CN204066105U - 一种嵌入式***全双工rs232串口扩展器 - Google Patents

Abstract

一种嵌入式***全双工RS232串口扩展器，包括一台主机、一条RS232串口A电缆、一条RS232串口B电缆、一条RS232串口C电缆、一条RS232串口D电缆和一条电源电缆，主机的一个侧面设有RS232串口A插座、RS232串口B插座、RS232串口C插座、RS232串口D插座；主机的另一个侧面设有电源插座；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由单片机控制器***、接收数据线多路切换译码电路、发送数据线多路切换译码电路、串口接收转换电路、串口发送转换电路和多串口输出电路组成。本实用新型将单片机的单一UART串口扩展成多个RS232串口，为多串口的需求场合提供了一种方便合理、通信可靠的方案。

Description

一种嵌入式***全双工RS232串口扩展器

技术领域

本实用新型涉及串口扩展技术领域，特别是涉及全双工RS232串口扩展。

背景技术

在嵌入式***设计与开发中，单片机的串行通信是一种广泛应用于各个应用***的通信方式。随着单片机技术的不断发展, 特别是网络技术在测控领域的广泛应用, 由单片机构成的多机网络测控***已成为单片机技术发展的一个方向。单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制，而形成了向以网络为核心的分布式多点***发展的趋势，其中串口通信联网是其中重要的形式之一。由于RS232串口通信简单易实现，大多数嵌入式***设备比如微型打印机、液晶显示器、传感器等都做成串口通信的形式。但是，目前市场上大多数单片机都只有一个串行接口, 这种情况极大限制了这些单片机的进一步应用，而现有的串口扩展技术存在着通信不可靠问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种嵌入式***全双工RS232串口扩展器，该扩展器实现将单片机的单一UART串口扩展成多个RS232串口，为多串口的需求场合提供了一种更加方便合理、通信可靠的解决方案。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

所述的一种嵌入式***全双工RS232串口扩展器，包括一台主机、一条RS232串口A电缆、一条RS232串口B电缆、一条RS232串口C电缆、一条RS232串口D电缆和一条电源电缆。主机有一个长方形外壳，主机的一个侧面设有RS232串口A插座、RS232串口B插座、RS232串口C插座、RS232串口D插座，RS232串口A插座与RS232串口A电缆相连，RS232串口B插座与RS232串口B电缆相连，RS232串口C插座与RS232串口C电缆相连，RS232串口D插座与RS232串口D电缆相连；主机的另一个侧面设有电源插座，该电源插座与电源电缆相连；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由单片机控制器***、接收数据线多路切换译码电路、发送数据线多路切换译码电路、串口接收转换电路、串口发送转换电路和多串口输出电路组成。电路板上的连接器J1、连接器J2、连接器J3、连接器J4分别与主机外壳的RS232串口A插座、RS232串口B插座、RS232串口C插座、RS232串口D插座相连，电路板的VCC以及GND与主机外壳的电源插座相连。

所述的单片机控制器***由单片机U1、晶振Y1、电阻R1、电容C1、电容C2、电容C3组成，单片机U1的管脚18经电容C2与地线GND相连，单片机U1的管脚19经电容C1与地线GND相连，单片机U1的管脚9经电容C3与电源VCC相连，单片机U1的管脚9经电阻R1与地线GND相连。

所述的接收数据线多路切换译码电路即多路切换模拟开关器件U3，多路切换模拟开关器件U3的管脚6与地线GND相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚3与单片机U1的管脚10相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚9与单片机U1的管脚3相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚10与单片机U1的管脚2相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚11与单片机U1的管脚1相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚13与串口转换芯片U5的管脚14相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚14与串口转换芯片U5的管脚7相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚15与串口转换芯片U4的管脚14相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚12与串口转换芯片U4的管脚7相连。

所述的发送数据线多路切换译码电路即多路切换模拟开关器件U2，多路切换模拟开关器件U2的管脚6与地线GND相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚3与单片机U1的管脚11相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚9与单片机U1的管脚3相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚10与单片机U1的管脚2相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚11与单片机U1的管脚1相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚13与串口转换芯片U5的管脚13相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚14与串口转换芯片U5的管脚8相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚15与串口转换芯片U4的管脚13相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚12与串口转换芯片U4的管脚8相连。

