專利名稱：自動流向控制裝置、控制方法及其應用的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種串口轉(zhuǎn)換器及信號轉(zhuǎn)換方法，尤其是指在RS-485/422接口中的自動流向控制裝置、控制方法及其應用的電路。
背景技術(shù)：
RS-422與RS-485是串行數(shù)據(jù)接口標準。其中，RS-422與RS-485都可支持多個節(jié)點，因此可構(gòu)成總線型的網(wǎng)絡。由RS-485/422構(gòu)建網(wǎng)絡時，總線上并聯(lián)多個RS-485/422設備進行通信。RS-485/422構(gòu)成的網(wǎng)絡可廣泛應用于過程控制系統(tǒng)、遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、小區(qū)門禁系統(tǒng)、智能大廈、實驗室自動化等領(lǐng)域。
對于RS-422網(wǎng)絡，為全雙工方式，總線上只有一臺主機(Master)，其它為從機。當主機發(fā)送數(shù)據(jù)到總線時，從機同時從總線上接收數(shù)據(jù)；當從機通過總線上傳數(shù)據(jù)到主機時，同一個時刻只能有一臺從機上傳數(shù)據(jù)，其他從機必須釋放總線上傳數(shù)據(jù)控制權(quán)，否則出現(xiàn)總線競爭，造成總線癱瘓，無法通信。
對于RS-485網(wǎng)絡，為半雙工方式，總線上允許有多臺主機，同一個時刻也只能有一臺RS-485主機或從機發(fā)送數(shù)據(jù)，其它主機或從機處于接收狀態(tài)。因此在每次通信前必須先設置收發(fā)控制，發(fā)送完數(shù)據(jù)后必須釋放總線控制權(quán)。
RS-485/422接口芯片包含兩個控制引腳/RE和DE引腳。/RE為接收使能端口，低電平有效；DE為發(fā)送使能端口，高電平有效。發(fā)送數(shù)據(jù)時先置DE為高電平，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后必須置DE為低電平，否則總線數(shù)據(jù)一直跟隨RS-485/422接口芯片的輸入端，總線處于被占用狀態(tài)，其他設備發(fā)送的數(shù)據(jù)便會丟失。
目前，RS-485/422傳輸數(shù)據(jù)時，多采用以下兩種方法進行數(shù)據(jù)流向控制一種是利用與相連的前級電路進行控制，如利用RS-232接口芯片端的DTR引腳信號接入RS-485/422的DE端，并通過軟件控制RS-485/422接口芯片的DE端的高低電平，從而完成數(shù)據(jù)流向控制。此方法用到RS-232的DTR引腳，勢必需要相應的加入一個信號線，使電路繁復，且同時增加了軟件開銷。
另一種是增加一微處理器，對數(shù)據(jù)處理和分析，并輸出一信號控制RS-485/422接口芯片的DE端，以完成數(shù)據(jù)流向控制。此方法由于增加了微處理器，提高了成本，且使硬件電路和調(diào)試變復雜化。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種自動流向控制裝置、控制方法及其應用的電路，以實現(xiàn)可以根據(jù)輸入信號自動的對RS-485/422接口芯片進行流向控制，不需要引入微處理器，不需要前級電路進行控制。
本發(fā)明提供的自動流向控制裝置，包括與非施密特觸發(fā)器、充電延遲電路，其中，與非施密特觸發(fā)器第一輸入端用于接收輸入信號；與非施密特觸發(fā)器第二輸入端串連所述充電延遲電路后與第一輸入端相連，接收輸入信號；與非施密特觸發(fā)器輸出端用于輸出控制信號。
其中，所述充電延遲電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、電容C、二極管D；R1、R2及與非施密特觸發(fā)器第一輸入端相連；R2的另一端與二極管D正極相連；二極管D負極與R1的另一端、電容C相連，且接至與非施密特觸發(fā)器第二輸入端；電容C的另一端接地，且，R1值大于R2的值。
其中，所述的自動流向控制裝置波特率從300～115200bps自適應。
本發(fā)明提供的相應的自動流向控制方法包括在發(fā)送空閑期間，輸入信號保持為高電平自動流向控制裝置輸出低電平；當輸入信號輸入一低電平時，自動流向控制裝置即刻輸出高電平；當輸入信號由低電平跳變?yōu)楦唠娖綍r，自動流向控制裝置在短暫時刻維持輸出高電平；在所述短暫時刻后，自動流向控制裝置輸出低電平。
