CN206147030U - 一种车道控制器多串口短路检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种车道控制器多串口短路检测电路，包括振荡电路，所述振荡电路的输入端连接电源电路，所述振荡电路的输出端连接有计数电路，所述计数电路的输出端连接有选择开关电路，所述选择开关电路的输出端连接有放大电路，所述放大电路连接有串口信号的采集控制电路，本实用新型能够及时发现问题，提示、提醒***、使用、操作人员，及时采取措施，防止故障的扩大化。

Description

一种车道控制器多串口短路检测电路

技术领域

本实用新型属于监控技术领域，特别涉及一种车道控制器多串口短路检测电路。

背景技术

目前，高速公路采用较多的RS232串口设备，而且多采用“收发地”三线通讯方式；一旦外设、外部电路出现“短路”现象，极大可能“通过串口”烧毁计算机计算机，尤其目前流行的“嵌入式”、“一体化”工控机；存在着极大的安全隐患，一旦损坏费用高昂，同时导致整个***难以正常工作，故障扩大。

因此，现在亟需一种车道控制器多串口短路检测电路，能够实时检测、但不影响“串口通讯”的检测电路，能够及时发现问题，提示、提醒***、使用、操作人员，及时采取措施，防止故障的扩大化。

实用新型内容

本实用新型提出一种车道控制器多串口短路检测电路，解决了现有技术中一旦外设、外部电路出现“短路”现象，极大可能“通过串口”烧毁计计算机的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：车道控制器多串口短路检测电路，包括振荡电路，所述振荡电路的输入端连接电源电路，所述振荡电路的输出端连接有计数电路，所述计数电路的输出端连接有选择开关电路，所述选择开关电路的输出端连接有放大电路，所述放大电路连接有串口信号的采集控制电路。

作为一种优选的实施方式，所述振荡电路包括一振荡器，所述振荡器的连接有第十一电阻、第十二电阻和第五十一电容的一端，所述第十一电阻、第十二电阻、第五十一电容的另一端相连接。

作为一种优选的实施方式，所述计数电路包括一二进制计数器，设置有8个数据接收端和8个数据发送端。

作为一种优选的实施方式，所述放大电路包括一绝对值放大器以及与所述绝对值放大器连接的隔离放大器，所述绝对值放大器的同相输入端通过第四十电阻连接第五十一电阻接入ADC信号，所述绝对值放大器的反相输入端通过第五十一电阻接入ADC信号，所述绝对值放大器的同相输入端连接模拟地端，所述绝对值放大器的反相输入端连接通过第五十二电阻、第五十三电阻分别连接第一二极管的负极、第二二极管的正极，第一二极管的正极、第二二极管的负极连接绝对值放大器的输出端，第一二极管的负极连接隔离放大器的正相输入端，第二二极管的正极通过第五十四电阻连接隔离放大器的反相输入端，隔离放大器的反相输入端与输出端之间连接有第五十五电阻，隔离放大器的输出端连接有第五十六电阻，绝对值放大器和隔离放大器连接有电源电压和模拟地端，隔离放大器的输出端通过第五十六电阻连接第五十晶振的一端，第五十晶振的另一端接模拟地端，第五十六电阻及第五十晶振还连接有ADC转换芯片的输入端，ADC转换芯片的输出端分别连接有第五十七电阻和第五十八电阻。

作为一种优选的实施方式，所述选择开关电路包括一三极管，所述三极管的基极和集电极分别连接有第四十电阻和第四十一电阻，所述三极管的集电极连接信号转换电路，所述三极管的发射极连接模拟地端。

作为一种优选的实施方式，所述电源电路包括直流电源转换器，所述直流电源转换器的输入端与接地端之间设置有第三晶振、第十电容和第十一电容，所述直流电源转换器的输出端与接地端之间设置有第五晶振和第十二电容。

