專利名稱：串行通訊端口電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通訊端口電路，尤其涉及一種串行通訊端口電平轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，借助計算機來控制電氣產(chǎn)品的方式逐漸盛行，而控制方式常通過通訊接口(例，串行通訊端口RS-232等)來進行數(shù)據(jù)或命令的傳輸，以控制電氣產(chǎn)品，并且為了避免計算機端或電氣產(chǎn)品端因故障而影響另一端的設(shè)備，研發(fā)人員會加入隔離電路的設(shè)計，以避免故障引起的損害擴大，舉例來說，在變頻器的控制電路中，也常使用到這類的隔離電路，其原因在于避免當(dāng)電源端或負(fù)載端發(fā)生短路故障時，借助隔離電路來降低損害，并且若兩個串行設(shè)備直接相連時，由于相隔一段遙遠(yuǎn)距離，使兩者的接地電壓不平衡，因此產(chǎn)生的不平衡電流在兩個串行設(shè)備間引起接地回路(Groundloop)，而形成的電能足以對串行設(shè)備造成損害，在此情況下，可使用隔離保護電路來完全隔離兩邊的通訊端口，一般來說，串行通訊端口RS-232沒有提供電源，所以在變頻器的控制電路中，常使用一個隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器(Isolated DC-DC Converter)提供一個全隔離電源供串行通訊端口端的隔離模塊使用，由于串行通訊端口端的控制信號與變頻器端的控制信號，具有不同的電壓電平，所以需通過一電平轉(zhuǎn)換IC，將計算機的串行通訊端口端與變頻器端的電壓電平統(tǒng)一，以進行信號傳輸及控制作業(yè)，然而這種隔離電路的設(shè)計，至少需要DC-DC轉(zhuǎn)換器及電平轉(zhuǎn)換IC的組成，其電路成本較高，因此，如何能達到簡化電路設(shè)計并降低電路成本，成為研究人員待解決問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于先前技術(shù)存在的缺陷與無法解決的問題，本發(fā)明提出一種串行通訊端口電路，借助拾取串行通訊端口的腳位信號，以提供隔離模塊所需的電壓源，藉以簡化通訊端口電路設(shè)計，達到簡化電路設(shè)計并降低電路成本。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的串行通訊端口電路中，包含有下列模塊第一串行通訊端口、第二串行通訊端口及隔離模塊。
第一串行通訊端口，具有數(shù)個通訊腳位，用以進行交握式通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸。
第二串行通訊端口，與第一串行通訊端口進行交握式通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸。
隔離模塊，連接于第一串行通訊端口與第二串行通訊端口之間，用以分隔兩串行通訊端口，使其電流信號無法通過隔離模塊至彼此。
另外，本發(fā)明提供一種串行通訊端口電路隔離電源取得方法，包含有下列步驟拾取第一串行通訊端口的DTR與TXD的腳位信號；分別連接第一串行通訊端口的DTR與TXD腳位至隔離模塊；于串行通訊端口準(zhǔn)備通訊時，DTR腳位輸出一高電平信號，以提供隔離模塊所需的電壓源；于第一串行通訊端口傳送數(shù)據(jù)時，TXD腳位輸出高電平信號，以提供隔離模塊所需的電壓源。
借助這種串行通訊端口電路，利用串行通訊端口于通訊時，其通訊端口的腳位信號形成的電壓電平，提供隔離模塊所需的電源，以簡化通訊端口電路設(shè)計，藉以達到簡化電路設(shè)計并降低電路成本。
以上的關(guān)于本發(fā)明內(nèi)容的說明及以下的實施例的說明用以示范與解釋本發(fā)明的原理；有關(guān)本發(fā)明的特征與實作，茲配合附圖作最佳實施例詳細(xì)說明如下。


圖1為本發(fā)明所提供的串行通訊端口電路的系統(tǒng)方框圖；圖2為本發(fā)明所提供的串行通訊端口電路的電路圖；圖3為本發(fā)明所提供的串行通訊端口電路隔離電源取得方法的流程圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下1第一節(jié)點 10 第一串行通訊端口101 計算機端串行通訊端口TXD腳位102 計算機端串行通訊端口DTR腳位