本發(fā)明提供的自動流向控制裝置應用于RS-485的電路，包括與非施密特觸發(fā)器、充電延遲電路；與非施密特觸發(fā)器第一輸入端用于接收同時輸入到RS-485的輸入信號；與非施密特觸發(fā)器第二輸入端串連所述充電延遲電路后與第一輸入端相連，接收輸入信號；與非施密特觸發(fā)器輸出端用于輸出控制信號，與RS-485的使能端口/RE、發(fā)送使能端口DE相連；RS-485連接總線的正向引腳A接上拉電阻，反向引腳B接下拉電阻。
其中，所述充電延遲電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、電容C、二極管D，其中，R1、R2及與非施密特觸發(fā)器第一輸入端相連；R2的另一端與二極管D正極相連；二極管D負極與R1的另一端、電容C相連，且接至與非施密特觸發(fā)器第二輸入端；電容C的另一端接地，且，R1值大于R2的值。
本發(fā)明提供的自動流向控制裝置應用于RS-422的電路，包括與非施密特觸發(fā)器、充電延遲電路；與非施密特觸發(fā)器第一輸入端用于接收同時輸入到RS-422的輸入信號；與非施密特觸發(fā)器第二輸入端串連所述充電延遲電路后與第一輸入端相連，接收輸入信號；與非施密特觸發(fā)器輸出端用于輸出控制信號，與RS-422的發(fā)送使能端口DE相連；RS-422的使能端口/RE接地；RS-422連接總線的正向端Y接上拉電阻，反向端Z接下拉電阻。
其中，所述充電延遲電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、電容C、二極管D；R1、R2及與非施密特觸發(fā)器第一輸入端相連；R2的另一端與二極管D正極相連；二極管D負極與R1的另一端、電容C相連，且接至與非施密特觸發(fā)器第二輸入端；電容C的另一端接地，且，R1值大于R2的值。
由上可以看出，本發(fā)明提供的自動流向控制電路，不需要引入微處理器，不需要前級電路進行控制。本發(fā)明的自動流向控制電路，對于接收和發(fā)送兩個信號，無需外加收發(fā)控制信號，即可完成RS-485/422與RS-232等信號的轉(zhuǎn)換。不僅減少軟件開銷，而且波特率3 00～11 5200bps自適應、硬件電路簡單。大大降低了用戶軟硬件成本。尤其，用戶原有RS-232系統(tǒng)改為RS-48 5/422系統(tǒng)時，不用修改軟件，直接使用本發(fā)明即可。


圖1是自動流向控制裝置與RS-485接口芯片的連接示意圖；圖2是自動流向控制應用于RS-485接口的電路原理圖；圖3是通過流向控制實現(xiàn)RS-485數(shù)據(jù)發(fā)送的流程圖；圖4是通過流向控制實現(xiàn)RS-485數(shù)據(jù)發(fā)送的波形圖；圖5是自動流向控制裝置與RS-422接口芯片的連接示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
如圖1示出了自動流向控制裝置與RS-485接口芯片的連接關(guān)系。其中，在上行信號傳輸中，RS-485接口芯片的輸出端RO用于輸出來自總線的上行信號。在下行信號傳輸中，RS-48 5接口芯片的輸入端DI用于接收下行信號以發(fā)送到總線上；同時，自動流向控制電路也接收傳送給RS-485接口芯片輸入端DI的信號，并對該信號分析處理生成控制電平信號發(fā)送到RS-485接口芯片的接收使能端/RE和發(fā)送使能端DE，以完成對RS-485接口芯片的自動流向控制，實現(xiàn)RS-485數(shù)據(jù)的下傳到總線和數(shù)據(jù)從總線的接收。本發(fā)明可實現(xiàn)自動流向控制裝置波特率從300～115200bps自適應。
下面參照圖2示出的自動流向控制應用于RS-485接口的電路圖。進一步對本發(fā)明的自動流向控制裝置進行說明。
自動流向控制裝置包括第一電阻R1、和第二電阻R2、電容C、二極管D、與非施密特觸發(fā)器UIA。
其中，接收傳送給RS-485輸入端DI的輸入端與R1、R2及與非施密特觸發(fā)器UIA一輸入端相連；R2的另一端與二極管D正極相連；二極管D負極與R1的另一端、電容C相連，且接至UIA的另一輸入端；電容C的另一端接地。
其中，R1電阻一般可取30K～40K之間，以使電容充電時間拉長，R2電阻一般取幾K，電容C取300pF，這樣輸入信號為低電平時，二極管D導通，電容C通過R2迅速放電。
而UIA的輸出端接至RS-485接口芯片的接收使能端/RE和發(fā)送使能端DE。RS-485接口芯片的總線正向引腳A接上拉電阻；總線反向引腳B接下拉電阻。
當進行數(shù)據(jù)的收發(fā)時，其對流向控制的原理如下，可參加圖3示出的通過流向控制實現(xiàn)RS-485數(shù)據(jù)發(fā)送的流程圖，包括以下步驟步驟301在空閑期間，輸入信號保持為高電平，電容C已經(jīng)充電完畢，與非施密特觸發(fā)器的兩個輸入端均為高電平，與非施密特觸發(fā)器輸出低電平，使得RS-485接口芯片發(fā)送使能端DE禁止，接收使能端/RE有效。當RS-485總線上有數(shù)據(jù)時，因為接收使能/RE一直有效，接收總線數(shù)據(jù)。當RS-485總線上無數(shù)據(jù)時，RS-485接口芯片的總線正向引腳A在上拉電阻作用下拉至高電平，總線反向引腳B在下拉電阻作用下拉至低電平。
