CN105488003A - 增强rs232通信接口可靠性的电路结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种增强RS232通信接口可靠性的电路结构，包括：连接于MAX3232芯片的外围电路，用于与所述MAX3232芯片形成电荷泵电路；分别连接于所述MAX3232芯片的T1IN引脚和R1OUT引脚的LED电路，用于对总线数据的收发状态提供指示；分别连接于所述MAX3232芯片的T1OUT引脚和R1IN引脚的保护电路。本发明提供的RS232通信电路，大大增强了电路的保护性能，同时该电路还能实现信息在零延迟下传输的功能。

Description

增强RS232通信接口可靠性的电路结构及方法

技术领域

本发明涉及通信电路领域，特别是涉及一种增强RS232通信接口可靠性的电路结构及方法。

背景技术

RS232是个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会(ElectronicIndustriesAssociation，EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。通常RS-232接口以9个引脚(DB-9)或是25个引脚(DB-25)的型态出现，而工业控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三条线。

由于RS-232具有价格便宜、编程容易并且可以比其它接口使用更长的导线，使得它在诸如监视和控制系统中得到普遍的应用。一般的RS232通信电路仅仅具有简单的数据收发功能和隔离功能，对于电路的保护性能并不强，此外，对于一些需要快速反应，甚至零延迟要求下的通信，现有的电路无法达到这一要求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种增强RS232通信接口可靠性的电路结构及方法，用于解决现有RS232通信电路的保护性能补强、及无法需要快速反应、甚至零延迟要求通信的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种增强RS232通信接口可靠性的电路结构，包括：

连接于MAX3232芯片的外围电路，用于与所述MAX3232芯片形成电荷泵电路；

分别连接于所述MAX3232芯片的T1IN引脚和R1OUT引脚的LED电路，用于对总线数据的收发状态提供指示；

分别连接于所述MAX3232芯片的T1OUT引脚和R1IN引脚的保护电路。

优选地，所述LED电路包括串接连接的晶体管、电阻、以及发光二极管，所述发光二极管的另一端接地。

优选地，所述保护电路包括串接连接的限流保护电阻和瞬态电压抑制二极管、以及与两个所述瞬态电压抑制二极管串接的由电阻和电容并联连接形成的RC网络，所述RC网络接地。

优选地，所述外围电路包括连接于所述MAX3232芯片的C1+引脚和C1-引脚之间的第一电容、连接于所述MAX3232芯片的C2+引脚和C2-引脚之间的第三电容、以及串接于所述MAX3232芯片的V+引脚的第二电容和第四电容，所述第四电容的另一端接地。

