专利名称：矿用本质安全型串/网口转换器的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种串/网口转换器，尤其是涉及一种适用于矿山安全 生产领域中的矿用本质安全型串/网口转换器。
背景技术：
目前，在矿山安全生产中，监控系统主要釆用工业现场总线形式。这
些各自分离的分布式监控系统主要釆用低成本的8位单片机，其单片机也 大多通过异步串行通信接口 RS232、 RS485或CAN总线协议进行通信，无 法直接于进行连接互联网，因而不利于矿山信息化系统的综合集成。
现今巿场上存在许多成熟的工业级串/网口转换器产品，但其都是在 地面上使用的，都没有针对煤矿这种特殊场合做专门防爆电路设计，因而 不能直接在矿山应用。虽然，现有的KJJ31型矿用环网接入器和KJJ58型 矿用环网接入器等产品能够在煤矿领域中使用，但其防爆型式为矿用隔爆 兼本质安全型，不仅功耗高、成本高，而且体积大、重量沉，使用不方便。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提 供一种矿用本质安全型串/网口转换器，其结构简单、使用灵活、性能可 靠且性价比高，使串口设备能立即网络化，能有效解决串/网口之间的转 换问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是 一种矿用本质安 全型串/网口转换器，其特征在于包括防爆壳体以及安装在所述壳体内 部的电路板，所述电路板上设置有控制单元、网络接口单元和能够防高压 雷击的电源单元，控制单元和网络接口单元相接，电源单元分别为控制单
元和网络接口单元供电，所述控制单元、网络接口单元分别与串口接口、 网口接口相接，所述串口接口、网口接口和电源单元所用的电源接口均为
防尘、防水接口；所述控制单元还接有对串口接口所输入、输出数据进行
隔离的光电隔离电路；所述控制单元、网络接口单元和电源单元组成一个
本质安全型电路。
所述串口接口为串口 RS232、 RS422或RS485接口 ，所述网口接口为 RJ45接口 。
所述防尘、防水接口为航空插头。
所述控制单元为依次相接的主芯片、八进制D型锁存器以及外置的随 机存储器RAM，所述主芯片为STC89C5系列芯片；所述网络接口单元为芯 片W5100。
所述电源单元为依次相接的电源模块、电源稳压模块和低压差电压调 节器，其釆用安全组件分流的方式输出两个电压值不同的电压。
所述主芯片为芯片STC89C58,所述八进制D型锁存器为芯片74HC573， 所述随机存储器RAM为芯片61C256;所述光电隔离电路为依次相接的电源 接口 J6、放电三极管GAP1、快速熔丝保险、差分总线收发器和芯片4N35, 所述芯片4N35与芯片STC89C58相接，所述差分总线收发器为芯片 SN65LBC184D。
所述电源模块为DC/DC电源模块，所述电源稳压模块为芯片F0505S， 所述低压差电压调节器为芯片REG1117_3. 3v;所述DC/DC电源模块的电源 接口 J3经共轭电感T2、整流电路及芯片LM5575匪后分两路， 一路接芯片 F0505S后输出+5V电压，另一路接芯片REG1117-3. 3后输出+3. 3V电压。
所述主芯片还接有复位开关Kl。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点，1、结构简单、使用灵活 且性价比高；2、性能可靠，其外壳、电路及所用元器件均符合爆炸性气 体环境用电气设备标准要求，实现了本质安全设计，是一种本质安全型的 串/网口转换器；3、通过特别设置的复位开关可以立即恢复出厂设置，因
而能够保证转换器工作的连续性；4、在实现矿用单片机系统和矿用工业 以太网通信的同时，对原有矿山监控系统的串行设备不需要进行任何重新
设计与开发，其原有串行设备完全可以独立运行；5、能够实现局域网或
互联网与串行端口设备进行通信，对转换器的所有设置均可通过网络实