作为一种优选的实施方式，所述采集控制电路包括四个光电耦合器：第三十七光电耦合器、第三十八光电耦合器、第三十九光电耦合器和第四十光电耦合器，第三十七光电耦合器的第一输入端通过第七电阻接入+5V电压，第二输入端连接有第二三极管的发射极，第二三极管的基极通过第四十三电阻连接振荡电路，第二三极管的集电极连接模拟地端，第三十七光电耦合器的输出端通过第四十四电阻连接电路电压；第三十八光电耦合器的第一输入端通过第八电阻接入+5V电压，第二输入端连接有第三三极管的发射极，第三三极管的基极通过第四十五电阻连接振荡电路，第三三极管的集电极连接模拟地端，第三十八光电耦合器的输出端通过第四十六电阻连接电路电压；第三十九光电耦合器的第一输入端通过第九电阻接入+5V电压，第三十九光电耦合器的第二输入端连接有第四三极管的发射极，第四三极管的基极通过第四十七电阻连接振荡电路，第四三极管的集电极连接模拟地端，第三十九光电耦合器的输出端通过第四十八电阻连接电路电压；第四十光电耦合器的第一输入端通过第十电阻接入+5V电压，第四十光电耦合器的第二输入端连接第五三极管的发射极，第五三极管的基极通过第四十九电阻连接振荡电路，第五三极管的集电极连接模拟地端，第四十光电耦合器的输出端通过第五十电阻连接电路电压。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：当串口通讯的电压为±15V～±9V之间，当电压低于±5V的时候，可能存在“短路”故障；发送端空闲状态，一般电压“-15V～-9V”之间，而接收端空闲状态“0V”；降“接收端”空闲电压调整到“-10V～-12V”之间，确保测试状态正常；本电路采用DC12V供电，通过DC变换器，产生DC-12V电源，从而满足驱动电路的电源、运算放大器电源、采集信号偏置电源；U35芯片是RC振荡器CMOS电路，采用简单的电阻、电容器，即可实现振荡，通过二进制计数器，驱动“八选一”模拟开关，选择对应的“串口”信号；二进制计数器，控制在“16进制”，连续扫描8个RXD信号端、8个TXD信号端；经过模拟开关选择的串口信号，经过“绝对值”放大器，进行整形，然后，通过“隔离放大器”变换，传输到“采集控制器”，进行ADC转换，判断是否存在故障隐患；正在“隔离放大”的信号与实际的对应关系，是通过四个“光电隔离”U37～U40实现，4位二进制数据，与“模拟接开关”同步，确保“模拟信号”、“采集信号”的对应关系。经过“隔离放大器”，能够将“绝对值方法”的采集信号转换到0～5V的单片机(或ADC芯片)的输入范围；绝对值放大器，能够降“串口”±12V的电位，转换成0～12V的电位，满足“单极性”输入的单片机ADC接口，或者ADC芯片。能够实时检测、但不影响“串口通讯”的检测电路，能够及时发现问题，提示、提醒***、使用、操作人员，及时采取措施，防止故障的扩大化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的电路框图；

图2为图1中振荡电路的电路图；

图3为图1中放大电路的电路图；

图4为图1中选择开关电路的电路图；

图5为图1中采集控制电路的电路图；

图6为图1中电源电路的电路图。

图中，R7-第七电阻；R8-第八电阻；R9-第九电阻；R10-第十电阻；R11-第十一电阻；R12-第十二电阻；R40-第四十电阻；R41-第四十一电阻；R42-第四十二电阻；R43-第四十三电阻；R44-第四十四电阻；R45-第四十五电阻；R46-第四十六电阻；R47-第四十七电阻；R48-第四十八电阻；R49-第四十九电阻；R50-第五十电阻；R51-第五十一电阻；R52-第五十二电阻；R53-第五十三电阻；R54-第五十四电阻；R55-第五十五电阻；R56-第五十六电阻；R57-第五十七电阻；R58-第五十八电阻；U37-第三十七光电耦合器；U38-第三十八光电耦合器；U39-第三十九光电耦合器；U40-第四十光电耦合器；D1-第一二极管；D2-第二二极管；C3-第三晶振；C5-第五晶振；C10-第十电容；C11-第十一电容；C12-第十二电容；C50-第五十晶振；C51-第五十一电容；Q1-第一三极管；Q2-第二三极管；Q3-第三三极管；Q4-第四三极管；Q5-第五三极管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图6所示，本车道控制器多串口短路检测电路，包括振荡电路，所述振荡电路的输入端连接电源电路，所述振荡电路的输出端连接有计数电路，所述计数电路的输出端连接有选择开关电路，所述选择开关电路的输出端连接

有放大电路，所述放大电路连接有串口信号的采集控制电路。

所述振荡电路包括一振荡器，所述振荡器的连接有第十一电阻R11、第十二电阻R12和第五十一电容C51的一端，所述第十一电阻R11、第十二电阻R12、第五十一电容C51的另一端相连接。

