專利名稱：多串口數據通訊傳輸器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多串口數據通訊傳輸器，特別是涉及一種用于可同時連接上位機與幾個數字傳感器或GPS、GSM等帶有RS232標準輸出設備的多串口數據通訊傳輸器，屬于數據通訊設備領域。
背景技術：
在工業控制、數據采集、儀器儀表、以及GPS衛星定位等眾多領域，常常需要計算機與外界的幾個傳感器、儀表等設備進行同時串口通訊，例如，在現代精細農業中，需要同時采集水分數據、GPS衛星定位數據和GSM數據，而普通的臺式機、筆記本電腦、掌上電腦本身只帶有一到兩個串口，因此，多串口的數據通道對上述各個領域都很必要。
現有技術中，已有將CPU擴展為3個串口的專用芯片，但是，使用時需要用戶進行編程，并且，在和掌上電腦、臺式機、筆記本電腦等上位機以及外部設備進行通訊時需要進行電平轉換。還有，就是它不能實現掌上電腦、筆記本電腦等同時和三個以上的數字傳感器等設備進行通訊。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提出一種多串口數據通訊傳輸器，使得該傳輸器能保證掌上電腦、筆記本電腦、臺式機等同時與多個GPS、數字傳感器、GSM等帶有RS232輸出的設備進行通訊，并且不需要用戶進行編程。
本實用新型的目的是通過如下技術方案實現的一種多串口數據通訊傳輸器，包括CPU、串口擴展電路、中斷鑒別電路、電平轉換電路和電源電路，其中電平轉換電路由三片電平轉換芯片組成，CPU與串口擴展電路連接，串口擴展電路與中斷鑒別電路連接，電平轉換電路中一片電平轉換芯片連接在CPU與上位機之間，另外兩片電平轉換芯片連接在串口擴展電路與外部串口設備之間，電源為各電路供電。
本實用新型結構設計簡單，使用方便。通過用戶在上位機進行參數設置，可以使該數據傳輸設備能實現同時上位機和多個數字傳感器、GPS等設備進行同時通訊。


圖1是本實用新型多串口數據通訊傳輸器結構連接示意圖；圖2是本實用新型多串口數據通訊傳輸器的電路原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型多串口數據通訊傳輸器的基本結構包括CPU、串口擴展電路、中斷鑒別電路、電平轉換電路和電源電路，圖1中，本實用新型共有5個對外接口，均為RS232接口，其中1個接口連接上位機，其余4個連接數字傳感器、GPS等設備，用戶可根據需要使用其中的1至4個。
圖2是本實用新型的電路原理圖。
本實用新型選用了MCS51系列的87C51芯片作為CPU，串口擴展電路由兩片PC16552D組成，中斷鑒別電路為74LS28與非門，電平轉換電路包括三片實現TTL電平與EIA電平轉換的MAX232芯片。
87C51是片內具有EPROM的CPU，采用40管腳DIP封裝模式，由于片內自帶EPROM，無須擴展片外程序存儲器，可以使電路簡單，87C51主要管腳有電源信號Vcc、Vss、復位信號RST、時鐘信號XTAL1、XTAL2、片外取址控制信號PSEN、地址鎖存控制信號ALE、片外存儲器選擇信號EA以及P0、P1、P2、P3共4個8位I/O口。
串口擴展芯片采用P16C552D，所用到的主要管腳有數據總線D0～D7，寄存器選擇信號A0、A1、A2，通道選擇信號CHSL，讀寫選擇信號RD、WR，外部中斷信號INTR0、INTR1，片選信號CS，復位信號MR，串行輸入信號SIN1、SIN2，串行輸出信號SOUT1、SOUT2，外部晶振信號XIN、XOUT。
本新型實用對87C51的各I/O口的連接情況如下P0接串口擴展芯片P162552D的D0～D7，用于進行數據傳輸。
P1.0～P1.3接中斷鑒別芯片74LS28的輸入端3、2、6、5管腳，而此4個管腳同時又和兩片串口擴展芯片PC16552D的中斷信號INTR相連，根據P1.0～P1.3各位的電平就可判斷中斷的來源。