所述的串口接收转换电路由串口转换芯片串口转换芯片U5、电容C6、电容C7、电容C10、电容C11组成，电容C6跨接在串口转换芯片U5的管脚4、管脚5之间，电容C7跨接在串口转换芯片U5的管脚1、管脚3之间，电容C10跨接在串口转换芯片U5的管脚6、管脚15之间，电容C11跨接在串口转换芯片U5的管脚2、管脚16之间，串口转换芯片U5的管脚16与电源VCC相连，串口转换芯片U5的管脚13与多路切换模拟开关器件U2的管脚13相连，串口转换芯片U5的管脚8与多路切换模拟开关器件U2的管脚14相连，串口转换芯片U5的管脚14与多路切换模拟开关器件U3的管脚13相连，串口转换芯片U5的管脚7与多路切换模拟开关器件U3的管脚14相连。 

所述的串口发送转换电路由串口转换芯片U4、电容C4、电容C5、电容C8、电容C9组成，电容C4跨接在串口转换芯片U4的管脚4、管脚5之间，电容C5跨接在串口转换芯片U4的管脚1、管脚3之间，电容C8跨接在串口转换芯片U4的管脚6、管脚15之间，电容C9跨接在串口转换芯片U4的管脚2、管脚16之间，串口转换芯片U4的管脚16与电源VCC相连，串口转换芯片U4的管脚13与多路切换模拟开关器件U2的管脚15相连，串口转换芯片U4的管脚8与多路切换模拟开关器件U2的管脚12相连，串口转换芯片U4的管脚14与多路切换模拟开关器件U3的管脚15相连，串口转换芯片U4的管脚7与多路切换模拟开关器件U3的管脚12相连。

所述的多串口输出电路由连接器J1、连接器J2、连接器J3、连接器J4组成，连接器J1的管脚1与串口转换芯片U4的管脚10相连，连接器J1的管脚2与串口转换芯片U4的管脚9相连，连接器J2的管脚1与串口转换芯片U4的管脚11相连，连接器J2的管脚2与串口转换芯片U4的管脚12相连，连接器J3的管脚1与串口转换芯片U5的管脚10相连，连接器J3的管脚2与串口转换芯片U5的管脚9相连，连接器J4的管脚1与串口转换芯片U5的管脚11相连，连接器J4的管脚2与串口转换芯片U5的管脚12相连。

本实用新型所述的串口转换芯片U4、串口转换芯片U5的型号是MAX3232，所述的多路切换模拟开关器件U2、多路切换模拟开关器件U3的型号是74HC4051。

所述的单片机控制器***通过接收数据线多路切换译码电路、发送数据线多路切换译码电路进行通道的选择，同时打开通信串口的发送与接收回路，经过串口转换电路将单片机的UART转换为RS232信号逻辑电平，从而完成了全双工的RS232通信。本实用新型采用两片MAX3232串口转换芯片，将一个单片机UART扩展成了4个RS232串口，可同时将4个RS232串口外部设备挂在同一个计算机上，MAX3232具有全双工功能，且通信稳定可靠。

附图说明

图1为本实用新型的主机结构示意图。

图2为本实用新型的原理框图。

图3为本实用新型的电路原理图。

附图1中的部件标号为：1为主机，2为电源插座，3为电源电缆，4为RS232串口A插座，5为RS232串口A电缆，6为RS232串口B插座，7为RS232串口B电缆，8为RS232串口C插座，9为RS232串口C电缆，10为RS232串口D插座，11为RS232串口D电缆。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例

见图1、图2、图3，一种嵌入式***全双工RS232串口扩展器，包括一台主机1、一条RS232串口A电缆5、一条RS232串口B电缆7、一条RS232串口C电缆9、一条RS232串口D电缆10和一条电源电缆3。主机1有一个长方形外壳，主机1的一个侧面设有RS232串口A插座4、RS232串口B插座6、RS232串口C插座8、RS232串口D插座10，RS232串口A插座4与RS232串口A电缆5相连，RS232串口B插座6与RS232串口B电缆7相连，RS232串口C插座8与RS232串口C电缆9相连，RS232串口D插座10与RS232串口D电缆11相连；主机1的另一个侧面设有电源插座2，该电源插座2与电源电缆3相连；主机1外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由单片机控制器***、接收数据线多路切换译码电路、发送数据线多路切换译码电路、串口转换电路、串口转换电路和多串口输出电路组成。电路板上的连接器J1、连接器J2、连接器J3、连接器J4分别与主机1外壳的RS232串口A插座4、RS232串口B插座6、RS232串口C插座8、RS232串口D插座10相连，电路板的VCC以及GND与主机1外壳的电源插座2相连。

