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申请/专利权人：武汉洲际电讯科技股份有限公司

摘要：本发明涉及一种单片机串行总线多路控制电路，包括串行总线控制电路、多路USB转URAT桥连与串行输出电路、多路USB输出电路和USB转以太网控制与输出电路，单片机串行总线与串行总线控制电路的输入端电连接，串行总线控制电路的输出端分别与多路USB转URAT桥连与串行输出电路、多路USB输出电路和USB转以太网控制与输出电路电连接。本发明通过串行总线控制电路将单片机输出的USB总线信号转换成多路USB输出信号，将单片机串行总线信号经过串行总线控制电路转成串行总线信号输出下行通信受控电路，进行数据传输与控制，实现了将单片机串行总线转换成多路串行信号，具有高效率、功耗低、数据传输准确等特点，可广泛应用于智能电子与通信设备实际电路。

主权项：1.一种单片机串行总线多路控制电路，其特征在于:包括串行总线控制电路、多路USB转URAT桥连与串行输出电路、多路USB输出电路和USB转以太网控制与输出电路，单片机串行总线与所述串行总线控制电路的输入端电连接，所述串行总线控制电路的输出端分别与多路所述USB转URAT桥连与串行输出电路、多路所述USB输出电路和USB转以太网控制与输出电路电连接；所述USB输出电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、热敏电阻PTC1、三极管Q1、MOS管Q2和USB端子J2，所述串行总线控制电路的其中一路信号输出端与通过所述电阻R14与所述USB端子J2的3号引脚电连接，所述串行总线控制电路的其中另一路信号输出端与通过所述电阻R15与所述USB端子J2的2号引脚电连接，所述USB端子J2的3号引脚与所述二极管D1的负极电连接，所述二极管D1的正极与所述USB端子J2的2号引脚电连接，所述二极管D2的正极和所述二极管D3的正极分别接地，所述二极管D2的负极和所述二极管D3的负极分别与所述所述USB端子J2的2号引脚和3号引脚对应电连接，所述USB端子的4号引脚接地，所述USB端子J2的1号引脚接外部电源，所述USB端子J2的1号引脚通过所述热敏电阻PTC1与所述MOS管Q2的漏极电连接，所述MOS管Q2的源极与外部电源电连接，所述MOS管Q2的栅极与所述三极管Q1的集电极点来接，所述三极管Q1的集电极通过所述电阻R18与外部电源电连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极与外部电源之间顺次串联有所述电阻R17和电阻R16，且所述电阻R17和电阻R16的公共端与单片机的输出端电连接；所述USB转以太网控制与输出电路包括USB转以太网控制电路和以太网通信输出电路，所述串行总线控制电路器的输出端与USB转以太网控制电路的输入端电连接，所述USB转以太网控制电路的输出端与以太网通信输出电路的输入端电连接，所述以太网通信输出电路的输出端与外部网络设备电连接；所述串行总线控制电路采用型号为FE2.1的集线器控制芯片。

全文数据：一种单片机串行总线多路控制电路技术领域本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种单片机串行总线多路控制电路。背景技术随着智能设备的功能越来越丰富，现在电子智能设备中单片机要数据传输与控制电路众多，原来的单片机总线并行传输方式已经满足不了这个要求。如果按照原来的传输方式，现有的电子智能设备中的单片机功能扩展会受到单片机的接口限制而无法实现。发明内容本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种单片机串行总线多路控制电路。本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种单片机串行总线多路控制电路，包括串行总线控制电路、多路USB转URAT桥连与串行输出电路、多路USB输出电路和USB转以太网控制与输出电路，单片机串行总线与所述串行总线控制电路的输入端电连接，所述串行总线控制电路的输出端分别与多路所述USB转URAT桥连与串行输出电路、多路所述USB输出电路和USB转以太网控制与输出电路电连接。