P2.0～P2.2接PC16552D的A0、A1、A2，對PC16552D進行寄存器選擇。
P2.3接PC16552D的CHSL，進行通道選擇。
P2.4接一片PC16552D的CS，進行片選。
P2.5接另一片PC16552D的CS，進行片選。
RXD、TXDCPU的串行輸入端RXD和串行輸出端TXD，分別接MAX232的管腳9(R2OUT)和管腳10(T2IN)，進行電平轉換后，和上位機(筆記本電腦、掌上電腦等)進行通訊。
INT0、INT1分別接74LS28的管腳4和管腳1，將其信號作為外部中斷信號。
WR接PC16552D的WR，作為寫控制。
RD接PC16552D的RD，作為讀控制。
另外，串口擴展電路由兩片PC16552D組成，PC16552D的SIN1、SIN2、SOUT1和SOUT2作為擴展的串口接電平轉換電路，進行電平轉換后，與外部串口設備通訊。
中斷鑒別電路由74LS28與非門組成，74LS28的輸出1腳和4腳作為外部中斷信號接CPU的外部中斷信號INT0和INT1，74LS28的輸入2、3腳和5、6腳分別接兩片PC16552D的中斷信號INTR1和INTR2，同時連接CPU的I/O口P1.0～P1.3。
RXD和TXD分別作為CPU的串行輸入端RXD和串行輸出端TXD，需要和上位機(筆記本電腦、掌上電腦等)進行數據通訊；PC16552的SIN1、SIN2、SOUT1和SOUT2作為擴展的串口需要和數據傳感器、GPS等進行通訊。CPU、PC16552D的工作電平為TTL電平，其范圍為0～5V，而上位機，數字傳感器、GPS等的串行接口為RS-232C標準接口，工作電平為EIA電平，即邏輯“1”為-15～-3V(通常用-12V)，邏輯“0”為+3～+15V(通常用+12V)。為保證數據的正確傳送，實現RS-232C方式下RS-232C標準接口與CPU I/O口之間以及RS-232C標準接口與PC16552D的I/O口之間輸入/輸出信號電平的匹配，本實用新型在CPU87C51和上位機之間，串口擴展電路和外部串口設備間安裝了電平轉換芯片(MAX232)，以實現TTL電平與EIA電平之間的相互轉換。
電平轉換電路包括三片用于實現TTL電平與EIA電平轉換的MAX232芯片，在上位機與CPU之間連接一片MAX232 U6，CPU的串行輸入端RXD和串行輸出端TXD接U6的TTL電平輸出信號R2OUT和TTL電平輸入信號T2IN，同時U6的EIA電平輸出信號T2OUT和EIA電平輸入信號R2IN與上位機相連，另外U6的EIA電平輸出信號T1OUT和EIA電平輸入信號R1IN連接一個擴展口；在串口擴展電路與外部串口設備之間使用兩片MAX232 U5和U7進行電平轉換，串口擴展電路的串行輸入信號SIN1接U7的R2OUT，串行輸出信號SOUT1接U7的T2IN，U7的R2IN、T2OUT和R1IN、TIOUT分別連接兩個擴展口；串口擴展電路的串行輸入信號SIN2接U7的R1OUT，串行輸出信號SOUT1接U7的T1IN，U5的R1IN、TIOUT連接再一擴展口。
供電部分由2塊串聯的12V可充電電池作為電源，由1塊LM317芯片構成“電源電路”，以向整個電路板提供5V電源。
本實用新型和上位機、外部串口設備等連接以后，通過上位機上的程序進行簡單的波特率選擇，就可以進行數據通訊。
圖2中，擴展口1、2、3、4連接數字傳感器、GPS等帶有RS232標準接口的設備。標有“接上位機”的接口和上位機連接。
操作步驟如下1、連接上位機和數字傳感器或GPS等設備。
2、接通電源。
3、在上位機上通過選擇設定各個串口的通訊波特率，默認值為9600。