优选地，所述MAX3232芯片的V-引脚连接有退耦电容，所述退耦电容的另一端与所述第四电容同时接地。

本发明另一方面还提供了一种增强RS232通信接口可靠性的方法，包括：

提供MAX3232芯片，为所述MAX3232芯片连接外围电路以形成电荷泵电路；

为所述MAX3232芯片的T1IN引脚和R1OUT引脚分别连接LED电路，并将所述MAX3232芯片的T2IN引脚接地；以及

为所述MAX3232芯片的T1OUT引脚和R1IN引脚分别连接保护电路。

优选地，所述LED电路包括串接连接的晶体管、电阻、以及发光二极管，将所述发光二极管的另一端接地。

优选地，为所述MAX3232芯片的T1OUT引脚和R1IN引脚分别连接保护电路，包括：

为所述MAX3232芯片的T1OUT引脚串接限流保护电阻和瞬态电压抑制二极管；

为所述MAX3232芯片的R1IN引脚串接限流保护电阻和瞬态电压抑制二极管；

将两个所述瞬态电压抑制二极管连接并串接由电阻和电容并联连接形成的RC网络，并将所述RC网络接地。

优选地，为所述MAX3232芯片连接外围电路，包括：

为所述MAX3232芯片的C1+引脚和C1-引脚之间连接第一电容；

为所述MAX3232芯片的C2+引脚和C2-引脚之间连接第三电容；

为所述MAX3232芯片的V+引脚串接第二电容和第四电容，将所述第四电容的另一端接地。

优选地于，还包括：

为所述MAX3232芯片的V-引脚连接退耦电容；

将所述退耦电容的另一端与所述第四电容同时接地。

如上所述，本发明的一种增强RS232通信接口可靠性的电路结构及方法，具有以下有益效果：

本发明提供的RS232通信电路，大大增强了电路的保护性能，同时该电路还能实现信息在零延迟下传输的功能。

附图说明

图1显示为本发明增强RS232通信接口可靠性的电路结构的电路图。

图2显示为本发明增强RS232通信接口可靠性的方法的流程图。

元件标号说明

C1～C6电容

R1～R5电阻

D1～D2发光二极管

D3～D4瞬态电压抑制二极管

VDD3_3V电源

RS-232MAX3232芯片

S21～S23步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本发明提供一种增强RS232通信接口可靠性的电路结构及方法，用于增强电路的保护性能，同时实现信息在零延迟下传输的功能。本发明由MAX3232芯片及其外围电路、LED电路和保护电路组成，MAX3232芯片采用专有低压差发送器输出级，利用双电荷泵在3.0V至5.5V电源供电时实现真正的RS232性能，在MAX3232芯片上连接LED电路用于实现对工作状态的指示，在MAX3232芯片上连接保护电路，用于在信号异常时，限制输入电流，从而保护后级电路，有效保护后级电路免遭静电、雷击、操作过电压等各种电磁波干扰，并保护总线。下面结合附图对本发明增强RS232通信接口可靠性的电路结构及方法进行说明。

如图1所示，本发明增强RS232通信接口可靠性的电路结构包括连接MAX3232芯片的外围电路、LED电路、以及保护电路，MAX3232芯片采用专有低压差发送器输出级，利用双电荷泵在3.0V至5.5V电源供电时实现真正的RS232性能，MAX3232芯片与外围电路组成电荷泵电路，可提供+5.5V和-5.5V输出电压。MAX3232芯片的T1IN引脚连接RS232接口的TXD引脚，TXD引脚用于发送信号，MAX3232芯片的R1OUT引脚连接RS232接口的RXD引脚，RXD引脚用于接收信号。在MAX3232芯片的T1IN引脚和R1OUT引脚处分别连接LED电路，通过LED电路对总线数据的收发状态提供指示，便于观察和了解数据交互状态。在MAX3232芯片的T1OUT引脚和R1IN引脚分别连接保护电路，通过保护电路保护后级电路并对总线起到保护作用。

外围电路包括与MAX3232芯片连接的第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、以及第四电容C4，其中第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、以及第四电容C4的电容值均为0.1uf。具体地，在MAX3232芯片的C1+引脚和C1-引脚之间连接第一电容C1，在MAX3232芯片的C2+引脚和C2-引脚连接第三电容C3，在MAX3232芯片的V+引脚串接连接第二电容C2和第四电容C4，将第四电容C4的另一端接地。在MAX3232芯片的VCC引脚连接VDD3_3V电源，VDD3_3V电源的另一端连接于第二电容C2和第四电容C4之间。MAX3232芯片和外部的4个0.1uf电容C1至C4组成电荷泵电路，实现提供+5.5V和-5.5V输出电压。

在MAX3232芯片的V-引脚连接电容C5，电容C5为退耦电容，电容C5的电容值为0.1uf，该电容C5的另一端与第四电容C4同时接地。通过电容C5消除供电电源的异常波形和吸收芯片工作而产生的脉冲。

LED电路包括串接连接的晶体管、电阻、以及发光二极管，且发光二极管的另一端接地。晶体管为74HC14，74HC14是一款兼容TTL器件引脚的高速CMOS器件，逻辑功能为6路斯密特触发反相器，其耗电量低，速度快。具体地，在MAX3232芯片的T1IN引脚串接连接晶体管U2A、电阻R5、以及发光二极管D2，该发光二极管D2的另一端接地，在MAX3232芯片的R1OUT引脚串接连接晶体管U2B、电阻R3、以及发光二极管D1，该发光二极管D1的另一端和发光二极管D2同时接地。通过发光二极管D1和D2实现对工作状态的指示。LED电路实现对总线数据发送接收状态的指示，便于观察和连接数据交互状态。将MAX3232芯片的T2IN引脚和DGNG引脚同时接地。

保护电路包括串接连接的限流保护电阻和瞬态电压抑制二极管、以及与两个所述瞬态电压抑制二极管串接的由电阻R4和电容C6并联连接形成的RC网络，该RC网络的另一端接地。具体地，在MAX3232芯片的TIOUT引脚连接电阻R1和瞬态电压抑制二极管D3，瞬态电压抑制二极管D3的另一端连接并联的电阻R4和电容C6，并联的电阻R4和电容C6构成RC网络，该并联的电阻R4和电容C6的另一端接地。在MAX3232芯片的R1IN引脚连接电阻R2和瞬态电压抑制二极管D4，瞬态电压抑制二极管D4的另一端连接于瞬态电压抑制二极管D3和RC网络之间。其中的电阻R1和电阻R2为限流保护电阻，能够在信号异常时，限制输入电流，从而保护后级电路。瞬态电压抑制二极管D3和D4，具有响应速度快，瞬时吸收功率大，体积小等优点，可有效保护后级电路免遭静电、雷击、操作过电压等各种电磁波干扰。电阻R4和电容C6构成RC网络，实现电压尖峰能及时泄露至大地，从而起到保护总线的作用。电容C6的电容值为1nf。