步驟302當輸入信號輸入一個低電平時，與非施密特觸發(fā)器一個輸入端為低電平，與非施密特觸發(fā)器立馬輸出高電平，使得RS-485接口芯片的/RE禁止，DE端有效，RS-485輸出到總線的信號跟隨DI變化，即A輸出低電平，B輸出高電平，實現(xiàn)了將DI數(shù)據(jù)送至RS-485總線上。
同時電容C通過電阻R1和二極管D、R2兩個通路迅速放電，與非施密特觸發(fā)器的另一個輸入端瞬間變?yōu)榈碗娖?，與非施密特觸發(fā)器保持輸出高電平。
步驟303當輸入信號由低電平跳變?yōu)楦唠娖綍r，通過電阻R1給電容C充電，與非施密特觸發(fā)器的正向門限電壓Vp在2.9V左右，與非施密特觸發(fā)器輸入端2電壓逐漸升高，當電容電壓小于與非施密特觸發(fā)器正向門限電壓Vp時，與非施密特觸發(fā)器輸出端仍保持高電平，RS-485接口芯片DE使能繼續(xù)有效，總線A跟隨DI變化，A輸出高電平，B輸出低電平。
步驟304當電容電壓大于與非施密特觸發(fā)器正向門限電壓Vp時，與非施密特觸發(fā)器輸出變?yōu)榈碗娖?，RS-485接口芯片DE使能端禁止，總線A由于上拉電阻仍保持高電平，B由于下拉電阻仍保持低電平。
當下一個低電平輸入時，則返回步驟302，與非施密特觸發(fā)器再次輸出高電平，RS-485接口芯片發(fā)送使能DE有效，依次往返動作，實現(xiàn)自動流向控制功能，不再贅述。
在發(fā)送數(shù)據(jù)停止后，則返回發(fā)送空閑狀態(tài)，即輸入信號保持為高電平，使RS-485接口芯片DE使能端禁止，/RE使能端有效，RS-485接口芯片處于接收狀態(tài)。關(guān)于發(fā)送空閑狀態(tài)可參見步驟301的描述。此處不再贅述。
以上過程也可參見圖4示出的通過流向控制實現(xiàn)RS-485數(shù)據(jù)發(fā)送的波形圖。圖中標明了對應圖3的時刻，從圖中可以明顯看出，當DI由低電平跳變?yōu)楦唠娖綍r，與非施密特觸發(fā)器延遲輸出高電平，使得RS-485接口芯片A和B輸出電平轉(zhuǎn)換完全結(jié)束后，RS-485接口芯片發(fā)送使能才禁止，A和B在上拉和下拉電阻作用下仍保持發(fā)送使能禁止前的電平。
說明應用到自檢的過程，對于某些程序，為了確保發(fā)送無誤，在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時，還要從總線上接收所發(fā)的數(shù)據(jù)，以進行校驗是否出現(xiàn)總線數(shù)據(jù)丟失。這種情況下，與非施密特觸發(fā)器輸出端只接RS-485接口芯片的DE端，RS-485接口芯片的/RE接地，接收使能一直有效。當發(fā)送數(shù)據(jù)時，RS-485接口芯片的DE端有效，數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上，同時/RE接地，接收使能一直有效，發(fā)送的數(shù)據(jù)又會被接收到，用于軟件校驗。
圖5為本發(fā)明自動流向控制裝置應用到RS-422的應用，其與RS-422接口芯片的連接示意圖如圖所示，由于RS-422為全雙工方式，發(fā)送和接收獨立，所以，RS-422接口芯片的接收使能端/RE接地，即RS-422接口芯片接收使能一直有效。自動流向控制電路輸出端只控制發(fā)送使能端DE，總線驅(qū)動輸出正向端Y接上拉電阻，反向端Z接下拉電阻。其控制的工作原理同RS-485，在此不再做贅述。
由上可以看出，本發(fā)明不需要引入微處理器，不需要前級電路進行控制，可應用于所有RS-232轉(zhuǎn)RS-485/422、TTL轉(zhuǎn)RS-485/422、USB轉(zhuǎn)RS-485/422、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)RS-485/422、CAN總線轉(zhuǎn)RS-485/422等轉(zhuǎn)換器中。本發(fā)明的自動流向控制電路，對于接收和發(fā)送兩個信號，無需外加收發(fā)控制信號，即可完成RS-485/422與RS-232等信號的轉(zhuǎn)換。不僅減少軟件開銷，而且波特率300～115200bps自適應、硬件電路簡單，大大降低了用戶軟硬件成本。