103 計算機端串行通訊端口RXD腳位104 計算機端串行通訊端口GND腳位2第二節(jié)點 20 隔離模塊3第三節(jié)點 30 第二串行通訊端口301 變頻器端串行通訊端口RXD腳位302 變頻器端串行通訊端口TXD腳位303 變頻器端串行通訊端口GND腳位4第四節(jié)點 5第五節(jié)點C1 第一電容 C2 第二電容D1 第一二極管 D2 第二二極管OC1 第一光耦合晶體管開關(guān) OC2 第二光耦合晶體管開關(guān)R1 第一電阻 R2 第二電阻R3 第三電阻 R4 第四電阻R5 第五電阻 R6 第六電阻T1 第一光耦合晶體管開關(guān)OC1的發(fā)光二極管P極端T2 第一光耦合晶體管開關(guān)OC1的發(fā)光二極管N極端T3 第一光耦合晶體管開關(guān)OC1的晶體管端點T4 第一光耦合晶體管開關(guān)OC1的晶體管端點T5 第二光耦合晶體管開關(guān)OC2的發(fā)光二極管P極端T6 第二光耦合晶體管開關(guān)OC2的發(fā)光二極管N極端T7 第二光耦合晶體管開關(guān)OC2的晶體管端點T8 第二光耦合晶體管開關(guān)OC2的晶體管端點步驟400 拾取第一串行通訊端口的DTR及TXD腳位信號步驟405 分別連接第一串行通訊端口的DTR與TXD腳位至隔離模塊步驟410 于串行通訊端口準(zhǔn)備通訊時，DTR腳位輸出一高電平信號，以提供隔離模塊所需的電壓源步驟415 于第一串行通訊端口傳送數(shù)據(jù)時，TXD腳位輸出一高電平信號，以提供隔離模塊所需的電壓源
具體實施例方式
本發(fā)明借助計算機與變頻器進行交握式通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)做例子說明，請參照圖1，圖1為本發(fā)明串行通訊端口電路的系統(tǒng)方框圖，包含有第一串行通訊端口10，隔離模塊20及第二串行通訊端口30。
首先，先就串行通訊端口的腳位作一說明DCD(Data Carrier Detect)，數(shù)據(jù)載波偵測；RXD(Received Data)，數(shù)據(jù)接收端；TXD(Transmit Data)，數(shù)據(jù)傳送端；DTR(Data Terminal Ready)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳送端，屬于輸出信號；GND(Ground)，接地端；DSR(Data Set Ready)，接收端已經(jīng)準(zhǔn)備好接收信號，屬于輸入信號；RTS(Request to Send)，向?qū)Ψ揭髠魉蛿?shù)據(jù)，屬于輸出信號；CTS(Clear to Send)，清除已傳送數(shù)據(jù)，屬于輸入信號；RI(Ring Indicator)，響鈴偵測。
第一串行通訊端口10，具有數(shù)個通訊腳位，設(shè)置于計算機端，用以進行交握式通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)，提供計算機與變頻器通訊時所需的通訊接口，可由RS-232串行傳輸接口組成，而基本的串行傳輸通訊至少需使用到RXD、TXD與GND腳位，以進行交握式通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)。
隔離模塊20，其一端與第一串行通訊端口10連接，用以分隔兩串行通訊端口，使其電流信號無法通過隔離模塊20至彼此，具有信號輸入端與信號輸出端，且信號輸入端與信號輸出端彼此非電性連接，其中隔離模塊20可由光耦合晶體管開關(guān)組成，其輸入信號端與信號輸出端之間借助光的形式傳遞信號，由于信號輸入端與信號輸出端彼此非電性連接，因此，當(dāng)連接于隔離模塊20一端的串行通訊端口發(fā)生故障時，隔離模塊20可隔離故障端以避免故障端損害連接于隔離模塊20另一端的串行通訊端口。
第二串行通訊端口30，具有數(shù)個通訊腳位，設(shè)置于變頻器端，連接于隔離模塊20的另一端，藉以與第一通訊端口10進行該交握式通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)，提供變頻器與計算機通訊時所需的通訊接口，可由RS-232串行傳輸接口組成，而基本的串行傳輸通訊至少需使用到RXD、TXD與GND腳位，以進行交握式通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)。
