[实用新型]单片机USART非隔离通讯保护电路

说明书

本实用新型涉及单片机通讯领域，公开一种单片机USART非隔离通讯保护电路，包括单片机主控芯片、主机主控芯片，其中单片机主控芯片内集成有MCU端USART，主机主控芯片集成有PC端USART，MCU端USART设有第一TX发送端和第一RX接收端，PC端USART设有第二TX发送端和第二RX接收端；第一TX发送端与第二RX接收端连接，第二TX发送端与第一RX接收端连接，还包括发送保护二极管和接收保护二极管，接收保护二极管正向连接在第一RX接收端；本实用新型主要用于预防线束错误导致损坏单片机，以及整个电器，电路保证正常的通讯功能，采用了自恢复保险丝防止高压接入任何一个端子造成损毁，既实现了正常的功能，减少了电子元件，减少PCB占用的同时又降低了电路的生产成本。

技术领域

本实用新型涉及单片机通讯领域，尤其涉及单片机USART非隔离通讯保护电路。

背景技术

车载电器目前智能化进程迅速，其中包括很多带MCU的智能化电器，这种智能化电器通常由软件和硬件，以及运行参数组成。主机厂在实际装车过程中，常会涉及到修改软件或参数，以便电器匹配在最佳状态，尤其是新开发的电器装置，修改更是频繁。如果该电器无CAN通讯，就需要采用低成本的USART通讯方式。USART的电器特性是通讯输入输出端电压不能超过MCU的电源电压，通常MCU电压是5V，然而无论是乘用车12V还是商用车24V都远高于该电压，一旦线束有误或车辆维修时的误操作，会造成批量损毁电器设备的危险。

传统的保护机制一般采用隔离法，隔离法是电源的输入回路和输出回路之间没有直接的电气连接，输入和输出之间是绝缘的高阻态，没有电流回路，隔离法保护效果好，性能可靠，但是成本高，电子元件多，占用PCB线路板空间多，为了解决这个问题，需要一种方案简单，成本低廉，电子元件少，占用PCB空间少的电路系统。

发明内容

本实用新型针对现有技术中的缺点，提供单片机USART非隔离通讯保护电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

单片机USART非隔离通讯保护电路，包括单片机主控芯片、主机主控芯片，其中单片机主控芯片内集成有MCU端USART，主机主控芯片集成有PC端USART，MCU端USART设有第一TX发送端和第一RX接收端，PC端USART设有第二TX发送端和第二RX接收端；第一TX发送端与第二RX接收端连接，第二TX发送端与第一RX接收端连接，还包括发送保护二极管和接收保护二极管，接收保护二极管正向连接在第一RX接收端，单片机主控芯片内设有上拉电阻，发送保护二极管正向设置在第一TX发送端，第二RX接收端连接有下拉电阻，下拉电阻接至固定的低电平或接地。上拉电阻的作用是二极管的低电平导通，应该是指二极管的阳极已接至固定的高电平电压，在它的阴极上加上低电平后，二极管正向导通。下拉电阻可以使二极管的阴极接至固定的低电平（接地），在它的阳极上加上高电平后，二极管也是正向导通。

作为优选，PC端USART还设有接地端，接地端接地且连接有自恢复保险丝。自恢复保险丝，是一种过流电子保护元件，采用高分子有机聚合物在高压、高温，硫化反应的条件下，掺加导电粒子材料后，经过特殊的工艺加工而成。传统保险丝过流保护，仅能保护一次，烧断了需更换，而自恢复保险丝具有过流过热保护，自动恢复双重功能。在正常操作下，聚合树脂紧密地将导电粒子，束缚在结晶状的结构外，构成链状导电电通路，此时的自恢复保险丝为低阻状态，线路上流经自恢复保险丝的电流所产生的热能小，不会改变晶体结构。当线路发生短路或过载时，流经自恢复保险丝的大电流，产生的热量使聚合树脂融化，体积迅速增长，形成高阻状态，工作电流迅速减小，从而对电路进行限制和保护。当故障排除后，自恢复保险丝重新冷却结晶，体积收缩，导电粒子重新形成导电通路，自恢复保险丝恢复为低阻状态，从而完成对电路的保护，无须人工更换。

作为优选，MCU端USART还设有第二接地端，第二接地端与第二RX接收端直接设有下拉电阻。TX，RX在串口通信的时候需要外加参考电平的，一般采取的措施是共地，GND接在一起，这是要把参考电压调节成一致，从而保证高低电平的判断一致。