本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于遠(yuǎn)距離通信的電流環(huán)接口邏輯電路。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在一般把提供電源的作為主機，把與主機連接的作為從機，因為有些從機不能通過與主機的連接獲得電源或通過與主機連接獲得的電源并不可靠，只能提前配備后備電源，這增加了電路的復(fù)雜性和從機在電源方面的局限性；在主機與從機間的通信中，除雙方的主控芯片外，主從之間的通信還需要借助通信芯片才能完成數(shù)據(jù)之間的傳輸，搭載電路復(fù)雜、受干擾性強、有效傳輸距離短、功耗大，不利于主從雙方高效、可靠地進行信息交互，且通信芯片一般售價較高，大大地增加了整個通信鏈路的建設(shè)成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于遠(yuǎn)距離通信的電流環(huán)接口邏輯電路，解決了采用分離元器件搭建的主機接口邏輯電路和從機接口邏輯電路，利用電路中電流的變化分別對應(yīng)“1”和“0”的邏輯特性，實現(xiàn)主機與從機遠(yuǎn)距離通信的技術(shù)問題。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于遠(yuǎn)距離通信的電流環(huán)接口邏輯電路，包括主機接口模塊和從機接口模塊，所述主機接口模塊設(shè)有主機主控芯片，及連接所述主機主控芯片的通信輸出端、通信輸入端的主機通信輸入端、主機通信輸出端，還設(shè)有主從通信控制子電路、從主通信控制子電路及主從連接接口，所述從機接口模塊設(shè)有從機主控芯片，及連接所述從機主控芯片的通信輸出端、通信輸入端的從機通信輸入端、從機通信輸出端，還設(shè)有整流穩(wěn)壓儲能子電路、主從雙向通信控制子電路及從主連接接口；

所述主機通信輸出端連接所述主從通信控制子電路后連接所述主從連接接口的主機輸出端，所述主從連接接口的主機輸入端連接所述從主通信控制子電路后連接所述主機通信輸入端；

所述從主連接接口的第一從機連接端與第二從機連接端連接所述整流穩(wěn)壓儲能子電路后連接所述從機主控芯片，在所述整流穩(wěn)壓儲能子電路的整流電壓輸出端與所述從機通信輸入端、從機通信輸出端之間連接有所述主從雙向通信控制子電路；

所述主從連接接口的主機輸出端、主機輸入端分別連接所述從主連接接口的第一從機連接端、第二從機連接端或所述主從連接接口的主機輸出端、主機輸入端分別連接所述從主連接接口的第二從機連接端、第一從機連接端。

具體地，所述主從通信控制子電路設(shè)有第一三極管、第二三極管、第一保護電阻、第二保護電阻、第三保護電阻；所述第一保護電阻連接所述第一三極管的基極，所述第一三極管的發(fā)射極接地，集電極連接第二保護電阻后連接所述第二三極管的基極，所述第二三極管的發(fā)射極連接第一工作電源，所述第二三極管的集電極連接所述第三保護電阻后連接所述主從連接接口的主機輸出端。

具體地，所述從主通信控制子電路設(shè)有第三三極管、第四保護電阻、第五保護電阻、第一上拉電阻、第一采樣電阻、第二采樣電阻；

所述主從連接接口的主機輸入端連接所述第一采樣電阻與所述第二采樣電阻的共同連接端，所述第一采樣電阻與所述第二采樣電阻的另一共同連接端接地，所述第一采樣電阻與所述第二采樣電阻的共同連接端連接所述第四保護電阻后連接所述第三三極管的基極，所述第三三極管的發(fā)射極接地，集電極連接所述第五保護電阻的一端和所述第一上拉電阻的一端，所述第五保護電阻的另一端連接所述主機通信輸出端，所述第一上拉電阻的另一端連接第二工作電源。

具體地，所述整流穩(wěn)壓儲能子電路設(shè)有第六保護電阻、穩(wěn)壓二極管、第一肖特基二極管、第二肖特基二極管、穩(wěn)壓芯片、電解電容；

所述從主連接接口的第一從機連接端連接所述第六保護電阻后連接所述穩(wěn)壓二級管的負(fù)極端和所述第一肖特基二極管的公共端，所述從主連接接口的第二從機連接端連接所述穩(wěn)壓二級管的正極端和所述第二肖特基二極管的公共端；

