本發(fā)明涉及一種通訊轉(zhuǎn)換裝置，具體是一種usb轉(zhuǎn)rs-485有源隔離轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

串口通信是指外部設(shè)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(yuǎn)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。

串口是計算機上一種比較通用的設(shè)備通信協(xié)議，串口同時也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)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(shè)備和計算機上并沒有設(shè)置串口，為了在沒有串口只有usb口的計算機、外部設(shè)備、智能儀器之間通信，我們必須先將通信信號作轉(zhuǎn)換。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種支持usb轉(zhuǎn)rs-485半雙工通訊模式的usb轉(zhuǎn)rs-485有源隔離轉(zhuǎn)換器，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種usb轉(zhuǎn)rs-485有源隔離轉(zhuǎn)換器，包括隔離前端、隔離后端和驅(qū)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(zhuǎn)換芯片，信號轉(zhuǎn)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。

作為本發(fā)明再進一步的方案：驅(qū)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換芯片u11的15腳，信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換芯片u11的18腳、信號轉(zhuǎn)換芯片u11的21腳、信號轉(zhuǎn)換芯片u11的22腳、信號轉(zhuǎn)換芯片u11的23腳、信號轉(zhuǎn)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y1一端和信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換芯片u11的27腳，信號轉(zhuǎn)換芯片u11的20腳分別連接信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換芯片u11的6腳，電阻r21連接信號轉(zhuǎn)換芯片u11的13腳，電阻r22連接信號轉(zhuǎn)換芯片u11的14腳；

信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fù)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。

上述usb轉(zhuǎn)rs-485有源隔離轉(zhuǎn)換器的工作方法，包括：數(shù)據(jù)發(fā)送時，當(dāng)數(shù)據(jù)從usb端口發(fā)出后，前端usb信號轉(zhuǎn)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。數(shù)據(jù)接收時，默認(rèn)狀態(tài)通過電阻r17上來置高，調(diào)節(jié)成接收狀態(tài)，當(dāng)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(zhuǎn)換電路從rs-485總線端傳輸?shù)絬sb端口。

與現(xiàn)有技術(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(luò)，將通信距離拉長到1.2km。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中驅(qū)動電路連接圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本專利的技術(shù)方案作進一步詳細(xì)地說明。

請參閱圖1-2，一種usb轉(zhuǎn)rs-485有源隔離轉(zhuǎn)換器，包括隔離前端、隔離后端和驅(qū)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(zhuǎn)換芯片，信號轉(zhuǎn)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。

隔離前端通過信號轉(zhuǎn)換芯片u11實現(xiàn)usb信號的轉(zhuǎn)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。

驅(qū)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換芯片u11的15腳，信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換芯片u11的18腳、信號轉(zhuǎn)換芯片u11的21腳、信號轉(zhuǎn)換芯片u11的22腳、信號轉(zhuǎn)換芯片u11的23腳、信號轉(zhuǎn)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y1一端和信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換芯片u11的27腳，信號轉(zhuǎn)換芯片u11的20腳分別連接信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換芯片u11的6腳，電阻r21連接信號轉(zhuǎn)換芯片u11的13腳，電阻r22連接信號轉(zhuǎn)換芯片u11的14腳。

信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fù)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。

數(shù)據(jù)發(fā)送時，當(dāng)數(shù)據(jù)從usb端口發(fā)出后，前端usb信號轉(zhuǎn)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。

數(shù)據(jù)接收時，默認(rèn)狀態(tài)通過電阻r17上來置高，調(diào)節(jié)成接收狀態(tài)，當(dāng)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(zhuǎn)換電路從rs-485總線端傳輸?shù)絬sb端口。

本發(fā)明適用于中控機之間，主控機和外部設(shè)備之間的通信，可廣泛應(yīng)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)。

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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(luò)，將通信距離拉長到1.2km。

上面對本專利的較佳實施方式作了詳細(xì)說明，但是本專利并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下作出各種變化。