第十三章 MCS-51的串行通信技术.pptVIP

第13章 MCS-51的串行通讯技术 1. 电气特性 RS-232C上传送的数字量采用负逻辑，且与地对称。 逻辑“1”：－3～－15V； 逻辑“0”：＋3～＋15V。 RS-232C标准的信号传输的最大电缆长度为30米，最高数传速率为20kbit/s。 2. 电平转换 由于TTL电平和RS-232C电平互不兼容，所以两者对接时，必须进行电平转换。 常用的转换芯片有MAX232C、MC1488、MC1489。各厂商生产的此类芯片虽然不同，但原理相似。 以美国MAXIM公司的产品MAX232为例。它是RS-232C双工发送器/接收器接口电路芯片，其外部引脚如图13-3，内部结构及外部元件如图13-4所示。 由于芯片内部有自升压的电平倍增电路，将+5V转换成-10V-+10V，满足RS-232C的逻辑“1”和逻辑“0”的电平要求。 工作时仅需单一的+5V电源。其片内有2个发送器，2个接收器，有TTL信号输入/RS-232C输出的功能，也有RS-232C输入/TTL输出的功能。 该芯片与TTL/CMOS电平兼容，使用比较方便。 使用MAX232实现TTL/RS-232C之间的电平转换电路如图13-5所示。 二、 RS-422A接口 RS-232C虽然应用很广泛，但其推出较早，在现代网络通讯中已暴露出明显的缺点： 传输速率低、通讯距离短、接口处信号容易产生串扰等。 因此，EIA又制定了RS-422A标准。 RS-232C即是一种电气标准，又是一种物理接口功能标准，而RS-422A仅仅是一种电气标准。PC机不带RS-422A接口，因此要使用RS-232/RS-422A转换器，把RS-232C接口转换成RS-422A接口。 1. 电气特性 RS-422A与RS-232C的主要区别是，收发双方的信号地不再共地，RS-422A标准规定平衡驱动和差分接收的方法。 输入同一个信号时，其中一个驱动器的输出永远是另一个驱动器的反相信号。当一个表示逻辑“1”时，另一条一定为逻辑“0”。 因此，RS-422A能在长距离、高速率下传输数据。它的最大传输率为10Mbit/s，在此速率下，电缆允许长度为12m，如果采用较低传输速率时，最大传输距离可达1200m。 RS-422A电路由发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载、接收器四部分组成。在电路中规定只许有一个发送器，可以有多个接收器。 该标准允许驱动器输出为±2～±6V，差分接收器可以检测的输入信号电平可低到200mV。 2. 电平转换 TTL电平转换成RS-422A电平的常用芯片:SN75174、MC3487等。 RS-422A电平转换成TTL电平的常用芯片:SN75175、MC3486等。 SN75174、SN75175是分别是具有三态输出的单片四差分驱动器和接收器，采用+5V电源供电。图13-6，图13-7给出电平转换芯片SN75174、SN75175内部结构及引脚图。 TTL电平与RS-422A电平转换电路如图13-8所示。 2. 电平转换 在RS-422A标准中所用的驱动器和接收器芯片，在 RS-485中均可以使用。 四、 20mA电流环串行接口 目前串行通讯中广泛使用的一种接口电路，但未形成正式标准。 20mA电流环串行通讯接口的最大优点是低阻传输线对电气噪声不敏感，且易实现光电隔离。因此，在长距离传送时，要比RS-232C优越的多。电流环在低速数传率传输时，传输距离可达1000米。 由于20mA电流环是一种异步串行接口标准，所以在每次发送数据时必须以无电流的起始作为每一个字符的起始位，接收端检测到起始位时便开始接收字符数据。 图13-12是一个由集成芯片构成的20mA电流环接口线路图。 五、 各种串行接口性能比较 现将RS-232C、RS-422A、RS-485、20mA电流环各串行接口性能列在表13-5中，以便比较。 P343 一、 双机通讯硬件接口设计 根据MCS-51的双机通讯距离，抗干扰性的要求，可选择TTL电平传输，或选择RS-232C、RS-422A、RS485串行接口进行串行数据传输。 2．RS-232C双机通讯接口 如果双机通讯距离在30米之内，可利用RS-232C标准接口实现点对点的双机通讯，接口电路如图13-14所示。 4．RS-485双机通讯接口 RS-422A双机通讯需四芯传输线，这对长距离通讯是 很不经济的，故在工业现场，通常采用双绞线传 输的RS-485串行通讯接口。 这种接口很容易实现多机通讯。图13-16给出了其RS- 485双机通讯接口电路。 由图13-16可知：RS-485以双向、半双工的方式实现 了双机通讯。在8031系统发送或接收数据前，应 先将75176的发送门或接收门打开，当P1.