所述第一肖特基二極管的正極端與所述第二肖特基二極管的正極端共同連接所述穩(wěn)壓芯片的第一連接端和所述整流電壓輸出端，所述第一肖特基二極管的負(fù)極端與所述第二肖特基二極管的負(fù)極端共同連接所述穩(wěn)壓芯片的第二連接端，所述穩(wěn)壓芯片的第三連接端和第四連接端分別連接所述電解電容的正極端和負(fù)極端，所述電解電容的正極端與所述從機主控芯片的電源端還連接第三供電電源，所述電解電容的負(fù)極端還連接所述從機主控芯片的接地端。

具體地，所述雙向通信控制子電路設(shè)有第四三極管、第五三極管、第六三極管、第七三極管、第一分壓電阻、第二分壓電阻、第七保護電阻、第八保護電阻、第九保護電阻、第十保護電阻、第十一保護電阻、第十二保護電阻、第一電容和第二電容。

具體地，所述整流電壓輸出端連接所述第一分壓電阻的一端和所述第七保護電阻的一端，所述第一分壓電阻的另一端連接所述第二分壓電阻的一端和所述第四三極管的基極，所述第二分壓電阻的另一端連接所述第四三極管的發(fā)射極、所述第五三極管的發(fā)射極、所述第六三極管的發(fā)射極，所述第四三極管的集電極連接所述第七三極管的基極和所述第八保護電阻的一端，所述第七三極管的集電極連接所述第九保護電阻的一端、所述第一電容的一端、所述從機通信輸出端，所述第一電容的另一端連接所述第七三極管的發(fā)射極且發(fā)射極接地；

所述第七保護電阻的另一端連接所述第五三極管的集電極，所述第五三極管的基極連接所述第六三極管的集電極和所述第十保護電阻的一端，所述第六三極管的基極連接所述第十一保護電阻后連接所述第十二保護電阻的一端、所述第二電容的一端和所述從機通信輸入端，所述第二電容的另一端接地；

所述第八保護電阻的另一端、所述第九保護電阻的另一端、所述第十保護電阻的另一端、所述第十二保護電阻的另一端連接所述從機主控芯片的電源端。

優(yōu)選地，所述主從連接接口與所述從主連接接口之間通過雙絞線連接。

具體地，所述第一三極管、所述第三三極管、所述第四三極管、所述第五三極管、所述第六三極管、所述第七三極管為npn型三極管，所述第二三極管為pnp型三極管。

本發(fā)明提供的一種用于遠(yuǎn)距離通信的電流環(huán)接口邏輯電路，利用電路中電流的高、低電平的變化分別對應(yīng)“1”、“0”的邏輯特性，采用常用的分離元器件如三極管、電阻、電容等，原理簡單易搭建，同時節(jié)省了主機接口模塊與從機接口模塊的通信芯片，成本低，經(jīng)濟實惠；主機能夠給從機提供電源，具有即插即用的特性，從機無需后備電源；主機與從機之間的通信線路用雙絞線連接，采用電流驅(qū)動的方式，抗干擾能力強，傳輸距離遠(yuǎn)；從機的連接接口采用整流橋電路，接口不分正負(fù)，方便操作人員連接，相比傳統(tǒng)的方式，能夠避免操作人員接反從而造成從機不能工作；主機與從機之間的通信方式采用標(biāo)準(zhǔn)的uart通信，線路連接方便、簡潔；不管是主機向從機通信時還是從機向主機通信時還是雙方都處在空閑狀態(tài)時，整個主機與從機之間的通信接口電路的功耗都極低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的一種用于遠(yuǎn)距離通信的電流環(huán)接口邏輯電路的主機接口模塊的電路圖；

圖2是本發(fā)明提供的一種用于遠(yuǎn)距離通信的電流環(huán)接口邏輯電路的從機接口模塊的電路圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。以下元器件的取值大小僅為較佳實施例，不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限制。