本发明的增强RS232通信接口可靠性的电路结构通过晶体管、电阻R3、电阻R5、发光二极管D1、以及发光二极管D2共同实现对总线数据发送接收状态的指示。通过限流保护电阻R1和R2，保护后级电路。通过瞬态电压抑制二极管D3和D4有效保护后级电路免遭静电、雷击、操作过电压等各种电磁波干扰。通过电阻R4和电容C6构成的RC网络，实现电压尖峰能及时泄露至大地，从而起到保护总线的作用。本发明提供的RS232通信电路，该电路大大增强了电路的保护性能，同时该电路还能实现信息在零延迟下传输的功能。

下面对本发明增强RS232通信接口可靠性的方法进行说明。

如图2所示，本发明增强RS232通信接口可靠性的方法包括如下步骤：

执行步骤S21，为MAX3232芯片连接外围电路以形成电荷泵电路。RS232通信电路采用MAX3232芯片，MAX3232芯片采用专有低压差发送器输出级，利用双电荷泵在3.0V至5.5V电源供电时能够实现真正的RS232性能，MAX3232芯片和外围电路组成电荷泵电路，可提供+5.5V和-5.5V输出电压。为MAX3232芯片连接外围电路包括：为MAX3232芯片的C1+引脚和C1-引脚之间连接第一电容C1；为MAX3232芯片的C2+引脚和C2-引脚之间连接第三电容C3；为MAX3232芯片的V+引脚串接第二电容C2和第四电容C4，将第四电容C4的另一端接地。其中的第一电容C1至第四电容C4的电容值均为0.1uf，MAX3232芯片和外部4个0.1uf电容组成电荷泵电路。为MAX3232芯片的VCC引脚连接VDD3_3V电源，该VDD3_3V电源的另一端连接于第二电容C2和第四电容C4之间。为MAX3232芯片的V-引脚连接电容C5，该电容C5为退耦电容，将电容C5的另一端与第四电容C4同时接地，电容C5的电容值为0.1uf。通过电容C5消除供电电压的异常波形和吸收芯片工作而产生的脉冲。

执行步骤S22，为MAX3232芯片连接LED电路，为MAX3232芯片的T1IN引脚和R1OUT引脚分别连接LED电路，将MAX3232芯片的T2IN引脚接地，LED电路包括串接串接连接的晶体管、电阻、以及发光二极管，将所述发光二极管的另一端接地。具体地，在MAX3232芯片的T1IN引脚串接连接晶体管U2A、电阻R5、以及发光二极管D2，该发光二极管D2的另一端接地，在MAX3232芯片的R1OUT引脚串接连接晶体管U2B、电阻R3、以及发光二极管D1，该发光二极管D1的另一端和发光二极管D2同时接地。通过发光二极管D1和D2实现对工作状态的指示。LED电路实现对总线数据发送接收状态的指示，便于观察和连接数据交互状态。将MAX3232芯片的T2IN引脚和DGNG引脚同时接地。

执行步骤S23，为MAX3232芯片连接保护电路，为MAX3232芯片的T1OUT引脚和R1IN引脚分别连接保护电路。连接保护电路包括：为MAX3232芯片的T1OUT引脚串接限流保护电阻和瞬态电压抑制二极管；为MAX3232芯片的R1IN引脚串接限流保护电阻和瞬态电压抑制二极管；将两个瞬态电压抑制二极管连接并串接由电阻和电容并联连接形成的RC网络，并将RC网络的另一端接地。具体地，在MAX3232芯片的TIOUT引脚连接电阻R1和瞬态电压抑制二极管D3，瞬态电压抑制二极管D3的另一端连接并联的电阻R4和电容C6，并联的电阻R4和电容C6构成RC网络，该并联的电阻R4和电容C6的另一端接地。在MAX3232芯片的R1IN引脚连接电阻R2和瞬态电压抑制二极管D4，瞬态电压抑制二极管D4的另一端连接于瞬态电压抑制二极管D3和RC网络之间。其中的电阻R1和电阻R2为限流保护电阻，能够在信号异常时，限制输入电流，从而保护后级电路。瞬态电压抑制二极管D3和D4，具有响应速度快，瞬时吸收功率大，体积小等优点，可有效保护后级电路免遭静电、雷击、操作过电压等各种电磁波干扰。电阻R4和电容C6构成RC网络，实现电压尖峰能及时泄露至大地，从而起到保护总线的作用。电容C6的电容值为1nf。