其中，當(dāng)串行通訊端口準(zhǔn)備進行交握式通訊(Handshaking)時，量測DTR的腳位，會得到一個高電平信號(約+10伏特)，而量測計算機端的TXD腳位，在待機狀態(tài)(即無傳送數(shù)據(jù))時，會得到一個低電平信號(約-10伏特)，因此借助DTR的腳位與TXD腳位分別形成一正電壓電平與一負(fù)電壓電平，并利用此正、負(fù)電壓電平分別提供隔離模塊20所需的電源與第一串行通訊端口10的RXD腳位103的低電平信號。
請參照圖2，圖2為本發(fā)明所提供的串行通訊端口電路的電路圖，包含有計算機端串行通訊端口TXD腳位101、計算機端串行通訊端口DTR腳位102、計算機端串行通訊端口RXD腳位103、計算機端串行通訊端口GND腳位104、變頻器端串行通訊端口RXD腳位301及變頻器端串行通訊端口TXD腳位302、第一光耦合晶體管開關(guān)OC1、第二光耦合晶體管開關(guān)OC2、第一電容C1、第二電容C2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4第五電阻R5、第六電阻R6，其中二極管用以防止電流逆流，電容用以提供穩(wěn)壓作用，電阻用以提供限流作用。
首先，計算機端串行通訊端口TXD腳位101連接至節(jié)點1，第一光耦合晶體管開關(guān)OC1的發(fā)光二極管P極端T1與節(jié)點1之間連接有第三電阻R3，第一光耦合晶體管開關(guān)OC1的發(fā)光二極管N極端T2連接至計算機端串行通訊端口GND腳位104，第一光耦合晶體管開關(guān)OC1的晶體管端點T3連接至第五節(jié)點5，正5伏特電壓源經(jīng)由第四電阻R4與變頻器串行通訊端口RXD腳位301連接至第五節(jié)點5，第一光耦合晶體管開關(guān)OC1的晶體管端點T4連接至變頻器端串行通訊端口GND腳位303，以上形成計算機端與變頻器端交握式通訊的其中一回路。
節(jié)點1與節(jié)點4之間連接有第一電阻R1與第一二極管D1，第一二極管D1的P極連接至第四節(jié)點4，其N極連接至第一電阻R1一端，第一電阻R1另一端與第一節(jié)點1連接，計算機端串行通訊端口DTR腳位102與第二電阻R2的一端連接，第二電阻R2的另一端連接至第二二極管D2的P極，其N極連接至第二節(jié)點2，第二光耦合晶體管開關(guān)OC2的晶體管端點T7連接至第二節(jié)點2，第二光耦合晶體管開關(guān)OC2的晶體管端點T8連接至第三節(jié)點3，而第三節(jié)點3與第四節(jié)點4間連接有第五電阻R5，第二電容C2的一端接第四節(jié)點4，其另一端接計算機端的地，計算機端串行通訊端口RXD腳位103連接至第三節(jié)點3，第一電容C1的一端連接第二節(jié)點2，其另一端接至計算機端的地，第二光耦合晶體管開關(guān)OC2的發(fā)光二極管P極端T5經(jīng)由第六電阻R6與正5伏特電源連接，其N極端T6連接至變頻器串行通訊端口TXD腳位302，以上形成計算機端與變頻器端交握式通訊的另一回路。
接下來，通訊端口電路的動作說明如下在一般待機狀態(tài)時，計算機端串行通訊端口TXD腳位101與RXD腳位103為一低電平信號，而變頻器端串行通訊端口RXD腳位301與TXD腳位302為一個高電平信號。
當(dāng)計算機端要傳送數(shù)據(jù)時，即計算機端串行通訊端口TXD腳位101為一個高電平信號，因此，電流(圖中未示)流過第三電阻R3與第一光耦合晶體管開關(guān)OC1的發(fā)光二極管到計算機端串行通訊端口GND腳位104，使第一光耦合晶體管開關(guān)OC1的發(fā)光二極管發(fā)光，并使第一光耦合晶體管開關(guān)OC1的晶體管導(dǎo)通(ON)，因此，變頻器端串行通訊端口RXD腳位301呈現(xiàn)一低電平狀態(tài)，此時變頻器判斷為邏輯“1”。
接下來，當(dāng)計算機端沒有要傳送數(shù)據(jù)時，即計算機端串行通訊端口TXD腳位101為一個低電平信號，第一光耦合晶體管開關(guān)OC1的晶體管不導(dǎo)通(OFF)，這會使變頻器端串行通訊端口RXD腳位301呈現(xiàn)一高電平狀態(tài)，此時變頻器判斷為邏輯“0”，另外，計算機端串行通訊端口的RXD腳位103也因為第一二極管D1的導(dǎo)通，而呈現(xiàn)低電平狀態(tài)。