參見，圖1是本發(fā)明實施例提供的一種用于遠(yuǎn)距離通信的電流環(huán)接口邏輯電路的主機接口模塊的電路圖，圖2是本發(fā)明提供的一種用于遠(yuǎn)距離通信的電流環(huán)接口邏輯電路的從機接口模塊的電路圖。

在本實施例中，所述的一種用于遠(yuǎn)距離通信的電流環(huán)接口邏輯電路，包括主機接口模塊1和從機接口模塊2，所述主機接口模塊1設(shè)有主機主控芯片10，及連接所述主機主控芯片10的通信輸出端txd-a、通信輸入端rxd-a的主機通信輸入端txd-b、主機通信輸出端rxd-b，還設(shè)有主從通信控制子電路11、從主通信控制子電路12及主從連接接口j1，所述從機接口模塊2設(shè)有從機主控芯片20，及連接所述從機主控芯片20的通信輸出端txd-c、通信輸入端rxd-c的從機通信輸入端txd-d、從機通信輸出端rxd-d，還設(shè)有整流穩(wěn)壓儲能子電路21、主從雙向通信控制子電路22及從主連接接口j2；

所述主機通信輸出端rxd-b連接所述主從通信控制子電路11后連接所述主從連接接口j1的主機輸出端vout1，所述主從連接接口j1的主機輸入端vin1連接所述從主通信控制子電路12后連接所述主機通信輸入端txd-b；

所述從主連接接口j2的第一從機連接端conj1與第二從機連接端conj2連接所述整流穩(wěn)壓儲能子電路21后連接所述從機主控芯片20，在所述整流穩(wěn)壓儲能子電路21的整流電壓輸出端v-rec與所述從機通信輸入端txd-d、從機通信輸出端rxd-d之間連接有所述主從雙向通信控制子電路22；

所述主從連接接口j1的主機輸出端vout1、主機輸入端vin1分別連接所述從主連接接口j2的第一從機連接端conj1、第二從機連接端conj2或所述主從連接接口j1的主機輸出端vout1、主機輸入端vin1分別連接所述從主連接接口j2的第二從機連接端conj2、第一從機連接端conj1，因為從主連接接口j2后采用整流橋電路，接口連接時不分正負(fù)，方便操作人員連接，相比傳統(tǒng)的方式，能夠避免操作人員接反從而造成從機接口模塊2不能工作。當(dāng)然，所述主從連接接口j1與所述從主連接接口j2之間通過雙絞線連接，采用電流驅(qū)動的方式，抗干擾能力強，傳輸距離遠(yuǎn)。

具體地，所述主從通信控制子電路11設(shè)有第一三極管q1、第二三極管q2、第一保護電阻r1、第二保護電阻r2、第三保護電阻r3；所述第一保護電阻r1連接所述第一三極管q1的基極b，所述第一三極管q1的發(fā)射極e接地，集電極c連接第二保護電阻r2后連接所述第二三極管q2的基極b，所述第二三極管q2的發(fā)射極e連接第一工作電源12v，所述第二三極管q2的集電極c連接所述第三保護電阻r3后連接所述主從連接接口j1的主機輸出端vout1。

具體地，所述從主通信控制子電路12設(shè)有第三三極管q3、第四保護電阻r4、第五保護電阻r5、第一上拉電阻rl1、第一采樣電阻rs1、第二采樣電阻rs2；

所述主從連接接口j1的主機輸入端vin1連接所述第一采樣電阻rs1與所述第二采樣電阻rs2的共同連接端，所述第一采樣電阻rs1與所述第二采樣電阻rs2的另一共同連接端接地，所述第一采樣電阻rs1與所述第二采樣電阻rs2的共同連接端連接所述第四保護電阻r4后連接所述第三三極管q3的基極b，所述第三三極管q3的發(fā)射極e接地，集電極c連接所述第五保護電阻r5的一端和所述第一上拉電阻rl1的一端，所述第五保護電阻r5的另一端連接所述主機通信輸出端rxd-b，所述第一上拉電阻rl1的另一端連接第二工作電源5v。

具體地，所述整流穩(wěn)壓儲能子電路21設(shè)有第六保護電阻r6、穩(wěn)壓二極管d1、第一肖特基二極管dd1、第二肖特基二極管dd2、穩(wěn)壓芯片u1、電解電容ec；