现，能够直接支持Server和Client模式，实现虛拟串口，因而能满足实 时1/0控制和协议转换应用；综上，本实用新型使矿山已有的分离式分布 式监控系统通过该转换器接到矿用工业以太网，进一步集成为矿山网络化 综合监控系统，使得矿区之间、矿区与矿山安全监督管理部门可以共享信 息；另外，本实用新型还可应用到工业自动化、交通运输、电力系统、楼 宇自动化以及军事领域，使串口设备能立即网络化，能有效解决串/网口 之间的转换问题。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型电路板部分的结构框图。 图2为本实用新型控制单元和网络接口单元部分的电路原理图。 图3为本实用新型电源部分的电路原理图。 图4为本实用新型光电隔离电路部分的电路原理图。 图5为本实用新型网口接口部分的电路原理图。 附图标记说明
l一控制单元； 2 —网络接口单元； 3—电源单元；
4—串口接口； 5—网口接口。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括防爆壳体，以及安装在所述壳体内部的 电路板。所述电路板上设置有控制单元1、网络接口单元2和能够防高压 雷击的电源单元3，其中，控制单元1和网络接口单元2相接，电源单元
3分别为控制单元1和网络接口单元2供电。同时，控制单元l、网络接
口单元2分别与串口接口 4、网口接口 5相接，并且串口接口 4、网口接 口 5和电源单元3所用的电源接口均为防尘、防水的高可靠性航空插头。 另外，控制单元1还接有对串口接口 4所输入、输出数据进行隔离的光电 隔离电路。所述控制单元l、网络接口单元2和电源单元3组成一个本质 安全型电路。
结合图2、图4，所述串口接口 4为串口 RS485接口，所述网口接口 5 为RJ45接口，实际应用中所述串口接口 4也可为串口 RS232或RS422接 口。其控制单元l为依次相接的主芯片、八进制D型锁存器以及外置的随 机存储器RAM差分总线收发器。'本具体实施方式
中，主芯片为芯片 STC89C58,八进制D型锁存器为芯片74HC573,随机存储器RAM为芯片 61C256。而控制单元1外接的光电隔离电路为依次相接的电源接口 J6、放 电三极管GAP1、快速熔丝保险、差分总线收发器和芯片4N35,所述芯片 4N35与芯片STC89C58相接，其差分总线收发器为芯片SN65LBC184D。另 外，所釆用的网络接口单元2为芯片W5100。实际应用过程中，主芯片可 以为STC89C5系列芯片，本系列其他芯片各引脚的接法、芯片的使用方式 等和芯片STC89C58大致相同。
所述芯片STC89C58的两个输入引脚X1、 X2分别与晶振电路的两个输 出端相接，该晶振电路由电容C58和C59以及晶振Y6组成；其引脚VCC 接+5V电源，引脚5/VP经电阻R63后也接+5V电源；引脚T1经电阻R51、 发光二极管D15后接+5V电源，为芯片STC89C58工作的LED指示电路。芯 片STC89C58的输入引脚Pl. 5接复位开关Kl，所述复位开关Kl经电阻R52 后接+5V电源，实现单片机即芯片STC89C58的复位；同时芯片STC89C58 的复位端即引脚RESET,接U24即芯片SN74AHCT1G04的输入引脚Y，同时 U24的输出引脚A接芯片W5100的引脚/RESET,实现对网络接口单元2的 重启/复位控制。另外，芯片STC89C58的外部中段0端即引脚/INT,接网 络接口单元2即芯片W5100的引脚/INT。
芯片STC89C58的八个输出端PO. 0-PO. 7,对应同时接20脚三态八进 制D型锁存器即芯片74HC573的八个输入端D0-D7、随机存储器RAM即芯 片61C256的八个输入端D0-D7以及芯片W5100的八个输入端D0-D7,另外， 芯片74HC573的八个输出端Q0-Q7、芯片61C256的八个输出端A0-A7均对 应接芯片W5100的八个输入端ADO-AD7。这样，实现将芯片STC89C58八个 输出端PO. O-PO. 7输出的低八位数据，通过八进制D型锁存器再存储至随 机存储器RAM,之后再将此低八位数据输至芯片W5100。同理，芯片 STC89C58的七个输出端P2. 0-P2. 6,对应同时接芯片61C256的七个输入 端A8-A14以及芯片W5100的七个输入端AD8-AD14。所述芯片STC89C58 的输出引脚P2.7接U23即芯片SN74AHCT1G04的输入引脚A，而U23的输 出引脚Y接芯片W5100的输入引脚/CS。芯片STC89C58的输出引脚ALE/p 接芯片74HC573的输入引脚LE，其输出引脚阪和^分别接芯片61C256 的输入引脚^和际。