而當(dāng)變頻器端要傳送數(shù)據(jù)時，即變頻器串行通訊端口TXD腳位302為一個低電平信號，因此，電流(圖中未示)流過第六電阻R6與第二光耦合晶體管開關(guān)OC2的發(fā)光二極管，使第二光耦合晶體管開關(guān)OC2的發(fā)光二極管發(fā)光，并使第二光耦合晶體管開關(guān)OC2的晶體管導(dǎo)通(ON)，而當(dāng)計算機端與變頻器端準(zhǔn)備進行交握式通訊時，計算機端串行通訊端口DTR腳位102呈現(xiàn)一高電平狀態(tài)，使電流(圖中未示)流經(jīng)第二電阻R2、第二二極管D2、第二光耦合晶體管開關(guān)OC2的晶體管至計算機端串行通訊端口RXD腳位103，因此，計算機端串行通訊端口RXD腳位103呈現(xiàn)一高電平狀態(tài)，而計算機端對于電平判斷為高電平信號其邏輯定義為“0”，低電平信號其邏輯定義為“1”，如此，計算機端串行通訊端口RXD腳位103的高電平信號與低電平信號均可由計算機端獲得，藉以取代電平轉(zhuǎn)換器的作用。
接下來，當(dāng)變頻器端沒有要傳送數(shù)據(jù)時，即變頻器端串行通訊端口TXD腳位302為一個高電平信號，第二光耦合晶體管開關(guān)OC2的晶體管不導(dǎo)通(OFF)，這會使計算機端串行通訊端口RXD腳位103呈現(xiàn)一低電平狀態(tài)，而計算機端對于低電平判斷為邏輯“1”。
如此，即可完成計算機端與變頻器端交握式通訊，其中，二極管開關(guān)可更換為齊納二極管或其它種類二極管，其主要目的在防止電流逆流，而電容作用為穩(wěn)壓，藉以提升電壓電平的穩(wěn)定性。
請參照圖3，圖3為本發(fā)明的串行通訊端口電路隔離電源取得方法的流程圖，首先，拾取第一串行通訊端口的DTR及TXD的腳位信號(步驟400)；分別連接第一串行通訊端口的DTR與TXD腳位至隔離模塊(步驟405)；于串行通訊端口準(zhǔn)備通訊時，DTR腳位輸出一高電平信號，以提供隔離模塊所需的電壓源(步驟410)；于第一串行通訊端口傳送數(shù)據(jù)時，TXD腳位輸出高電平信號，以提供隔離模塊所需的電壓源(步驟415)。
借助這種串行通訊端口電路，利用拾取串行通訊端口于通訊時的腳位信號，提供隔離模塊所需的電壓源，可省去一個隔離電源轉(zhuǎn)換器與一個電平轉(zhuǎn)換器的電子零件，藉以簡化通訊電路設(shè)計，達到簡化電路設(shè)計并降低電路成本的目的。
雖然本發(fā)明以前述的較佳實施例揭示如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作一些的更動與潤飾。
權(quán)利要求
1.一種串行通訊端口電路，該電路包含一第一串行通訊端口，用以進行一交握式通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸；一第二串行通訊端口，用以與該第一通訊端口進行該交握式通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸；以及一隔離模塊，連接于該第一串行通訊端口與該第二串行通訊端口之間，用以分隔該第一串行通訊端口與該第二串行通訊端口的電流信號，使兩串行通訊端口的該電流信號無法通過該隔離模塊至彼此；其中該第一串行通訊端口依據(jù)該數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)的狀態(tài)，其腳位信號分別形成一高電平電壓信號與一低電平電壓信號，并輸出該高電平電壓信號至該隔離模塊，以提供該隔離模塊所需的電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串行通訊端口電路，其中該隔離模塊包含有一個以上的光耦合晶體管開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串行通訊端口電路，其中該第一串行通訊端口的該腳位信號包含有數(shù)據(jù)傳送端TXD、數(shù)據(jù)接收端RXD、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳送端DTR及接地端GND腳位信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的串行通訊端口電路，其中該第一串行通訊端口準(zhǔn)備進行該數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)時，該數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳送端DTR形成該高電平電壓信號，并借助該隔離模塊連接至該數(shù)據(jù)接收端RXD。