置，具體是一種USB轉RS-485有源隔離轉換器。

【背景技術】
[0002] 串口通信是指外部設備、智能儀器和計算機間，通過數(shù)據(jù)信號線、地線、控制線等， 按位進行傳輸數(shù)據(jù)的一種通訊方式，這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠距離通信中可以 節(jié)約通信成本，但其傳輸速度比并行傳輸?shù)?；串口通信的概念非常簡單，串口按位發(fā)送和接 收字節(jié)，盡管比按字節(jié)的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用另一 根線接收數(shù)據(jù)，串口用于ASCII碼字符的傳輸，通信使用3根線完成，分別是地線、發(fā)送、接 收，由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。串 口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗，對于兩個進行通信的端口，這 些參數(shù)必須匹配。
[0003] 串口是計算機上一種比較通用的設備通信協(xié)議，串口同時也是儀器儀表設備通用 的通信協(xié)議，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠程采集設備的數(shù)據(jù)。隨著目前儀器儀表智能 化的發(fā)展，越來越多的設備和計算機上并沒有設置串口，為了在沒有串口只有USB 口的計 算機、外部設備、智能儀器之間通信，我們必須先將通信信號作轉換。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種支持USB轉RS-485半雙工通訊模式的USB轉RS-485 有源隔離轉換器，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案： 一種USB轉RS-485有源隔離轉換器，包括隔離前端、隔離后端和驅動電路，隔離前端和 隔離后端之間通過光耦連接，光耦包括TX光電隔離芯片和RX光電隔離芯片，所述隔離前端 包括信號轉換芯片，信號轉換芯片通過USB數(shù)據(jù)線連接PC機的USB接口，所述隔離后端包 括信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片、RS-485收發(fā)器和電源，所述光耦通過信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片分 別連接RS-485收發(fā)器和電源，所述RS-485收發(fā)器連接RS-485總線。
[0006] 作為本發(fā)明再進一步的方案：驅動電路中USB接口 J3的VCC_5端口連接電壓信號 VCC1，USB接口 J3的GND端口接地，USB接口 J3的D-端口通過電阻R18連接信號轉換芯片 U11的16腳，USB接口 J3的D+端口通過電阻R19連接信號轉換芯片U11的15腳，信號轉 換芯片U11的17腳分別連接并補電容C19和并補電容C20,并補電容C19另一端分別連接 并補電容C20另一端、信號轉換芯片U11的18腳、信號轉換芯片U11的21腳、信號轉換芯 片U11的22腳、信號轉換芯片U11的23腳、信號轉換芯片U11的24腳、并補電容C17和并 補電容C18,并補電容C17另一端分別連接振蕩器Y1 -端和信號轉換芯片U11的28腳，并 補電容C18另一端分別連接振蕩器Y1另一端和信號轉換芯片U11的27腳，信號轉換芯片 U11的20腳分別連接信號轉換芯片U11的4腳、電阻R23、電阻R21和電阻R22,電阻R23連 接信號轉換芯片U11的6腳，電阻R21連接信號轉換芯片U11的13腳，電阻R22連接信號 轉換芯片U11的14腳； 信號轉換芯片U11的1腳分別連接電阻R1和電阻R2,電阻R1另一端連接電壓信號 VCC1，電阻R2另一端連接三極管Q5的1腳，三極管Q5的3腳接地，三極管Q5的2腳連接 TX光電隔離芯片U6的3腳，TX光電隔離芯片U6的2腳通過電阻R4連接電壓信號VCC1， TX光電隔離芯片U6的5腳接地，TX光電隔離芯片U6的8腳分別連接電阻R7和電壓信號 VCC2,電阻R7另一端分別連接TX光電隔離芯片U6的6腳、非門控制芯片U4的9腳和非門 控制芯片U4的13腳，信號轉換芯片U11的6腳分別連接RX光電隔離芯片U5的6腳和電 阻R3,電阻R3另一端分別連接RX光電隔離芯片U5的8腳和電壓信號VCC1，RX光電隔離芯 片U5的3腳接地，RX光電隔離芯片U5的2腳通過電阻R6連接非門控制芯片U4的10腳； 非門控制芯片U4的1腳分別連接二極管D1、電阻R5和并補電容C9,二極管D1負極分 別連接電阻R5另一端和非門控制芯片U4的4腳，非門控制芯片U4的3腳連接非門控制芯 片U4的6腳，非門控制芯片U4的13腳連接非門控制芯片U4的8腳，非門控制芯片U4的 