控制单元1外接的对串口接口 4所输入、输出数据进行隔离的光电隔 离电路为依次相接的电源接口 J6、放电三极管GAP1、快速熔丝保险、差 分总线收发器和芯片4N35,所述芯片4N35与芯片STC89C58相接。也就是 说，CPU串行口上传入的串行通信数据，经串口接口 4输入至控制单元1, 而在输入控制单元1之前，需先经过光电隔离电路对所输入的数据进行隔 离；同样，从控制单元l经串口接口 4输出的串行通信数据，在输出后也 需先经过光电隔离电路对所输出的数据进行隔离。具体信号流程是对于 输入控制单元1的串行通信数据，先经放电三极管GAP1、快速熔丝保险F1、 电阻R2后，输至差分总线收发器即芯片SN65LBC184D的输入端A，之后由 芯片SN65LBC184D的输出端R输出，并传至U2即芯片4N35的输入端2端， 而U2即芯片4N35的输出端5端接芯片STC89C58的输入引脚RXD，从而实
现将串行通信数据上传至控制单元1的全部过程。同理，相反地，从控制 单元1输出的串行通信数据，先通过芯片STC89C58的输出引脚TXD,输出 至光电隔离电路中的U8即芯片4N35的输入端2端，之后由芯片4N35的
输出端5端输出，输至差分总线收发器即芯片SN65LBC184D的输入端D, 再由芯片SN65LBC184D的输出端B输出，然后再经过电阻R8、快速熔丝保 险F1以及放电三极管GAP1后输出。
结合图2、图5，所述芯片W5100的两个输入引脚XTLP和XTLN分别与 晶振电路的两个输出端相接，该晶振电路由电容C63和C64、晶振Y4以及 电阻R49组成；其引脚V180接极性电容C68，由极性电容C68为其提供 +1. 8V电源，同时引脚VCC18D1、VCC18D1、VCC18D1和VCC18D1分别接+ 1. 8V 电源；而其引脚VCC3V3D1、 VCC3V3D1和VCC3V3D1分别接+3. 3V电源,引 脚G,l、 GNDD2、 G騰3、 G聽4、 GNDD5、 GN则、GNDA1、 GNDD2、 G腳3、 OPMODE0、 0PM0DE1、 0PM0DE2、 TEST_MODE0、 TEST—M0DE1和TEST-M0DE2 均接地；其引脚REST —BG经电阻R45和R47后接地。所述网口接口部分还 设置有芯片H1102，网络接口单元2通过芯片H1102与RJ1即RJ45接口相 接。具体是芯片W5100的四个引脚RXIP、 RXIN、 TXOP和TXON,对应接 芯片H1102的6、 8、 l和3端；而芯片H1102的16、 14、 11和9端对应再接 RJ45接口的TP0+、 TPO-、 TPl+和TPl-端，实现网络接口单元2与网口接 口 5之间的通信。所述芯片W5100的引脚RXLED和TXLED经两个发光二极 管D12、 D13后接RJ45接口的LED1N端，同时芯片W5100的引脚LINKLED 经电阻电阻R61后也对应接RJ45接口的LED2N端。所述芯片W5100的四 个引脚LINKLED、 SPDLEN、 FDXLED和COLLED分别对应接排阻Rl的8、 7、 6和5端，而排阻Rl的1-4端均接+ 3. 3V电源，同时RJ45接口的LED2P 端接+3. 3V电源；芯片W5100的四个输入引脚SCLK、 /SCS、 MOSI和SEN 分别对应接排阻R2的7、 5、 6和8端，而排阻R2的1-4端均接地。所述 芯片W5100的^^端接芯片IMP811S的nRESET端，即其Z^端通过芯 片IMP811S与复位开关K1相接。
如图3所示，所述电源单元3为依次相接的电源模块、电源稳压模块 和低压差电压调节器，其釆用安全组件分流的方式输出两个电压值不同的 电压。其中，电源模块为DC/DC电源模块，电源稳压模块为芯片F0505S，
低压差电压调节器为芯片REG1117_3. 3;所述DC/DC电源模块的电源接口 J3经共轭电感T2、整流电路及芯片LM5575匪后分两路，一路接芯片F0505S 后输出+5V电压，另一路接芯片REG1117_3. 3后输出+3. 3V电压。具体是 电源接口J3的1、 3线与共轭电感T2的1、 4端相接，对所提供的电源进 行消声处理，之后由共轭电感T2的2、 3端输出，经整流电路后接芯片 LM5575匪的输入端VIN，再由芯片LM5575MH的输出端OUT输出+5V电压。 所输出的+5V电压分两路， 一路接电源稳压模块即芯片F0505S的Vin端， 再由芯片F0505S的+Vo端输出+5V电压；另 一路接芯片REG1117_3. 3的VIN 端，再由芯片REG1117_3. 3的V0UT端输出+3. 3V电压。