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自動流向控制裝置，其特征在于，包括與非施密特觸發(fā)器、充電延遲電路，其中，與非施密特觸發(fā)器第一輸入端用于接收輸入信號；與非施密特觸發(fā)器第二輸入端串連所述充電延遲電路后與第一輸入端相連，接收輸入信號；與非施密特觸發(fā)器輸出端用于輸出控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動流向控制裝置，其特征在于，所述充電延遲電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、電容C、二極管D，其中，R1、R2一端與與非施密特觸發(fā)器第一輸入端相連；R2的另一端與二極管D正極相連；二極管D負極與R1的另一端、電容C一端相連，且接至與非施密特觸發(fā)器第二輸入端；電容C的另一端接地，且，R1值大于R2的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動流向控制裝置，其特征在于，所述的自動流向控制裝置波特率從300～115200bps自適應。
4.一種自動流向控制方法，其特征在于，包括在發(fā)送空閑期間，輸入信號保持為高電平，自動流向控制裝置輸出低電平；當輸入信號輸入一低電平時，自動流向控制裝置即刻輸出高電平；當輸入信號由低電平跳變?yōu)楦唠娖綍r，自動流向控制裝置在短暫時刻維持輸出高電平；在所述短暫時刻后，自動流向控制裝置輸出低電平。
5.一種自動流向控制裝置應用于RS-485接口芯片的電路，其特征在于，包括與非施密特觸發(fā)器、充電延遲電路，其中，與非施密特觸發(fā)器第一輸入端用于接收同時輸入到RS-485接口芯片的輸入信號；與非施密特觸發(fā)器第二輸入端串連所述充電延遲電路后與第一輸入端相連，接收輸入信號；與非施密特觸發(fā)器輸出端用于輸出控制信號，與RS-485接口芯片的使能端口/RE、發(fā)送使能端口DE相連；RS-485接口芯片連接總線的正向引腳A接上拉電阻，反向引腳B接下拉電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動流向控制裝置，其特征在于，所述充電延遲電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、電容C、二極管D，其中，R1、R2一端與與非施密特觸發(fā)器第一輸入端相連；R2的另一端與二極管D正極相連；二極管D負極與R1的另一端、電容C一端相連，且接至與非施密特觸發(fā)器第二輸入端；電容C的另一端接地，且，R1值大于R2的值。
7.一種自動流向控制裝置應用于RS-422接口芯片的電路，其特征在于，包括與非施密特觸發(fā)器、充電延遲電路，其中，與非施密特觸發(fā)器第一輸入端用于接收同時輸入到RS-422的輸入信號；與非施密特觸發(fā)器第二輸入端串連所述充電延遲電路后與第一輸入端相連，接收輸入信號；與非施密特觸發(fā)器輸出端用于輸出控制信號，與RS-422接口芯片的發(fā)送使能端口DE相連；RS-422接口芯片的使能端口/RE接地；RS-422接口芯片連接總線的正向端Y接上拉電阻，反向端Z接下拉電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動流向控制裝置，其特征在于，所述充電延遲電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、電容C、二極管D，其中，R1、R2一端與與非施密特觸發(fā)器第一輸入端相連；R2的另一端與二極管D正極相連；二極管D負極與R1的另一端、電容C一端相連，且接至與非施密特觸發(fā)器第二輸入端；電容C的另一端接地，且，R1值大于R2的值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種自動流向控制裝置，其與非施密特觸發(fā)器第一輸入端接收輸入信號，第二輸入端串連所述充電延遲電路后與第一輸入端相連；與非施密特觸發(fā)器輸出端用于輸出控制信號。還提供了自動流向控制方法，包括在發(fā)送空閑期間，輸入信號保持為高電平，自動流向控制裝置輸出低電平；當輸入信號輸入一低電平時，自動流向控制裝置即刻輸出高電平；當輸入信號由低電平跳變?yōu)楦唠娖綍r，自動流向控制裝置在短暫時刻維持輸出高電平；在所述短暫時刻后，自動流向控制裝置輸出低電平，本發(fā)明自動流向控制裝置波特率從300～115200bps自適應。使用本發(fā)明，可以根據(jù)輸入信號對RS－485/422接口芯片流向進行自動控制。
文檔編號H04B1/58GK101026387SQ200710004949
公開日2007年8月29日 申請日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月13日
發(fā)明者徐震, 白偉, 魏村國 申請人:徐震