本发明的有益效果是：本发明的单片机串行总线多路控制电路，通过所述串行总线控制电路将单片机输出的USB总线信号转换成多路USB输出信号，在由所述USB转URAT桥连与串行输出电路将一路USB输出信号转换成两路UART串行数据通信信号，并输出至多个下行通信受控电路进行数据传输与控制，同时，所述USB输出电路将单片机输出的USB数据信号直接输出到下行设备，所述USB转以太网控制与输出电路将单片机输出的USB数据信号转换成以太网数据信号并输出到VPN外部网络设备，实现了将单片机串行总线转换成多路串行数据信号，具有高效率、功耗低、数据传输准确等特点，技术指标达到国家规定的智能电子与通信设备多路串行总线集线器通信技术要求，并且可广泛应用于智能电子与通信设备实际电路。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：进一步：所述串行总线控制电路采用型号为FE2.1的集线器控制芯片。进一步：所述USB转URAT桥连与串行输出电路采用型号为CP2105的USB转双UART桥接器控制芯片。进一步：所述USB输出电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、热敏电阻PTC1、三极管Q1、MOS管Q2和USB端子J2，所述串行总线控制电路的其中一路信号输出端与通过所述电阻R14与所述USB端子J2的3号引脚电连接，所述串行总线控制电路的其中另一路信号输出端与通过所述电阻R15与所述USB端子J2的2号引脚电连接，所述USB端子J2的3号引脚与所述二极管D1的负极电连接，所述二极管D1的正极与所述USB端子J2的2号引脚电连接，所述二极管D2的正极和所述二极管D3的正极分别接地，所述二极管D2的负极和所述二极管D3的负极分别与所述所述USB端子J2的2号引脚和3号引脚对应电连接，所述USB端子的4号引脚接地，所述USB端子J2的1号引脚接外部电源，所述USB端子J2的1号引脚通过所述热敏电阻PTC1与所述MOS管Q2的漏极电连接，所述MOS管Q2的源极与外部电源电连接，所述MOS管Q2的栅极与所述三极管Q1的集电极点来接，所述三极管Q1的集电极通过所述电阻R18与外部电源电连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极与外部电源之间顺次串联有所述电阻R17和电阻R16，且所述电阻R17和电阻R16的公共端与单片机的输出端电连接。上述进一步方案的有益效果是：通过所述USB输出电路可以将所述串行总线控制电路输出的多路USB数据信号通过USB端子直接输出到下行设备，三极管Q1与MOS管Q2、三极管Q3与MOS管Q4分别组成2路USB端口供电电路，根据单片机输出的信号控制USB电源是否工作。进一步：所述USB转以太网控制与输出电路包括USB转以太网控制电路和以太网通信输出电路，所述串行总线控制电路的输出端与USB转以太网控制电路的输入端电连接，所述USB转以太网控制电路的输出端与以太网通信输出电路的输入端电连接，所述以太网通信输出电路的输出端与外部网络设备电连接。上述进一步方案的有益效果是：通过所述USB转以太网控制与输出电路可以将所述串行总线控制电路输出的USB数据信号转变成以太网数据信号，在输出到VPN外部网络设备上。进一步：所述USB转以太网控制电路采用型号为RTL8152B的以太网控制器芯片，所述以太网通信输出电路采用以太网络隔离变压器。附图说明图1为本发明一实施例的单片机串行总线多路控制电路结构框图；图2为本发明一实施例的串行总线控制电路的电路图；图3为本发明一实施例的第一路USB转URAT桥连与串行输出电路的电路图；图4为本发明一实施例的第二路USB转URAT桥连与串行输出电路的电路图；图5为本发明一实施例的第三路USB转URAT桥连与串行输出电路的电路图；图6为本发明一实施例的第四路USB转URAT桥连与串行输出电路的电路图；图7为本发明一实施例的第一路USB输出电路的电路图；图8为本发明一实施例的第二路USB输出电路的电路图；图9为本发明一实施例的USB转以太网控制与输出电路的电路图。具体实施方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。如图1所示，一种单片机串行总线多路控制电路，包括串行总线控制电路、多路USB转URAT桥连与串行输出电路、多路USB输出电路和USB转以太网控制与输出电路，单片机串行总线与所述串行总线控制电路的输入端电连接，所述串行总线控制电路的输出端分别与多路所述USB转URAT桥连与串行输出电路、多路所述USB输出电路和USB转以太网控制与输出电路电连接。