一种RS232转one-wire协议模块及转换方法与流程

一种rs232转one-wire协议模块及转换方法
技术领域
1.本发明属于总线接口技术领域，涉及一种rs232转one-wire协议模块及其转换方法。


背景技术：

2.单总线（one-wire总线）是美国dallas公司推出的外围串行扩展总线技术，与串行数据通信方式不同，它采用单根信号线，既传输时钟又传输数据，而且数据传输是双向的。rs232转one-wire总线接口电路是从rs232串行接口到one-wire网络协议转换的桥接电路。只要计算机或其他主机设备具有普通的rs232串行接口，即可通过该电路产生严格定时和电压摆率控制的one-wire波形，方便与one-wire系统器件的通信。该接口电路接收所要发送的指令与数据，执行one-wire操作，并将结果返回至主机。
3.目前在做现场模拟试验时使用多个传感器，每次需要频繁的接入温控板；在做现场模拟实验时，需要实行物理对温控模块的升温和降温，如火烤和冷冻，不仅流程繁琐，物资耗费极大，且容易造成安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种rs232转one-wire协议模块及其转换方法；能够在不同工作电压域的电路模块之间能够进行高电平与低电平之间的转换。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：一种rs232转one-wire协议模块，包括rs232接口模块、rs232接口电平转换模块、控制模块、one-wire接口电平转换模块和one-wire接口模块；上位机将需要仿真的温度传感器的温度信号和序列号信息经rs232接口模块、rs232接口电平转换模块发送至控制模块；所述控制模块包括主控板以及用于供电的配电模块；主控板接收rs232接口电平转换模块发送的信号，解析其时序并模拟温度信号；模拟的温度信号和序列号信息由one-wire接口电平转换模块传输至one-wire接口模块处，再发送至外部温控模块；外部温控模块根据模拟温度信号和序列号信息产生相应的温度变化。
6.进一步地，配电模块为主控板、rs232接口模块、rs232接口电平转换模块、one-wire接口电平转换模块和one-wire接口模块供电，配电模块包括5v电源转换模块和3.3v电源转换模块。
7.进一步地，所述主控板上设有主控板电路，主控板的pa11引脚与pa12引脚之间依次连接有发光二极管led1、电阻r1、电阻r4、发光二极管led2；电阻r1与电阻r4的输入端均与3.3v电源转换模块连接；主控板的boot0引脚与接3.3v电源转换模块的电阻r9以及接数字地的电阻r10连接；主控板的pd0引脚与pd1引脚之间设有并联的电阻r21、晶振x1，晶振x1两端还串联
有电容c4和电容c5，电容c4和电容c5的连接端均与数字地连接；主控板的swdclk引脚、swdio引脚分别与下载调试接口的第三针脚、第二针脚连接，主控板的swdclk引脚与下载调试接口的第三针脚之间连接有电阻r17，主控板的swdio引脚与下载调试接口的第二针脚之间连接有电阻r18；下载调试接口的第一针脚接数字地；下载调试接口的第四针脚与电阻r1的输入端相连；主控板的vbat引脚、vdd_1引脚、vdd_2引脚、vdd_3引脚、vdd_4引脚和vdda引脚均与电容c12的输入端连接，电容c12的输出端接数字地；主控板的vbat引脚与3.3v电源转换模块连接；电容c12两端还并联有电解电容c6、电容c7、电容c8、电容c9、电容c10和电容c11；电容c12的输入端与电阻r1的输入端连接；主控板的vss_1引脚、vss_2引脚、vss_3引脚、vss_4引脚、vssa引脚均接数字地。
8.进一步地，rs232接口模块包括接口芯片u6和rs232接口；接口芯片u6的t1out引脚与rs232接口的第二引脚之间通过电阻r32连接；接口芯片u6的r1in引脚与rs232接口的第三引脚之间通过电阻r34连接；rs232接口的第一引脚与5v电源转换模块连接；rs232接口的第四引脚接数字地；rs232接口的第二引脚与第三引脚之间还串联有接数字地的瞬态抑制二极管tvs9和瞬态抑制二极管tvs10；接口芯片u6的vcc引脚、v 引脚和v-引脚分别与接数字地的电容c16、电容c19、电容c20连接；接口芯片u6的vcc引脚与3.3v稳压模块连接；接口芯片u6的c1 引脚与c1-引脚之间连接有电容c17；接口芯片u6的c2 引脚与c2-引脚之间连接有电容c21；接口芯片u6的t2in引脚与接数字地的电阻r38连接；接口芯片u6的r2in引脚与接数字地的电阻r39连接；接口芯片u6的t1in引脚与rs232接口电平转换模块之间通过电阻r33连接；接口芯片u6的r1out引脚与rs232接口电平转换模块之间通过电阻r35连接。