所述從主連接接口j2的第一從機連接端conj1連接所述第六保護電阻r6后連接所述穩(wěn)壓二級管d1的負(fù)極端和所述第一肖特基二極管dd1的公共端dd1_pin3，所述從主連接接口j2的第二從機連接端conj2連接所述穩(wěn)壓二級管d1的正極端和所述第二肖特基二極管dd2的公共端dd2_pin3。這里的第六保護電阻r6、穩(wěn)壓芯片u1、第一肖特基二極管dd1與第二肖特基二極管dd2共同搭建的部分組成整流橋電路，無論所述主從連接接口j1與所述從主連接接口j2怎么接，所述整流電壓輸出端v-rec永遠(yuǎn)輸出為正，所述第一肖特基二極管dd1的負(fù)極端dd1_pin1與所述第二肖特基二極管dd2的負(fù)極端dd2_pin1輸出永遠(yuǎn)為負(fù)，所以直流電不管接哪個方向，對從機而言都被整流到同一個方向上。

所述第一肖特基二極管dd1的正極端dd1_pin2與所述第二肖特基二極管dd2的正極端dd2_pin2共同連接所述穩(wěn)壓芯片u1的第一連接端u1_pin1和所述整流電壓輸出端v-rec，所述第一肖特基二極管dd1的負(fù)極端dd1_pin1與所述第二肖特基二極管dd2的負(fù)極端dd2_pin1共同連接所述穩(wěn)壓芯片u1的第二連接端u1_pin2，所述穩(wěn)壓芯片u1的第三連接端u1_pin3和第四連接端u1_pin4分別連接所述電解電容ec的正極端和負(fù)極端，所述電解電容ec的正極端和負(fù)極端還連接所述從機主控芯片20的電源端vcpu和穩(wěn)壓器接地端gnd。所述電解電容ec的正極端與所述從機主控芯片20的電源端vcc還連接第三工作電源vcpu，所述電解電容ec的負(fù)極端還連接所述從機主控芯片20的接地端gnd。

具體地，所述雙向通信控制子電路22設(shè)有第四三極管q4、第五三極管q5、第六三極管q6、第七三極管q7、第一分壓電阻rdl1、第二分壓電阻rdl2、第七保護電阻r7、第八保護電阻r8、第九保護電阻r9、第十保護電阻r10、第十一保護電阻r11、第十二保護電阻r12、第一電容c1和第二電容c2。

具體地，所述整流電壓輸出端v-rec連接所述第一分壓電阻rdl1的一端和所述第七保護電阻r7的一端，所述第一分壓電阻rdl1的另一端連接所述第二分壓電阻rdl2的一端和所述第四三極管q4的基極b，所述第二分壓電阻rdl2的另一端連接所述第四三極管q4的發(fā)射極e、所述第五三極管q5的發(fā)射極e、所述第六三極管q6的發(fā)射極e，所述第四三極管q4的集電極c連接所述第七三極管q7的基極b和所述第八保護電阻r8的一端，所述第七三極管q7的集電極c連接所述第九保護電阻r9的一端、所述第一電容c1的一端、所述從機通信輸出端rxd-d，所述第一電容c1的另一端連接所述第七三極管q7的發(fā)射極e且發(fā)射極e接地；

所述第七保護電阻r7的另一端連接所述第五三極管q5的集電極c，所述第五三極管q5的基極b連接所述第六三極管q6的集電極c和所述第十保護電阻r10的一端，所述第六三極管q6的基極b連接所述第十一保護電阻r11后連接所述第十二保護電阻r12的一端、所述第二電容c2的一端和所述從機通信輸入端txd-d，所述第二電容c2的另一端接地；

所述第八保護電阻r8的另一端、所述第九保護電阻r9的另一端、所述第十保護電阻r10的另一端、所述第十二保護電阻r12的另一端連接所述第三工作電源vcpu。

具體地，所述第一三極管q1、所述第三三極管q3、所述第四三極管q4、所述第五三極管q5、所述第六三極管q6、所述第七三極管q7為npn型三極管，所述第二三極管q2為pnp型三極管。