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的串行通訊端口電路，其中該第一串行通訊端口無進行該數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)時，該數(shù)據(jù)傳送端TXD形成該低電平電壓信號，并且該數(shù)據(jù)傳送端TXD連接至該數(shù)據(jù)接收端RXD。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的串行通訊端口電路，其中該第一串行通訊端口進行該數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)時，該數(shù)據(jù)傳送端TXD形成該高電平電壓信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串行通訊端口電路，其中還包含一二極管開關(guān)電路，用以阻隔逆電流，以保護該第一串行通訊端口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的串行通訊端口電路，其中該二極管開關(guān)電路還包含有一第一節(jié)點與一第四節(jié)點之間連接一第一電阻與一第一二極管，該第一二極管的P極連接至該第四節(jié)點，其N極連接至該第一電阻一端，該第一電阻另一端與該第一節(jié)點連接；該數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳送端DTR與一第二電阻的一端連接，該第二電阻的另一端連接至一第二二極管的P極，其N極連接至一第二節(jié)點。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的串行通訊端口電路，其中該二極管開關(guān)電路的該第一二極管開關(guān)為齊納二極管。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的串行通訊端口電路，其中該二極管開關(guān)電路還包含有一第一電容，其一端連接該第二節(jié)點，另一端接至該第一串行通訊端口的接地端。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的串行通訊端口電路，其中該二極管開關(guān)電路還包含有一第三節(jié)點，其與該第四節(jié)點之間連接有一第五電阻，以及一第二電容，其一端接至該第四節(jié)點，另一端接至該第一串行通訊端口的接地端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種串行通訊端口電路，該電路包含一第一串行通訊端口；一第二串行通訊端口，與該第一通訊端口進行該交握式通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸；一隔離模塊，連接于該第一串行通訊端口與該第二串行通訊端口之間，分隔該第一串行通訊端口與該第二串行通訊端口的電流信號，使兩串行通訊端口的該電流信號無法通過該隔離模塊至彼此。于計算機端與負(fù)載端的串行通訊端口準(zhǔn)備進行交握式通訊時，拾取計算機串行通訊端口的傳送端DTR與數(shù)據(jù)傳送端TXD腳位信號，藉以提供通訊電路中隔離模塊所需的隔離電源，以解決原先通訊端口電路中需要隔離電源與電平轉(zhuǎn)換IC的問題，達到簡化電路設(shè)計并降低電路成本的目的。
文檔編號G06F13/42GK1734435SQ20041005770
公開日2006年2月15日 申請日期2004年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月11日
發(fā)明者李憲忠 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司