9.进一步地， rs232接口电平转换模块包括光电耦合器u2和光电耦合器u3；光电耦合器u2的第一引脚与电阻r13输出端相连，电阻r13输入端与3.3v电源转换模块连接，光电耦合器u2的第二引脚与电阻r33的输出端连接；光电耦合器u2的第三引脚接地；光电耦合器u2的第四引脚与电阻r11输出端连接，电阻r11的输入端与3.3v电源转换模块连接，光电耦合器u2的第四引脚与主控板的txd1引脚连；光电耦合器u3的第一引脚与电阻r14输出端相连，电阻r14输入端与3.3v电源转换模块连接，光电耦合器u3的第二引脚与电阻r35的输出端连接；光电耦合器u3的第三引脚接地；光电耦合器u3的第四引脚与电阻r12输出端连接，电阻r12的输入端与3.3v电源转换模块连接，光电耦合器u3的第四引脚与主控板的rxd1引脚连。
10.进一步地， one-wire接口电平转换模块包括第二触点与5v电源转换模块接口连接的电阻r22和电阻r24，电阻r22和电阻r24的第一触点之间串联有接数字地的三极管q1；电阻r22的第一触点还与电阻r42的第一触点连接，电阻r42的第二触点与接数字地的瞬态抑制二极管tvs1连接；电阻r24的第一触点与三极管q3的第二触点连接；三极管q3的第三触点接数字地；三极管q3的第一触点与主控板的18b20_d接口之间通过电阻r44连接；三极管q3的第一触点还与接地的瞬态抑制二极管tvs3、电阻r27的第一触点连接，电阻r27的第二触点与三极管
q5的第二触点连接，三极管q5的第一触点与电阻r29的第二触点连接，电阻r29的第一触点与电阻r27的第二触点连接，电阻r29的第一触点与3.3v电源转换模块连接；三极管q5的第三触点接数字地；电阻r29的第二触点与三极管q7的第二触点连接，三极管q7的第一触点与电阻r42的第二触点连接；三极管q7的第三触点接数字地。
11.一种rs232转one-wire协议模块的转换方法，包括以下具体操作步骤：s1.上位机将需要仿真的温度传感器的温度信号和序列号信息经rs232接口模块、rs232接口电平转换模块发送至控制模块；s2、控制模块的主控板接收rs232接口电平转换模块发送的信号，解析其时序并模拟温度信号；s3、模拟的温度信号和序列号信息由one-wire接口电平转换模块传输至one-wire接口模块处，再发送至外部温控模块；s4、外部温控模块根据模拟温度信号和序列号信息产生相应的温度变化。
12.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：1.本发明中的rs232接口电平转换电路以及one-wire接口电平转换电路，使得在不同工作电压域的电路模块之间能够进行高电平与低电平之间的转换,方便不同的电路模块进行通讯；同时还能够对输入信号和输出信号起到的隔离和滤波的作用；本发明中使用瞬态抑制二极管对rs232转one-wire接头模块内部电路进行保护，能防止转换板上的电路中的微处理器或单片机因静电、浪涌所导致的失灵，还能避免数据及控制总线受到不必要的噪声影响。
13.2.本发明中主控板通过rs232接口电路接收上位机发送的温度和序列号信息，主控板通过18b20时序模拟电路模拟18b20时序将信息通过one-wire接口电路传输给外部温控模块，而且只需要在上位机的界面上输入想要模拟的温度值即可实现温控模块功能的测试；操作过程简便，无需对温控模块进行物理升温或降温，避免在对温控模块进行物理升温或降温时使用火烤、冷冻的方式对被测品造成损害，且降低安全隐患事故的发生。
附图说明
14.图1为本发明的整体模块示意图；图2为主控板电路的电路图；图3为发光二极管led1和发光二极管led2的电路图；图4为下载调试接口的电路图；图5为配电模块中5v电源转换模块及3.3v电源转换模块的电路图；图6为rs232接口模块的电路图；图7为rs232接口电平转换模块的电路图；图8为one-wire接口电平转换模块及one-wire接口模块的电路图。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。
16.如图1所示，一种rs232转one-wire协议模块，包括rs232接口模块、rs232接口电平
转换模块、控制模块、one-wire接口电平转换模块和one-wire接口模块；上位机将需要仿真的温度传感器的温度信号和序列号信息经rs232接口模块、rs232接口电平转换模块发送至控制模块；所述控制模块包括主控板以及用于供电的配电模块；主控板接收rs232接口电平转换模块发送的信号，解析其时序并模拟温度信号；模拟的温度信号和序列号信息由one-wire接口电平转换模块传输至one-wire接口模块处，再发送至外部温控模块；外部温控模块根据模拟温度信号和序列号信息产生相应的温度变化。
17.如图5所示，配电模块为主控板、rs232接口模块、rs232接口电平转换模块、one-wire接口电平转换模块和one-wire接口模块供电，配电模块包括5v电源转换模块和3.3v电源转换模块，5v电源转换模块和3.3v电源转换模块均采用现有技术。