11腳分別連接電阻R15、電阻R17和信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的1腳，電阻R15另一端連 接三極管Q7的1腳，三極管Q7的3腳連接電壓信號VCC2,三極管Q7的2腳依次通過發(fā)光 二極管RXD和電阻R13接地，非門控制芯片U4的12腳分別連接電阻R14和信號收發(fā)狀態(tài) 控制芯片U2的4腳，電阻R14另一端連接三極管Q6的1腳，三極管Q6的3腳連接電壓信 號VCC2,三極管Q6的2腳依次通過發(fā)光二極管TXD和電阻R12接地； 非門控制芯片U4的2腳分別連接信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的2腳和信號收發(fā)狀態(tài) 控制芯片U2的3腳，電阻R17另一端和信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的8腳均連接電壓信號 VCC2,信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的5腳接地，信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的6腳分別連接穩(wěn) 壓二極管ZD3、電阻R11和排線JP3的1腳，電阻R11另一端連接電壓信號VCC2,信號收發(fā) 狀態(tài)控制芯片U2的7腳分別連接穩(wěn)壓二極管ZD2、電阻R10和排線JP3的2腳，穩(wěn)壓二極 管ZD2正極、穩(wěn)壓二極管ZD3正極和電阻R10另一端均接地，電壓信號VCC2分別連接并補 電容C10、并補電容C12和并補電容C14。
[0007] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明彌補了有些臺式電腦和筆記本沒有串口的不足，提供一種方便快捷的USB和 RS-485通信轉換，不但兼容win2000、xp系統(tǒng)，而且支持最新的win7系統(tǒng)，本發(fā)明可以將任 意口的USB信號轉換成平衡的RS-485半雙工差分信號，且本發(fā)明支持熱插拔功能，即插即 用，可以組成點對點，點對多點的RS-485通信網(wǎng)絡，將通信距離拉長到1. 2km。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
[0009] 圖2為本發(fā)明中驅動電路連接圖。

【具體實施方式】
[0010] 下面結合【具體實施方式】對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
[0011] 請參閱圖1-2, 一種USB轉RS-485有源隔離轉換器，包括隔離前端、隔離后端和驅 動電路，隔離前端和隔離后端之間通過光耦連接，光耦包括TX光電隔離芯片和RX光電隔離 芯片，所述隔離前端包括信號轉換芯片，信號轉換芯片通過USB數(shù)據(jù)線連接PC機的USB接 口，隔離前端不需要外加電源，直接從USB端口取電，所述隔離后端包括信號收發(fā)狀態(tài)控制 芯片、RS-485收發(fā)器和電源，所述光耦通過信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片分別連接RS-485收發(fā)器 和電源，所述RS-485收發(fā)器連接RS-485總線。
[0012] 隔離前端通過信號轉換芯片U11實現(xiàn)USB信號的轉換、數(shù)據(jù)格式處理和USB信號 收發(fā)，隔離后端通過信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2來實現(xiàn)485數(shù)據(jù)的收發(fā)功能，通過非門控制 芯片U4控制收發(fā)狀態(tài)時序。
[0013] 驅動電路中USB接口 J3的VCC_5端口連接電壓信號VCC1，USB接口 J3的GND端口 接地，USB接口 J3的D-端口通過電阻R18連接信號轉換芯片U11的16腳，USB接口 J3的 D+端口通過電阻R19連接信號轉換芯片U11的15腳，信號轉換芯片U11的17腳分別連接 并補電容C19和并補電容C20,并補電容C19另一端分別連接并補電容C20另一端、信號轉 換芯片U11的18腳、信號轉換芯片U11的21腳、信號轉換芯片U11的22腳、信號轉換芯片 U11的23腳、信號轉換芯片U11的24腳、并補電容C17和并補電容C18,并補電容C17另一 端分別連接振蕩器Y1 -端和信號轉換芯片U11的28腳，并補電容C18另一端分別連接振 蕩器Y1另一端和信號轉換芯片U11的27腳，信號轉換芯片U11的20腳分別連接信號轉換 芯片U11的4腳、電阻R23、電阻R21和電阻R22,電阻R23連接信號轉換芯片U11的6腳， 電阻R21連接信號轉換芯片U11的13腳，電阻R22連接信號轉換芯片U11的14腳。