本发明的单片机串行总线多路控制电路，通过所述串行总线控制电路将单片机输出的USB总线信号转换成多路USB输出信号，在由所述USB转URAT桥连与串行输出电路将一路USB输出信号转换成两路UART串行数据通信信号，并输出至多个下行通信受控电路进行数据传输与控制，同时，所述USB输出电路将单片机输出的USB数据信号直接输出到下行设备，所述USB转以太网控制与输出电路将单片机输出的USB数据信号转换成以太网数据信号并输出到VPN外部网络设备，实现了将单片机串行总线转换成多路串行信号，具有高效率、功耗低、数据传输准确等特点，技术指标达到国家规定的智能电子与通信设备多路串行总线集线器通信技术要求，并且可广泛应用于智能电子与通信设备实际电路。在本发明提供的一个或多个实施例中，所述串行总线控制电路采用型号为FE2.1的集线器控制芯片U1。如图2所示，实际中，集线器控制芯片U1还设置有外围电路，其中J1为单片机的串行通信接口。FE2.1是高度集成，高品质，高性能，低能耗，总体花费低的高速七端口USB2.0集线器。它的功能是将单片机送来的USB总线信号DPU、DMU转成7路USB输出信号DP1、DM1、DP2、DM2、DP3、DM3、DP4、DM4、DP5、DM5、DP6、DM6、DP7、DM7。其中，USB输出信号DP1、DM1输出给第一路USB输出单电路，USB输出信号DP2、DM2输出给第二路USB输出单电路，USB输出信号DP3、DM3输出给USB转以太网控制与输出电路，USB输出信号DP4、DM4输出给第一路USB转URAT桥连与串行输出电路，USB输出信号DP5、DM5输出给第二路USB转URAT桥连与串行输出电路，USB输出信号DP6、DM6输出给第三路USB转URAT桥连与串行输出电路，DP7、DM7输出给第四路USB转URAT桥连与串行输出电路。在本发明提供的一个或多个实施例中，所述USB转URAT桥连与串行输出电路采用型号为CP2105的USB转双UART桥接器控制芯片，如图3至6所示，图中分别示出了第一路USB转URAT桥连与串行输出电路、第二路USB转URAT桥连与串行输出电路、第三路USB转URAT桥连与串行输出电路和第四路USB转URAT桥连与串行输出电路的电路图，包括USB转双UART桥接器控制芯片U2U3、U4或U5及其外围电路。CP2105是一种高度集成的USB转双UART桥接器控制器。它的功能是将串行总线控制芯片U1输出的4路USB信号DP4、DM4、DP5、DM5、DP6、DM6、DP7、DM7转成8路UART串行数据通信信号TXD1、RXD1、TXD2、RXD2、TXD3、RXD3、TXD4、RXD4、TXD5、RXD5、TXD6、RXD6、TXD7、RXD7、TXD8、RXD8，再把串行数据信号输送到8个受控电路。如图7所示，在本发明提供的一个或多个实施例中，其中第一路所述USB输出电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、热敏电阻PTC1、三极管Q1、MOS管Q2和USB端子J2，所述串行总线控制电路的其中一路信号输出端与通过所述电阻R14与所述USB端子J2的3号引脚电连接，所述串行总线控制电路的其中另一路信号输出端与通过所述电阻R15与所述USB端子J2的2号引脚电连接，所述USB端子J2的3号引脚与所述二极管D1的负极电连接，所述二极管D1的正极与所述USB端子J2的2号引脚电连接，所述二极管D2的正极和所述二极管D3的正极分别接地，所述二极管D2的负极和所述二极管D3的负极分别与所述所述USB端子J2的2号引脚和3号引脚对应电连接，所述USB端子的4号引脚接地，所述USB端子J2的1号引脚接外部电源输出+5VS外部电源+5V的输出，所述USB端子J2的1号引脚通过所述热敏电阻PTC1与所述MOS管Q2的漏极电连接，所述MOS管Q2的源极接地，所述MOS管Q2的栅极与所述三极管Q1的集电极点来接，所述三极管Q1的集电极通过所述电阻R18与外部电源+5V电连接，所述三极管Q1的发射极与接地，所述三极管Q1的基极与外部电源+3.3V之间顺次串联有所述电阻R17和电阻R16，且所述电阻R17和电阻R16的公共端与单片机的输出端电连接。通过所述USB输出电路可以将所述串行总线控制电路输出的多路USB数据信号通过USB端子直接输出到下行设备，三极管Q1与MOS管Q2、三极管Q3与MOS管Q4分别组成2路USB端口供电电路，根据单片机输出的信号控制USB电源是否工作。如图8所示，第二路所述USB输出电路的具体结构电路图，和第一路所述USB输出电路的具体结构电路图基本相同，这里不再赘述。本发明中，所述USB输出电路为两路图7中仅出了其中一路，将串行总线控制芯片U1输出的2路USB数据信号DP1、DM1、DP2、DM2通过USB端子J2、J3直接输出到下行设备。