18.如图2和图3所示，所述主控板上设有主控板电路，主控板型号为stm32f103rct6，主控板的pa11引脚与pa12引脚之间依次连接有发光二极管led1、电阻r1、电阻r4、发光二极管led2；电阻r1与电阻r4的输入端均与3.3v电源转换模块连接；主控板的boot0引脚与接3.3v电源转换模块的电阻r9以及接数字地的电阻r10连接；主控板的pd0引脚与pd1引脚之间设有并联的电阻r21、晶振x1，晶振x1两端还串联有电容c4和电容c5，电容c4和电容c5的连接端均与数字地连接；如图4所示，主控板的swdclk引脚、swdio引脚分别与下载调试接口的第三针脚、第二针脚连接，主控板的swdclk引脚与下载调试接口的第三针脚之间连接有电阻r17，主控板的swdio引脚与下载调试接口的第二针脚之间连接有电阻r18；下载调试接口的第一针脚接数字地；下载调试接口的第四针脚与电阻r1的输入端相连；主控板的vbat引脚、vdd_1引脚、vdd_2引脚、vdd_3引脚、vdd_4引脚和vdda引脚均与电容c12的输入端连接，电容c12的输出端接数字地；主控板的vbat引脚与3.3v电源转换模块连接；电容c12两端还并联有电解电容c6、电容c7、电容c8、电容c9、电容c10和电容c11；电容c12的输入端与电阻r1的输入端连接；主控板的vss_1引脚、vss_2引脚、vss_3引脚、vss_4引脚、vssa引脚均接数字地。
19.如图6所示，rs232接口模块包括接口芯片u6和rs232接口；接口芯片u6的型号为tp3232n-sr；接口芯片u6的t1out引脚与rs232接口的第二引脚之间通过电阻r32连接；接口芯片u6的r1in引脚与rs232接口的第三引脚之间通过电阻r34连接；rs232接口的第一引脚与5v电源转换模块连接；rs232接口的第四引脚接数字地；rs232接口的第二引脚与第三引脚之间还串联有接数字地的瞬态抑制二极管tvs9和瞬态抑制二极管tvs10；瞬态抑制二极管用于主控板的浪涌和静电保护。
20.接口芯片u6的vcc引脚、v 引脚和v-引脚分别与接数字地的电容c16、电容c19、电容c20连接；接口芯片u6的vcc引脚与3.3v稳压模块连接；接口芯片u6的c1 引脚与c1-引脚之间连接有电容c17；接口芯片u6的c2 引脚与c2-引脚之间连接有电容c21；接口芯片u6的t2in引脚与接数字地的电阻r38连接；接口芯片u6的r2in引脚与接数字地的电阻r39连接；接口芯片u6的t1in引脚与rs232接口电平转换模块之间通过电阻r33连接；接口芯片u6的r1out引脚与rs232接口电平转换模块之间通过电阻r35连接。
21.如图6和图7所示，rs232接口电平转换模块包括光电耦合器u2和光电耦合器u3；光电耦合器u2和光电耦合器u3的型号为tlp185；如图2所示，光电耦合器u2的第一引脚与电阻r13输出端相连，电阻r13输入端与3.3v电源转换模块连接，光电耦合器u2的第二引脚与电阻r33的输出端连接；光电耦合器u2的第三引脚接地；光电耦合器u2的第四引脚与电阻r11输出端连接，电阻r11的输入端与3.3v电源转换模块连接，光电耦合器u2的第四引脚与主控板的txd1引脚连；如图2所示，光电耦合器u3的第一引脚与电阻r14输出端相连，电阻r14输入端与3.3v电源转换模块连接，光电耦合器u3的第二引脚与电阻r35的输出端连接；光电耦合器u3的第三引脚接地；光电耦合器u3的第四引脚与电阻r12输出端连接，电阻r12的输入端与3.3v电源转换模块连接，光电耦合器u3的第四引脚与主控板的rxd1引脚连。
22.如图8所示，one-wire接口电平转换模块包括第二触点与5v电源转换模块接口连接的电阻r22和电阻r24，电阻r22和电阻r24的第一触点之间串联有接数字地的三极管q1；电阻r22的第一触点还与电阻r42的第一触点连接，电阻r42的第二触点与接数字地的瞬态抑制二极管tvs1连接；电阻r24的第一触点与三极管q3的第二触点连接；三极管q3的第三触点接数字地；如图2所示，三极管q3的第一触点与主控板的18b20_d接口之间通过电阻r44连接；三极管q3的第一触点还与接地的瞬态抑制二极管tvs3、电阻r27的第一触点连接，电阻r27的第二触点与三极管q5的第二触点连接，三极管q5的第一触点与电阻r29的第二触点连接，电阻r29的第一触点与电阻r27的第二触点连接，电阻r29的第一触点与3.3v电源转换模块连接；三极管q5的第三触点接数字地；电阻r29的第二触点与三极管q7的第二触点连接，三极管q7的第一触点与电阻r42的第二触点连接；三极管q7的第三触点接数字地。
23.本发明还公开了一种rs232转one-wire协议模块的转换方法，包括以下具体操作步骤：s1.上位机将需要仿真的温度传感器的温度信号和序列号信息经rs232接口模块、rs232接口电平转换模块发送至控制模块；s2、控制模块的主控板接收rs232接口电平转换模块发送的信号，解析其时序并模拟温度信号；s3、模拟的温度信号和序列号信息由one-wire接口电平转换模块传输至one-wire接口模块处，再发送至外部温控模块；s4、外部温控模块根据模拟温度信号和序列号信息产生相应的温度变化。
24.以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。