综上，本实用新型的工作过程是CPU串行口上传入的串行通信数据， 经串口RS232、 RS422或RS485接口输送至到控制单元1，通过控制单元1转 换成网络通信数据，使之符合支持TCP、 UDP协议，转换后的网络通信数据通 过网络接口单元2实现与以太网的链接，之后由RJ45接口输出；相反地，自 以太网传入的网络通信数据沿相反方向进行传送与转换。应注意的是所述 串口接口 4还可以为串口 RS232或RS422接口，其所用芯片及其各芯片间 的接法与串口 RS485大致相同。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限
以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种矿用本质安全型串/网口转换器，其特征在于包括防爆壳体以及安装在所述壳体内部的电路板，所述电路板上设置有控制单元(1)、网络接口单元(2)和能够防高压雷击的电源单元(3)，控制单元(1)和网络接口单元(2)相接，电源单元(3)分别为控制单元(1)和网络接口单元(2)供电，所述控制单元(1)、网络接口单元(2)分别与串口接口(4)、网口接口(5)相接，所述串口接口(4)、网口接口(5)和电源单元(3)所用的电源接口均为防尘、防水接口；所述控制单元(1)还接有对串口接口(4)所输入、输出数据进行隔离的光电隔离电路；所述控制单元(1)、网络接口单元(2)和电源单元(3)组成一个本质安全型电路。
2. 按照权利要求1所述的矿用本质安全型串/网口转换器，其特征在 于所述串口接口 (4)为串口 RS232、 RS422或RS485接口 ，所述网口接 口 (5)为RJ45接口。
3. 按照权利要求1或2所述的矿用本质安全型串/网口转换器，其特 征在于所述防尘、防水接口为航空插头。
4. 按照权利要求1或2所述的矿用本质安全型串/网口转换器，其特 征在于所述控制单元(1)为依次相接的主芯片、八进制D型锁存器以 及外置的随机存储器RAM,所述主芯片为STC89C5系列芯片；所述网络接 口单元(2)为芯片W5100。
5. 按照权利要求4所述的矿用本质安全型串/网口转换器，其特征在 于所述电源单元(3)为依次相接的电源模块、电源稳压模块和低压差 电压调节器，其釆用安全组件分流的方式输出两个电压值不同的电压。
6. 按照权利要求5所述的矿用本质安全型串/网口转换器，其特征在 于所述主芯片为芯片STC89C58，所述八进制D型锁存器为芯片74HC573， 所述随机存储器RAM为芯片61C256;所述光电隔离电路为依次相接的电源 接口 J6、放电三极管GAP1、快速熔丝保险、差分总线收发器和芯片4N35，所述芯片4N35与芯片STC89C58相接，所述差分总线收发器为芯片 SN65LBC184D。
7. 按照权利要求5所述的矿用本质安全型串/网口转换器，其特征在 于所述电源模块为DC/DC电源模块，所述电源稳压模块为芯片F0505S, 所述低压差电压调节器为芯片REG1117_3. 3v;所述DC/DC电源模块的电源 接口 J3经共轭电感T2、整流电路及芯片LM5575匪后分两路， 一路接芯片 F0505S后输出+5V电压，另一路接芯片REG1117 — 3. 3后输出+3. 3V电压。
8. 按照权利要求4所述的矿用本质安全型串/网口转换器，其特征在 于所述主芯片还接有复位开关n。
专利摘要本实用新型公开了一种矿用本质安全型串/网口转换器，包括防爆壳体以及安装在所述壳体内部的电路板，其电路板上设置有控制单元、网络接口单元和能够防高压雷击的电源单元，控制单元和网络接口单元相接，电源单元分别为控制单元和网络接口单元供电，所述控制单元、网络接口单元分别与串口接口、网口接口相接，串口接口、网口接口和电源单元所用的电源接口均为防尘、防水的高可靠性接口；控制单元还接有对串口接口所输入、输出数据进行隔离的光电隔离电路；所述控制单元、网络接口单元和电源单元组成一个本质安全型电路。本实用新型结构简单、使用灵活、性能可靠且性价比高，使串口设备能立即网络化，能有效解决串/网口之间的转换问题。
文档编号H04L12/02GK201188624SQ20082002902
公开日2009年1月28日 申请日期2008年5月6日 优先权日2008年5月6日
发明者李文峰, 伟 褚, 非 韩 申请人:西安终南信息技术有限公司