所述的单片机控制器***由单片机U1、晶振Y1、电阻R1、电容C1、电容C2、电容C3组成，单片机U1的管脚18经电容C2与地线GND相连，单片机U1的管脚19经电容C1与地线GND相连，单片机U1的管脚9经电容C3与电源VCC相连，单片机U1的管脚9经电阻R1与地线GND相连。

所述的接收数据线多路切换译码电路即多路切换模拟开关器件U3，多路切换模拟开关器件U3的管脚6与地线GND相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚3与单片机U1的管脚10相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚9与单片机U1的管脚3相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚10与单片机U1的管脚2相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚11与单片机U1的管脚1相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚13与串口转换芯片U5的管脚14相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚14与串口转换芯片U5的管脚7相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚15与串口转换芯片U4的管脚14相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚12与串口转换芯片U4的管脚7相连。

所述的发送数据线多路切换译码电路即多路切换模拟开关器件U2，多路切换模拟开关器件U2的管脚6与地线GND相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚3与单片机U1的管脚11相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚9与单片机U1的管脚3相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚10与单片机U1的管脚2相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚11与单片机U1的管脚1相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚13与串口转换芯片U5的管脚13相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚14与串口转换芯片U5的管脚8相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚15与串口转换芯片U4的管脚13相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚12与串口转换芯片U4的管脚8相连。

所述的串口接收转换电路由串口转换芯片串口转换芯片U5、电容C6、电容C7、电容C10、电容C11组成，电容C6跨接在串口转换芯片U5的管脚4、管脚5之间，电容C7跨接在串口转换芯片U5的管脚1、管脚3之间，电容C10跨接在串口转换芯片U5的管脚6、管脚15之间，电容C11跨接在串口转换芯片U5的管脚2、管脚16之间，串口转换芯片U5的管脚16与电源VCC相连，串口转换芯片U5的管脚13与多路切换模拟开关器件U2的管脚13相连，串口转换芯片U5的管脚8与多路切换模拟开关器件U2的管脚14相连，串口转换芯片U5的管脚14与多路切换模拟开关器件U3的管脚13相连，串口转换芯片U5的管脚7与多路切换模拟开关器件U3的管脚14相连。 

所述的串口发送转换电路由串口转换芯片U4、电容C4、电容C5、电容C8、电容C9组成，电容C4跨接在串口转换芯片U4的管脚4、管脚5之间，电容C5跨接在串口转换芯片U4的管脚1、管脚3之间，电容C8跨接在串口转换芯片U4的管脚6、管脚15之间，电容C9跨接在串口转换芯片U4的管脚2、管脚16之间，串口转换芯片U4的管脚16与电源VCC相连，串口转换芯片U4的管脚13与多路切换模拟开关器件U2的管脚15相连，串口转换芯片U4的管脚8与多路切换模拟开关器件U2的管脚12相连，串口转换芯片U4的管脚14与多路切换模拟开关器件U3的管脚15相连，串口转换芯片U4的管脚7与多路切换模拟开关器件U3的管脚12相连。

所述的多串口输出电路由连接器J1、连接器J2、连接器J3、连接器J4组成，连接器J1的管脚1与串口转换芯片U4的管脚10相连，连接器J1的管脚2与串口转换芯片U4的管脚9相连，连接器J2的管脚1与串口转换芯片U4的管脚11相连，连接器J2的管脚2与串口转换芯片U4的管脚12相连，连接器J3的管脚1与串口转换芯片U5的管脚10相连，连接器J3的管脚2与串口转换芯片U5的管脚9相连，连接器J4的管脚1与串口转换芯片U5的管脚11相连，连接器J4的管脚2与串口转换芯片U5的管脚12相连。

本实用新型所述的串口转换芯片U4、串口转换芯片U5的型号是MAX3232，所述的多路切换模拟开关器件U2、多路切换模拟开关器件U3的型号是74HC4051。

Claims (2)