[0014] 信號轉換芯片U11的1腳分別連接電阻R1和電阻R2,電阻R1另一端連接電壓信 號VCC1，電阻R2另一端連接三極管Q5的1腳，三極管Q5的3腳接地，三極管Q5的2腳連 接TX光電隔離芯片U6的3腳，TX光電隔離芯片U6的2腳通過電阻R4連接電壓信號VCC1， TX光電隔離芯片U6的5腳接地，TX光電隔離芯片U6的8腳分別連接電阻R7和電壓信號 VCC2,電阻R7另一端分別連接TX光電隔離芯片U6的6腳、非門控制芯片U4的9腳和非門 控制芯片U4的13腳，信號轉換芯片U11的6腳分別連接RX光電隔離芯片U5的6腳和電 阻R3,電阻R3另一端分別連接RX光電隔離芯片U5的8腳和電壓信號VCC1，RX光電隔離芯 片U5的3腳接地，RX光電隔離芯片U5的2腳通過電阻R6連接非門控制芯片U4的10腳。
[0015] 非門控制芯片U4的1腳分別連接二極管D1、電阻R5和并補電容C9,二極管D1負 極分別連接電阻R5另一端和非門控制芯片U4的4腳，非門控制芯片U4的3腳連接非門控 制芯片U4的6腳，非門控制芯片U4的13腳連接非門控制芯片U4的8腳，非門控制芯片U4 的11腳分別連接電阻R15、電阻R17和信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的1腳，電阻R15另一端 連接三極管Q7的1腳，三極管Q7的3腳連接電壓信號VCC2,三極管Q7的2腳依次通過發(fā) 光二極管RXD和電阻R13接地，非門控制芯片U4的12腳分別連接電阻R14和信號收發(fā)狀 態(tài)控制芯片U2的4腳，電阻R14另一端連接三極管Q6的1腳，三極管Q6的3腳連接電壓 信號VCC2,三極管Q6的2腳依次通過發(fā)光二極管TXD和電阻R12接地。
[0016] 非門控制芯片U4的2腳分別連接信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的2腳和信號收發(fā)狀 態(tài)控制芯片U2的3腳，電阻R17另一端和信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的8腳均連接電壓信 號VCC2,信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的5腳接地，信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的6腳分別連接 穩(wěn)壓二極管ZD3、電阻R11和排線JP3的1腳，電阻R11另一端連接電壓信號VCC2,信號收 發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的7腳分別連接穩(wěn)壓二極管ZD2、電阻R10和排線JP3的2腳，穩(wěn)壓二極 管ZD2正極、穩(wěn)壓二極管ZD3正極和電阻R10另一端均接地，電壓信號VCC2分別連接并補 電容C10、并補電容C12和并補電容C14。
[0017] 數(shù)據(jù)發(fā)送時，當數(shù)據(jù)從USB端口發(fā)出后，前端USB信號轉換電路把USB的信號處 理成RS-485需要的數(shù)據(jù)規(guī)范，通過隔離部分傳輸?shù)椒情T控制芯片U4,非門控制芯片U4將 狀態(tài)改為發(fā)送狀態(tài)，通過信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的發(fā)送功能，使USB發(fā)送的信號發(fā)送到 RS-485總線上。
[0018] 數(shù)據(jù)接收時，默認狀態(tài)通過電阻R17上來置高，調節(jié)成接收狀態(tài)，當RS-485總線上 有信號時，自動接收信號，同時接收狀態(tài)指示燈RXD點亮，數(shù)據(jù)通過轉換電路從RS-485總線 端傳輸?shù)経SB端口。
[0019] 本發(fā)明適用于中控機之間，主控機和外部設備之間的通信，可廣泛應用于工業(yè)化 自動控制系統(tǒng)、一卡通、門禁系統(tǒng)、停車系統(tǒng)、自助銀行系統(tǒng)，考勤管理系統(tǒng)和公路收費系 統(tǒng)。
[0020] 本發(fā)明彌補了有些臺式電腦和筆記本沒有串口的不足，提供一種方便快捷的USB 和RS-485通信轉換，不但兼容win2000、xp系統(tǒng)，而且支持最新的win7系統(tǒng)，本發(fā)明可以將 任意口的USB信號轉換成平衡的RS-485半雙工差分信號，且本發(fā)明支持熱插拔功能，即插 即用，可以組成點對點，點對多點的RS-485通信網(wǎng)絡，將通信距離拉長到1. 2km。
[0021] 上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利并不限于上述實施方 式，在本領域的普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下 作出各種變化。
【權利要求】