最后所應說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術方案，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解依然可以對本實用新型進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.一種多串口數據通訊傳輸器，其特征在于包括CPU、串口擴展電路、中斷鑒別電路、電平轉換電路和電源電路，其中，電平轉換電路包括三片電平轉換芯片；CPU與串口擴展電路連接，串口擴展電路與中斷鑒別電路連接，電平轉換電路中的一片電平轉換芯片連接在CPU與上位機之間，另外兩片電平轉換芯片連接在串口擴展電路與外部串口設備之間，電源為各電路供電。
2.根據權利要求1所述的多串口數據通訊傳輸器，其特征在于CPU為MCS51系列的87C51芯片，87C51的其中一個8位I/O口P0連接串口擴展電路的數據總線D0-D7；其另一個I/O口P1的P1.0～P1.3與中斷鑒別電路的輸入引腳相連；P2.0～P2.2接串口擴展電路的寄存器選擇信號A0、A1、A2；P2.3接串口擴展電路的通道選擇信號CHSL；P2.4、P2.5接串口擴展電路的片選信號CS；CPU的串行輸入端RXD和串行輸出端TXD接電平轉換電路，進行電平轉換后，和上位機通訊；INT0、INT1作為外部中斷信號的接收端，分別接到中斷鑒別電路的輸出端；WR作為寫控制接串口擴展電路的寫信號WR；RD作為讀控制接串口擴展電路的讀信號RD。
3.根據權利要求1所述的多串口數據通訊傳輸器，其特征在于所述的串口擴展電路由兩片PC16552D芯片組成，每片PC16552D的SIN1、SIN2、SOUT1和SOUT2作為擴展的串口接電平轉換電路，進行電平轉換后，與外部串口設備通訊。
4.根據權利要求1、2或3所述的多串口數據通訊傳輸器，其特征在于所述中斷鑒別電路由74LS28與非門組成，74LS28的1腳和4腳作為外部中斷信號接CPU的外部中斷信號INT0和INT1，74LS28的2、3腳和5、6腳分別接兩片PC16552D的中斷信號INTR1和INTR2，同時連接CPU的I/O口P1.0～P1.3。
5.根據權利要求1所述的多串口數據通訊傳輸器，其特征在于所述電平轉換電路包括三片用于實現TTL電平與EIA電平轉換的MAX232芯片，在上位機與CPU之間連接一片MAX232 U6，在串口擴展電路與外部串口設備之間使用兩片MAX232 U5和U7進行電平轉換。
6.根據權利要求5所述的多串口數據通訊傳輸器，其特征在于所述連接在上位機與CPU之間的MAX232 U6中，CPU的串行輸入端RXD和串行輸出端TXD接U6的TTL電平輸出信號R2OUT和TTL電平輸入信號T2IN，同時U6的EIA電平輸出信號T2OUT和EIA電平輸入信號R2IN與上位機相連，另外，U6的EIA電平輸出信號T1OUT和EIA電平輸入信號R1IN連接一個擴展口。
7.根據權利要求6所述的多串口數據通訊傳輸器，其特征在于串口擴展電路的串行輸入信號SIN1接U7的R2OUT，串行輸出信號SOUT1接U7的T2IN，U7的R2IN、T2OUT和R1IN、TIOUT分別連接兩個擴展口；串口擴展電路的串行輸入信號SIN2接U7的R1OUT，串行輸出信號SOUT1接U7的T1IN，U5的R1IN、TIOUT連接再一擴展口。
專利摘要本實用新型公開了一種多串口數據通訊傳輸器，包括CPU、串口擴展電路、中斷鑒別電路、電平轉換電路和電源電路，其中電平轉換電路包括三片電平轉換芯片；CPU與串口擴展電路連接，串口擴展電路與中斷鑒別電路連接，電平轉換電路中的一片電平轉換芯片連接在CPU與上位機之間，另外兩片電平轉換芯片連接在串口擴展電路與外部串口設備之間，電源為各電路供電。本實用新型結構設計簡單，使用方便，通過用戶在上位機進行參數設置，可以使該多串口數據通訊傳輸器能實現同時與上位機和多個數字傳感器、GPS等設備進行同時通訊。
文檔編號H04L29/00GK2641934SQ0326102
公開日2004年9月15日 申請日期2003年8月7日 優先權日2003年8月7日
發明者劉剛, 司永勝, 邢一春, 張麗梅 申請人:中國農業大學