所述计数电路包括一二进制计数器，设置有8个数据接收端和8个数据发送端。

所述放大电路包括一绝对值放大器以及与所述绝对值放大器连接的隔离放大器，所述绝对值放大器的同相输入端通过第四十电阻R40连接第五十一电阻R51接入ADC信号，所述绝对值放大器的反相输入端通过第五十一电阻R51接入ADC信号，所述绝对值放大器的同相输入端连接模拟地端，所述绝对值放大器的反相输入端连接通过第五十二电阻R52、第五十三电阻R53分别连接第一二极管D1的负极、第二二极管D2的正极，第一二极管D1的正极、第二二极管D2的负极连接绝对值放大器的输出端，第一二极管D1的负极连接隔离放大器的正相输入端，第二二极管D2的正极通过第五十四电阻R54连接隔离放大器的反相输入端，隔离放大器的反相输入端与输出端之间连接有第五十五电阻R55，隔离放大器的输出端连接有第五十六电阻R56，绝对值放大器和隔离放大器连接有电源电压和模拟地端，隔离放大器的输出端通过第五十六电阻R56连接第五十晶振C50的一端，第五十晶振C50的另一端接模拟地端，第五十六电阻R56及第五十晶振C50还连接有ADC转换芯片的输入端，ADC转换芯片的输出端分别连接有第五十七电阻R57和第五十八电阻R58。

所述选择开关电路包括第一一三极管，所述三极管的基极和集电极分别连接有第四十电阻R40和第四十一电阻R41，所述第一三极管Q1的集电极连接信号转换电路，所述第一三极管Q1的发射极连接模拟地端。

所述电源电路包括直流电源转换器，所述直流电源转换器的输入端与接地端之间设置有第三晶振C3、第十电容C10和第十一电容C11，所述直流电源转换器的输出端与接地端之间设置有第五晶振C5和第十二电容C12。

所述采集控制电路包括四个光电耦合器：第三十七光电耦合器U37、第三十八光电耦合器U38、第三十九光电耦合器U39和第四十光电耦合器U40，第三十七光电耦合器U37的第一输入端通过第七电阻R7接入+5V电压，第二输入端连接有第二三极管Q2的发射极，第二三极管Q2的基极通过第四十三电阻R43连接振荡电路，第二三极管Q2的集电极连接模拟地端，第三十七光电耦合器U37的输出端通过第四十四电阻R44连接电路电压；第三十八光电耦合器U38的第一输入端通过第八电阻R8接入+5V电压，第二输入端连接有第三三极管Q3的发射极，第三三极管Q3的基极通过第四十五电阻R45连接振荡电路，第三三极管Q3的集电极连接模拟地端，第三十八光电耦合器U38的输出端通过第四十六电阻R46连接电路电压；第三十九光电耦合器U39的第一输入端通过第九电阻R9接入+5V电压，第三十九光电耦合器U39的第二输入端连接有第四三极管Q4的发射极，第四三极管Q4的基极通过第四十七电阻R47连接振荡电路，第四三极管Q4的集电极连接模拟地端，第三十九光电耦合器U39的输出端通过第四十八电阻R48连接电路电压；第四十光电耦合器U40的第一输入端通过第十电阻R10接入+5V电压，第四十光电耦合器U40的第二输入端连接第五三极管Q5的发射极，第五三极管Q5的基极通过第四十九电阻R49连接振荡电路，第五三极管Q5的集电极连接模拟地端，第四十光电耦合器U40的输出端通过第五十电阻R50连接电路电压。

该车道控制器多串口短路检测电路的工作原理是：利用RC振荡器CMOS电路，采用简单的电阻、电容器，即可实现振荡，通过二进制计数器，驱动“八选一”模拟开关，选择对应的“串口”信号。二进制计数器，控制在“16进制”，连续扫描8个RXD信号端、8个TXD信号端；经过模拟开关选择的串口信号，经过“绝对值”放大器，进行整形，然后，通过“隔离放大器”变换，传输到“采集控制器”，进行ADC转换，判断是否存在故障隐患；正在“隔离放大”的信号与实际的对应关系，是通过四个“光电隔离”U37～U40实现，4位二进制数据，与“模拟接开关”同步，确保“模拟信号”、“采集信号”的对应关系。经过“隔离放大器”，能够将“绝对值方法”的采集信号转换到0～5V的单片机(或ADC芯片)的输入范围；绝对值放大器，能够降“串口”±12V的电位，转换成0～12V的电位，以便满足“单极性”输入的单片机ADC接口，或者ADC芯片，本实用新型能够实时检测、但不影响“串口通讯”的检测电路，能够及时发现问题，提示、提醒***、使用、操作人员，及时采取措施，防止故障的扩大化。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种车道控制器多串口短路检测电路，其特征在于，包括振荡电路，所述振荡电路的输入端连接电源电路，所述振荡电路的输出端连接有计数电路，所述计数电路的输出端连接有选择开关电路，所述选择开关电路的输出端连接有放大电路，所述放大电路连接有串口信号的采集控制电路。