1. 一種USB轉RS-485有源隔離轉換器，包括隔離前端、隔離后端和驅動電路，其特征 在于，隔離前端和隔離后端之間通過光耦連接，光耦包括TX光電隔離芯片和RX光電隔離芯 片，所述隔離前端包括信號轉換芯片，信號轉換芯片通過USB數(shù)據(jù)線連接PC機的USB接口， 所述隔離后端包括信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片、RS-485收發(fā)器和電源，所述光耦通過信號收發(fā) 狀態(tài)控制芯片分別連接RS-485收發(fā)器和電源，所述RS-485收發(fā)器連接RS-485總線。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種USB轉RS-485有源隔離轉換器，其特征在于，驅動電路 中USB接口 J3的VCC_5端口連接電壓信號VCC1，USB接口 J3的GND端口接地，USB接口 J3 的D-端口通過電阻R18連接信號轉換芯片U11的16腳，USB接口 J3的D+端口通過電阻 R19連接信號轉換芯片U11的15腳，信號轉換芯片U11的17腳分別連接并補電容C19和 并補電容C20,并補電容C19另一端分別連接并補電容C20另一端、信號轉換芯片U11的18 腳、信號轉換芯片U11的21腳、信號轉換芯片U11的22腳、信號轉換芯片U11的23腳、信 號轉換芯片U11的24腳、并補電容C17和并補電容C18,并補電容C17另一端分別連接振蕩 器Y1 -端和信號轉換芯片U11的28腳，并補電容C18另一端分別連接振蕩器Y1另一端和 信號轉換芯片U11的27腳，信號轉換芯片U11的20腳分別連接信號轉換芯片U11的4腳、 電阻R23、電阻R21和電阻R22,電阻R23連接信號轉換芯片U11的6腳，電阻R21連接信號 轉換芯片U11的13腳，電阻R22連接信號轉換芯片U11的14腳； 信號轉換芯片U11的1腳分別連接電阻R1和電阻R2,電阻R1另一端連接電壓信號 VCC1，電阻R2另一端連接三極管Q5的1腳，三極管Q5的3腳接地，三極管Q5的2腳連接 TX光電隔離芯片U6的3腳，TX光電隔離芯片U6的2腳通過電阻R4連接電壓信號VCC1， TX光電隔離芯片U6的5腳接地，TX光電隔離芯片U6的8腳分別連接電阻R7和電壓信號 VCC2,電阻R7另一端分別連接TX光電隔離芯片U6的6腳、非門控制芯片U4的9腳和非門 控制芯片U4的13腳，信號轉換芯片U11的6腳分別連接RX光電隔離芯片U5的6腳和電 阻R3,電阻R3另一端分別連接RX光電隔離芯片U5的8腳和電壓信號VCC1，RX光電隔離芯 片U5的3腳接地，RX光電隔離芯片U5的2腳通過電阻R6連接非門控制芯片U4的10腳； 非門控制芯片U4的1腳分別連接二極管D1、電阻R5和并補電容C9,二極管D1負極分 別連接電阻R5另一端和非門控制芯片U4的4腳，非門控制芯片U4的3腳連接非門控制芯 片U4的6腳，非門控制芯片U4的13腳連接非門控制芯片U4的8腳，非門控制芯片U4的 11腳分別連接電阻R15、電阻R17和信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的1腳，電阻R15另一端連 接三極管Q7的1腳，三極管Q7的3腳連接電壓信號VCC2,三極管Q7的2腳依次通過發(fā)光 二極管RXD和電阻R13接地，非門控制芯片U4的12腳分別連接電阻R14和信號收發(fā)狀態(tài) 控制芯片U2的4腳，電阻R14另一端連接三極管Q6的1腳，三極管Q6的3腳連接電壓信 號VCC2,三極管Q6的2腳依次通過發(fā)光二極管TXD和電阻R12接地； 非門控制芯片U4的2腳分別連接信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的2腳和信號收發(fā)狀態(tài) 控制芯片U2的3腳，電阻R17另一端和信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的8腳均連接電壓信號 VCC2,信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的5腳接地，信號收發(fā)狀態(tài)控制芯片U2的6腳分別連接穩(wěn) 壓二極管ZD3、電阻R11和排線JP3的1腳，電阻R11另一端連接電壓信號VCC2,信號收發(fā) 狀態(tài)控制芯片U2的7腳分別連接穩(wěn)壓二極管ZD2、電阻R10和排線JP3的2腳，穩(wěn)壓二極 管ZD2正極、穩(wěn)壓二極管ZD3正極和電阻R10另一端均接地，電壓信號VCC2分別連接并補 電容C10、并補電容C12和并補電容C14。
【文檔編號】G06F13/40GK104216855SQ201410473928
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權日:2014年9月17日
【發(fā)明者】潘呈省 申請人:山東廣達鋰電檢測研究院有限公司