1.一种嵌入式***全双工RS232串口扩展器，包括一台主机、一条RS232串口A电缆、一条RS232串口B电缆、一条RS232串口C电缆、一条RS232串口D电缆和一条电源电缆，其特征是：主机有一个长方形外壳，主机的一个侧面设有RS232串口A插座、RS232串口B插座、RS232串口C插座、RS232串口D插座，RS232串口A插座与RS232串口A电缆相连，RS232串口B插座与RS232串口B电缆相连，RS232串口C插座与RS232串口C电缆相连，RS232串口D插座与RS232串口D电缆相连；主机的另一个侧面设有电源插座，该电源插座与电源电缆相连；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由单片机控制器***、接收数据线多路切换译码电路、发送数据线多路切换译码电路、串口接收转换电路、串口发送转换电路和多串口输出电路组成；电路板上的连接器J1、连接器J2、连接器J3、连接器J4分别与主机外壳的RS232串口A插座、RS232串口B插座、RS232串口C插座、RS232串口D插座相连，电路板的VCC以及GND与主机外壳的电源插座相连。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式***全双工RS232串口扩展器，其特征是：所述的单片机控制器***由单片机U1、晶振Y1、电阻R1、电容C1、电容C2、电容C3组成，单片机U1的管脚18经电容C2与地线GND相连，单片机U1的管脚19经电容C1与地线GND相连，单片机U1的管脚9经电容C3与电源VCC相连，单片机U1的管脚9经电阻R1与地线GND相连；所述的接收数据线多路切换译码电路即多路切换模拟开关器件U3，多路切换模拟开关器件U3的管脚6与地线GND相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚3与单片机U1的管脚10相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚9与单片机U1的管脚3相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚10与单片机U1的管脚2相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚11与单片机U1的管脚1相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚13与串口转换芯片U5的管脚14相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚14与串口转换芯片U5的管脚7相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚15与串口转换芯片U4的管脚14相连，多路切换模拟开关器件U3的管脚12与串口转换芯片U4的管脚7相连；所述的发送数据线多路切换译码电路即多路切换模拟开关器件U2，多路切换模拟开关器件U2的管脚6与地线GND相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚3与单片机U1的管脚11相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚9与单片机U1的管脚3相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚10与单片机U1的管脚2相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚11与单片机U1的管脚1相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚13与串口转换芯片U5的管脚13相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚14与串口转换芯片U5的管脚8相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚15与串口转换芯片U4的管脚13相连，多路切换模拟开关器件U2的管脚12与串口转换芯片U4的管脚8相连；所述的串口接收转换电路由串口转换芯片串口转换芯片U5、电容C6、电容C7、电容C10、电容C11组成，电容C6跨接在串口转换芯片U5的管脚4、管脚5之间，电容C7跨接在串口转换芯片U5的管脚1、管脚3之间，电容C10跨接在串口转换芯片U5的管脚6、管脚15之间，电容C11跨接在串口转换芯片U5的管脚2、管脚16之间，串口转换芯片U5的管脚16与电源VCC相连，串口转换芯片U5的管脚13与多路切换模拟开关器件U2的管脚13相连，串口转换芯片U5的管脚8与多路切换模拟开关器件U2的管脚14相连，串口转换芯片U5的管脚14与多路切换模拟开关器件U3的管脚13相连，串口转换芯片U5的管脚7与多路切换模拟开关器件U3的管脚14相连；所述的串口发送转换电路由串口转换芯片U4、电容C4、电容C5、电容C8、电容C9组成，电容C4跨接在串口转换芯片U4的管脚4、管脚5之间，电容C5跨接在串口转换芯片U4的管脚1、管脚3之间，电容C8跨接在串口转换芯片U4的管脚6、管脚15之间，电容C9跨接在串口转换芯片U4的管脚2、管脚16之间，串口转换芯片U4的管脚16与电源VCC相连，串口转换芯片U4的管脚13与多路切换模拟开关器件U2的管脚15相连，串口转换芯片U4的管脚8与多路切换模拟开关器件U2的管脚12相连，串口转换芯片U4的管脚14与多路切换模拟开关器件U3的管脚15相连，串口转换芯片U4的管脚7与多路切换模拟开关器件U3的管脚12相连；所述的多串口输出电路由连接器J1、连接器J2、连接器J3、连接器J4组成，连接器J1的管脚1与串口转换芯片U4的管脚10相连，连接器J1的管脚2与串口转换芯片U4的管脚9相连，连接器J2的管脚1与串口转换芯片U4的管脚11相连，连接器J2的管脚2与串口转换芯片U4的管脚12相连，连接器J3的管脚1与串口转换芯片U5的管脚10相连，连接器J3的管脚2与串口转换芯片U5的管脚9相连，连接器J4的管脚1与串口转换芯片U5的管脚11相连，连接器J4的管脚2与串口转换芯片U5的管脚12相连；所述的串口转换芯片U4、串口转换芯片U5的型号是MAX3232，所述的多路切换模拟开关器件U2、多路切换模拟开关器件U3的型号是74HC4051。