2.根据权利要求1所述的车道控制器多串口短路检测电路，其特征在于，所述振荡电路包括一振荡器，所述振荡器连接有第十一电阻、第十二电阻和第五十一电容的一端，所述第十一电阻、第十二电阻、第五十一电容的另一端相连接。

3.根据权利要求1所述的车道控制器多串口短路检测电路，其特征在于，所述计数电路包括一二进制计数器，设置有8个数据接收端和8个数据发送端。

4.根据权利要求1所述的车道控制器多串口短路检测电路，其特征在于，所述放大电路包括一绝对值放大器以及与所述绝对值放大器连接的隔离放大器，所述绝对值放大器的同相输入端通过第四十电阻连接第五十一电阻接入ADC信号，所述绝对值放大器的反相输入端通过第五十一电阻接入ADC信号，所述绝对值放大器的同相输入端连接模拟地端，所述绝对值放大器的反相输入端通过第五十二电阻、第五十三电阻分别连接第一二极管的负极、第二二极管的正极，第一二极管的正极、第二二极管的负极连接绝对值放大器的输出端，第一二极管的负极连接隔离放大器的正相输入端，第二二极管的正极通过第五十四电阻连接隔离放大器的反相输入端，隔离放大器的反相输入端与输出端之间连接有第五十五电阻，隔离放大器的输出端连接有第五十六电阻，绝对值放大器和隔离放大器连接有电源电压和模拟地端，隔离放大器的输出端通过第五十六电阻连接第五十晶振的一端，第五十晶振的另一端接模拟地端，第五十六电阻及第五十晶振还连接有ADC转换芯片的输入端，ADC转换芯片的输出端分别连接有第五十七电阻和第五十八电阻。

5.根据权利要求1所述的车道控制器多串口短路检测电路，其特征在于，所述选择开关电路包括一三极管，所述三极管的基极和集电极分别连接有第四十电阻和第四十一电阻，所述三极管的集电极连接信号转换电路，所述三极管的发射极连接模拟地端。

6.根据权利要求1所述的车道控制器多串口短路检测电路，其特征在于，所述电源电路包括直流电源转换器，所述直流电源转换器的输入端与接地端之间设置有第三晶振、第十电容和第十一电容，所述直流电源转换器的输出端与接地端之间设置有第五晶振和第十二电容。

7.根据权利要求1所述的车道控制器多串口短路检测电路，其特征在于，所述采集控制电路包括四个光电耦合器：第三十七光电耦合器、第三十八光电耦合器、第三十九光电耦合器和第四十光电耦合器，第三十七光电耦合器的第一输入端通过第七电阻接入+5V电压，第二输入端连接有第二三极管的发射极，第二三极管的基极通过第四十三电阻连接振荡电路，第二三极管的集电极连接模拟地端，第三十七光电耦合器的输出端通过第四十四电阻连接电路电压；第三十八光电耦合器的第一输入端通过第八电阻接入+5V电压，第二输入端连接有第三三极管的发射极，第三三极管的基极通过第四十五电阻连接振荡电路，第三三极管的集电极连接模拟地端，第三十八光电耦合器的输出端通过第四十六电阻连接电路电压；第三十九光电耦合器的第一输入端通过第九电阻接入+5V电压，第三十九光电耦合器的第二输入端连接有第四三极管的发射极，第四三极管的基极通过第四十七电阻连接振荡电路，第四三极管的集电极连接模拟地端，第三十九光电耦合器的输出端通过第四十八电阻连接电路电压；第四十光电耦合器的第一输入端通过第十电阻接入+5V电压，第四十光电耦合器的第二输入端连接第五三极管的发射极，第五三极管的基极通过第四十九电阻连接振荡电路，第五三极管的集电极连接模拟地端，第四十光电耦合器的输出端通过第五十电阻连接电路电压。