三极管Q1与MOSFET管Q2、三极管Q3与MOSFET管Q4分别组成2路USB端口供电电路，由根据单片机输出的信号PC15、PD6控制USB电源是否工作。在本发明提供的一个或多个实施例中，所述USB转以太网控制与输出电路包括USB转以太网控制电路和以太网通信输出电路，所述串行总线控制电路的输出端与USB转以太网控制电路的输入端电连接，所述USB转以太网控制电路的输出端与以太网通信输出电路的输入端电连接，所述以太网通信输出电路的输出端与外部网络设备电连接。通过所述USB转以太网控制与输出电路可以将所述串行总线控制电路输出的USB数据信号转变成以太网数据信号，在输出到VPN外部网络设备上。优选地，如图9所示，在本发明提供的一个或多个实施例中，所述USB转以太网控制电路采用型号为RTL8152B的USB转以太网控制器芯片，RTL8152B是一种集成10100M以太网收发器，所述以太网通信输出电路采用以太网隔离变压器T1，型号为AH1601C1。图5中示出了所述以太网控制器芯片U6和隔离变压器T1以及外围电路。将串行总线控制芯片U1输出的USB数据信号DP3、DM3通过USB转以太网控制芯片RTL8152B芯片转变成以太网数据信号RXIP4、RXIM4、TXOP4、TXOM4，再经过网络隔离变压器T1输出到VPN外部网络设备上。本发明的单片机串行总线多路控制电路实现了将单片机串行总线转成多路串行传输方式，以控制多个下行通信电路与网络设备，并且具有高效率、功耗低、数据传输准确等特点，技术指标达到国家规定的智能电子与通信设备多路串行总线集线器通信技术要求，并且应用于智能电子与通信设备实际电路。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种单片机串行总线多路控制电路，其特征在于:包括串行总线控制电路、多路USB转URAT桥连与串行输出电路、多路USB输出电路和USB转以太网控制与输出电路，单片机串行总线与所述串行总线控制电路的输入端电连接，所述串行总线控制电路的输出端分别与多路所述USB转URAT桥连与串行输出电路、多路所述USB输出电路和USB转以太网控制与输出电路电连接。2.根据权利要求1所述的单片机串行总线多路控制电路，其特征在于:所述串行总线控制电路采用型号为FE2.1的集线器控制芯片。3.根据权利要求1所述的单片机串行总线多路控制电路，其特征在于:所述USB转URAT桥连与串行输出电路采用型号为CP2105的USB转双UART桥接器控制芯片。4.根据权利要求1所述的单片机串行总线多路控制电路，其特征在于:所述USB输出电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、热敏电阻PTC1、三极管Q1、MOS管Q2和USB端子J2，所述串行总线控制电路的其中一路信号输出端与通过所述电阻R14与所述USB端子J2的3号引脚电连接，所述串行总线控制电路的其中另一路信号输出端与通过所述电阻R15与所述USB端子J2的2号引脚电连接，所述USB端子J2的3号引脚与所述二极管D1的负极电连接，所述二极管D1的正极与所述USB端子J2的2号引脚电连接，所述二极管D2的正极和所述二极管D3的正极分别接地，所述二极管D2的负极和所述二极管D3的负极分别与所述所述USB端子J2的2号引脚和3号引脚对应电连接，所述USB端子的4号引脚接地，所述USB端子J2的1号引脚接外部电源，所述USB端子J2的1号引脚通过所述热敏电阻PTC1与所述MOS管Q2的漏极电连接，所述MOS管Q2的源极与外部电源电连接，所述MOS管Q2的栅极与所述三极管Q1的集电极点来接，所述三极管Q1的集电极通过所述电阻R18与外部电源电连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极与外部电源之间顺次串联有所述电阻R17和电阻R16，且所述电阻R17和电阻R16的公共端与单片机的输出端电连接。5.根据权利要求1-4任一项所述的单片机串行总线多路控制电路，其特征在于:所述USB转以太网控制与输出电路包括USB转以太网控制电路和以太网通信输出电路，所述串行总线控制电路器的输出端与USB转以太网控制电路的输入端电连接，所述USB转以太网控制电路的输出端与以太网通信输出电路的输入端电连接，所述以太网通信输出电路的输出端与外部网络设备电连接。6.根据权利要求5所述的单片机串行总线多路控制电路，其特征在于:所述USB转以太网控制电路采用型号为RTL8152B的以太网控制器芯片，所述以太网通信输出电路采用以太网隔离变压器。

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