李曉婷

摘 要：本文設(shè)計了一種多用途串口轉(zhuǎn)換器，主要實現(xiàn)了以下功能：USB-RS232-TTL自動切換功能、RS232的收發(fā)自動切換功能及其熱插拔功能、TTL的RXD-TXD收發(fā)自動切換功能及供電電源的正負(fù)極自動切換功能。該轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)了這三種常用接口的自動切換，為調(diào)試電路提供了方便。

關(guān)鍵詞：RS232；TTL；USB

1 引言

在電子產(chǎn)品的各個領(lǐng)域，USB、RS232和TTL是很常用的串口，尤其在設(shè)計、調(diào)試電路時經(jīng)常用到這三種接口。本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種便于調(diào)試這幾種常用串口的電路，它主要由分離元器件構(gòu)成，設(shè)計方法新穎獨特，成本低廉，具有很好的應(yīng)用前景。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)總體描述

設(shè)計方案主要包括三大功能部分：

第一部分，USB、RS232、TTL自動切換功能。由場效應(yīng)管、多路復(fù)用器、RS232收發(fā)器、USB收發(fā)器組成。該設(shè)計可以根據(jù)插入的三種接口實現(xiàn)自動切換。當(dāng)插入其中任意兩種接口時，可以實現(xiàn)這兩種接口的通信；當(dāng)三種接口同時插入時，會實現(xiàn)USB和TTL接口的通信。

第二部分，RS232的收發(fā)自動切換功能及它的熱插拔功能。主要由場效應(yīng)管、RS232收發(fā)器、電阻、電容、D觸發(fā)器組成，它解決了串口的熱插拔問題，防止損壞電路，實現(xiàn)了RS232串口的自動極性翻轉(zhuǎn)。

第三部分，TTL的收發(fā)自動切換功能及它的供電電源正負(fù)極自動切換功能。主要由場效應(yīng)管、雙向電子開關(guān)和D觸發(fā)器組成。它解決了TTL的收發(fā)接反導(dǎo)致TTL接口不能工作甚至毀壞電路的問題。

2.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計

2.2.1 USB、RS232、TTL自動切換電路

該部分的自動切換模塊由四路模擬開關(guān)，四通道2：1多路復(fù)用器和雙路4通道模擬多路復(fù)用構(gòu)成。有以下四種接口接入情況：第一種，當(dāng)USB接口和TTL接口插入時，它們電源的接入作為觸發(fā)信號，使系統(tǒng)識別哪種接口接入，從而觸發(fā)自動切換模塊，把USB和TTL的收發(fā)的信號接通，則實現(xiàn)了它們之間的自動切換；第二種，當(dāng)USB接口和RS232接口接入時，由于沒有接入TTL接口，觸發(fā)自動切換模塊把USB接口和RS232接口收發(fā)的信號接通，而后收發(fā)分別被送到USB收發(fā)器變成USB信號和RS232收發(fā)器變?yōu)镽S232信號，則實現(xiàn)了它們之間的自動切換；第三種，當(dāng)TTL接口和RS232接口接入時，觸發(fā)自動切換模塊把TTL接口和RS232接口收發(fā)的信號接通，實現(xiàn)了它們之間的自動切換；第四種，當(dāng)三種接口同時接入時，只實現(xiàn)有源接口USB接口和TTL接口之間的轉(zhuǎn)換。

2.2.2 RS232的自動切換及它的熱插拔電路

RS232的收發(fā)插入反正檢測模塊由單路D觸發(fā)器、電阻、N溝道場效應(yīng)管構(gòu)成；所述的RS232的收發(fā)切換模塊用多個場效應(yīng)管構(gòu)成。RS232的熱插拔模塊主要利用RC延遲電路，當(dāng)插入RS232串口時，經(jīng)過該電路的時間遲延，給RS232串口供電，保證了在RS232串口插入瞬間的不穩(wěn)定狀態(tài)期間，串口部分沒電，這樣就不會損害串口。RS232的收發(fā)插入反正檢測模塊，是通過判斷RS232的TXD在插入時瞬間的狀態(tài)來判斷是否RS232的收發(fā)接反，若為1接入正確，若為0則插反。RS232的收發(fā)切換模塊由多個場效應(yīng)管組成，當(dāng)它被RS232的收發(fā)接入反正檢測模塊觸發(fā)時，會切換RS232的收發(fā)。

2.2.3 TTL的收發(fā)自動切換及供電電源的正負(fù)極自動切換電路

該部分由MOS管、單路D觸發(fā)器、電阻、電容構(gòu)成；TTL的收發(fā)切換模塊的雙向緩沖器為雙電源總線收發(fā)器。供電電源的正負(fù)極自動切換模塊功能利用N溝道和P溝道MOS管的導(dǎo)通特性來實現(xiàn)。當(dāng)TTL接口插入時，電源正負(fù)極性會觸發(fā)4個MOS管的其中兩導(dǎo)通。TTL的收發(fā)反正檢測模塊是利用TTL的TXD在插入時瞬間的狀態(tài)0或1來判斷是否接反，TTL的收發(fā)切換模塊是通過控制雙向緩沖器的方向進(jìn)行切換的，當(dāng)雙向緩沖器接到TTL的收發(fā)插入反正檢測模塊接反觸發(fā)信號時，則會改變默認(rèn)傳送方向，從而實現(xiàn)切換。

3 結(jié)論

綜上所述，本文實現(xiàn)了三大功能：USB、RS232、TTL自動切換；RS232的收發(fā)自動切換；TTL的收發(fā)自動切換。目前還沒有集調(diào)試USB、RS232、TTL三種串口于一體的調(diào)試工具，填補了此項空白。文中設(shè)計所實現(xiàn)的功能主要由分離器件構(gòu)成，設(shè)計方法新穎獨特。

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