下面對主機接口模塊1與從機接口模塊2之間的通信過程進行說明，此時所述主從連接接口j1與從主連接接口j2已經(jīng)建立連接。

主機主動通信：在圖1中，當(dāng)所述主機主控芯片10通過其通信輸出端txd-a發(fā)送信號，所述主機通信輸入端txd-b接收電平為“1”時，所述第一三極管q1導(dǎo)通，所述第二三極管q2導(dǎo)通，主機為從機供電；在圖2中，所述第一分壓電阻rdl1和所述第二分壓電阻rdl2分壓，促使所述第四三極管q4導(dǎo)通，所述第七三極管q7截止，由于所述第九保護電阻r9的上拉作用，所述從機通信輸出端rxd-d對應(yīng)電平為“1”；當(dāng)所述主機主控芯片10通過其通信輸出端txd-a發(fā)送信號，所述主機通信輸入端txd-b發(fā)送信號，電平為“0”時，圖1中，所述第一三極管q1截止，所述主從連接接口j1的主機輸出端vout1沒有輸出電源；圖2中，所述第一分壓電阻rdl1和所述第二分壓電阻rdl2分壓不起作用，導(dǎo)致所述第四三極管q4截止，由于所述整流穩(wěn)壓儲能子電路21中的所述電解電容ec的儲能作用，所述從機主控芯片20的電源端vcpu不會立即掉電，仍有電源供應(yīng)，所述第七三極管q7導(dǎo)通，所述從機通信輸出端rxd-d對應(yīng)電平為“0”，這樣，就完成了主機到從機通信的邏輯實現(xiàn)。

從機主動通信：圖2中，當(dāng)所述從機主控芯片20的通信輸出端txd-c發(fā)送信號，所述從機通信輸入端txd-d接收電平為“1”時，所述第六三極管q6導(dǎo)通，所述第五三極管q5截止，整個電路消耗電流i，圖1中，設(shè)定所述第一采樣電阻rs1和所述第二采樣電阻rs2的等效電阻值為rs，根據(jù)u＝i*rs，當(dāng)u>0.7v時，所述第三三極管q3才導(dǎo)通，電路設(shè)計時，為了保證時序所對應(yīng)，通過選擇合適的rs，保證從機發(fā)送“1”時，所述第三三極管q3不導(dǎo)通，從而所述主機主控芯片10的通信輸入端rxd-a為“1”；同樣，所述從機主控芯片20的通信輸出端txd-c發(fā)送信號“0”時，所述從機通信輸入端txd-d接收電平為“0”時，所述第六三極管q6截止，所述第五三極管q5導(dǎo)通，電源通過所述第七保護電阻r7，所述第七三極管q7接地，從機負(fù)載變大，導(dǎo)致回路中電流變大，所述第一采樣電阻rs1和第二采樣電阻rs2流經(jīng)的電流變大，達到所述第三三極管q3的導(dǎo)通條件，所述主機主控芯片10的通信輸入端rxd-a為“0”，這樣就完成了從機到主機通信的邏輯實現(xiàn)。

空閑狀態(tài)：根據(jù)串口特性，主機空閑狀態(tài)時，所述主機主控芯片10的通信輸出端txd-a電平輸出為高，所述第一三極管q1導(dǎo)通，所述第二三極管q2導(dǎo)通，主機給從機供電；所述主機主控芯片10的通信輸入端rxd-a在空閑時為高電平，所述第三三極管q3截止，同時，流經(jīng)采樣電阻rs1和rs2的電流很小，整個主機模塊1消耗的電流很小，所以此路功耗很低；從機空閑狀態(tài)時，所述第四三極管q4和所述第六三極管q6導(dǎo)通，所述第五三極管q5和所述第七三極管q7截止，因為所述第八保護電阻r8和所述第十保護電阻r10的阻值比較大，同時此狀態(tài)下，第一采樣電阻rs1和第二采樣電阻rs2不工作，所以整個從機模塊2消耗電流很小，所以此路功耗很低。綜上，空閑狀態(tài)時，整個通信電路不會產(chǎn)生很大功耗。

應(yīng)當(dāng)指出，主機接口模塊1和從機接口模塊2在圖1、圖2中的展示，僅是與本發(fā)明相關(guān)的一個完整的主機和從機的部分電路。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。