[发明专利]一种动态管控系统的串口扩展电路及其工作方法

说明书

本发明提供了一种动态管控系统的串口扩展电路，所述串口扩展电路电性连接在微处理器的RXD、TXD及I/O端口上，其特征在于，由模拟开关芯片、译码器芯片、多个第一电平转换电路和多个第二电平转换电路组成，实现微处理器输入、输出端口的扩展；所述第一电平转换电路，实现RS232电平到TTL电平的转换；所述第二电平转换电路，实现用于TTL电平到RS232电平的转换，本发明还公开一种动态管控系统的串口扩展电路的工作方法，包括微处理器的TXD的扩展方法和RXD的扩展方法，本发明的串口扩展电路可以有效实现微处理器RXD及TXD端口的扩展，利用光耦元件实现TTL和RS232电平转换，不仅实现信号可靠传输，而且还提高了负载能力，实现光电隔离，且耐冲击，提升电路扩展的抗干扰性能。

技术领域

本发明属于电学技术领域，涉及一种扩展电路，具体涉及一种动态管控系统的串口扩展电路及其工作方法。

背景技术

在环保的动态管控系统中，常常需要对多个在线设备的数据进行集中采集、分析和呈现，并将各企业的数据实时发送到中心管理平台进行统一呈现，便于主管部门观察执法，为了确保在线设备实时采集的数据准确传输到中心平台，在线管控系统采用串口通信方式来取代模拟量，避免了AD转换和计算所产生的累积误差，在这种情况下，在线管控系统必须具备多个RS232串口，目前常规做法是选用工控机再配专用的串口扩展卡实现，由于工控机和串口扩展卡均价格昂贵，而且扩展的串口一般采用RS232芯片进行电平转换，抗外界冲击能力弱，如雷雨天等，容易造成串口损坏。

而随着嵌入式系统的发展，采用A8等系列微处理器为核心的开发平台，其价格低，功能方面完全可以替代工控机，满足动态管控系统的数据保存、分析、呈现等要求，而微处理器芯片串口较少，只需扩展串口即可实现数据采集的要求。

目前有关串口扩展的介绍，如采用串口扩展芯片GM8125等进行扩展，由于该类芯片价格昂贵而且有的停产，此种方法已不能很好满足实际要求。有简单的采用多路开关+RS232芯片进行切换，但随着微处理器的发展，电源电压越来越低，目前大多是3.3V，而多路开关的内阻随着供电电压的降低而加大，造成微处理器和RS232芯片之间的信号衰减严重，导致变形，不能满足正常通讯的要求；同时目前有关光耦在串口扩展中的应用也只是起到光电隔离的作用，尚未能够实现TTL和RS232电平转换的功能，也围没充分利用光耦的抗干扰作用。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种动态管控系统的串口扩展电路及其工作方法，利用光耦实现TTL和RS232电平转换，不仅实现信号可靠传输，而且还提高了负载能力，实现光电隔离，且耐冲击提升电路扩展的抗干扰性能。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种动态管控系统的串口扩展电路，所述串口扩展电路电性连接在微处理器的RXD、TXD及I/O端口上，其特征在于，由模拟开关芯片、译码器芯片、分别电性连接在模拟开关芯片的多个数据输入端的多个第一电平转换电路和分别电性连接在译码器芯片的多个输出端的多个第二电平转换电路组成，实现微处理器输入、输出端口的扩展；

所述模拟开关芯片的输出端连接微处理的RXD端口，所述模拟开关芯片的地址输入端连接微处理的I/O端口，所述模拟开关芯片的数据输入端分别通过多个第一电平转换电路电连接外部设备的接收端口RXD_i，实现微处理器输入端口的扩展；

所述译码器芯片的输入端电连接微处理器的TXD和I/O端口，所述译码器芯片的输出端分别通过多个第二电平转换电路电连接用于连接外部设备的发射端口TXD_i，实现微处理器输出端口的扩展；

所述第一电平转换电路，包括第一光耦Q1、第二光耦Q2、R1和R3，实现RS232电平到TTL电平的转换；

所述第二电平转换电路，包括第三光耦Q3、第四光耦Q4、反相器、R6、R8和R10，实现用于TTL电平到RS232电平的转换。