综上所述，本发明增强RS232通信接口可靠性的电路结构及方法，利用MAX3232芯片和第一电容C1至第四电容C4组成电荷泵电路，可提供+5.5V和-5.5V输出电压；利用退耦电容C5消除供电电源的异常波形和吸收芯片工作而产生的脉冲；提供LED电路实现对工作状态的指示；利用保护电路保护后级电路，利用瞬态电压抑制二极管，具有响应速度快，瞬时吸收功率大，体积小等优点，可有效保护后级电路免遭静电、雷击、以及操作过电压等各种电磁波干扰；利用RC网络实现电压尖峰能及时泄露至大地，起到保护总线的作用。本发明提供了RS232通信电路，大大增强了电路的保护性能，同时该电路还能实现信息在零延迟下传输的功能。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种增强RS232通信接口可靠性的电路结构，其特征在于，包括：

连接于MAX3232芯片的外围电路，用于与所述MAX3232芯片形成电荷泵电路；

分别连接于所述MAX3232芯片的T1IN引脚和R1OUT引脚的LED电路，用于对总线数据的收发状态提供指示；

分别连接于所述MAX3232芯片的T1OUT引脚和R1IN引脚的保护电路。

2.如权利要求1所述的增强RS232通信接口可靠性的电路结构，其特征在于，所述LED电路包括串联连接的晶体管、电阻、以及发光二极管，所述发光二极管的另一端接地。

3.如权利要求1或2所述的增强RS232通信接口可靠性的电路结构，其特征在于，所述保护电路包括串联连接的限流保护电阻和瞬态电压抑制二极管、以及与两个所述瞬态电压抑制二极管串联连接的由电阻和电容并联连接形成的RC网络，所述RC网络接地。

4.如权利要求1所述的增强RS232通信接口可靠性的电路结构，其特征在于，所述外围电路包括连接于所述MAX3232芯片的C1+引脚和C1-引脚之间的第一电容、连接于所述MAX3232芯片的C2+引脚和C2-引脚之间的第三电容、以及串接于所述MAX3232芯片的V+引脚的第二电容和第四电容，所述第四电容的另一端接地。

5.如权利要求4所述的增强RS232通信接口可靠性的电路结构，其特征在于，所述MAX3232芯片的V-引脚连接有退耦电容，所述退耦电容的另一端与所述第四电容同时接地。

6.一种增强RS232通信接口可靠性的方法，其特征在于，包括：

提供MAX3232芯片，为所述MAX3232芯片连接外围电路以形成电荷泵电路；

为所述MAX3232芯片的T1IN引脚和R1OUT引脚分别连接LED电路，并将所述MAX3232芯片的T2IN引脚接地；以及

为所述MAX3232芯片的T1OUT引脚和R1IN引脚分别连接保护电路。

7.如权利要求6所述的增强RS232通信接口可靠性的方法，其特征在于，所述LED电路包括串联连接的晶体管、电阻、以及发光二极管，将所述发光二极管的另一端接地。

8.如权利要求6或7所述的增强RS232通信接口可靠性的方法，其特征在于，为所述MAX3232芯片的T1OUT引脚和R1IN引脚分别连接保护电路，包括：

在所述MAX3232芯片的T1OUT引脚串联连接限流保护电阻和瞬态电压抑制二极管；

在所述MAX3232芯片的R1IN引脚串联连接限流保护电阻和瞬态电压抑制二极管；

将两个所述瞬态电压抑制二极管连接并串联连接由电阻和电容并联连接形成的RC网络，并将所述RC网络接地。

9.如权利要求6所述的增强RS232通信接口可靠性的方法，其特征在于，为所述MAX3232芯片连接外围电路，包括：

在所述MAX3232芯片的C1+引脚和C1-引脚之间连接第一电容；

在所述MAX3232芯片的C2+引脚和C2-引脚之间连接第三电容；

在所述MAX3232芯片的V+引脚串接第二电容和第四电容，将所述第四电容的另一端接地。

10.如权利要求9所述的增强RS232通信接口可靠性的方法，其特征在于，还包括：

在所述MAX3232芯片的V-引脚连接退耦电容；

将所述退耦电容的另一端与所述第四电容同时接地。