智能仪器通信接口技术last

波特率为1200bps，每位的传输时间为：
T d
=
1 1200
=0.
833(ms)
规定的标准波特率:
50，75，110，300，600，1200 2400，4800，9600，19200b/s
举例： 在某异步串行通信中，传送一个字符，包括一个起始位，8个数据 位，1个偶校验位，二个停止位。设波特率为1200b/s，则每秒 所能传送的字符数是：
数传率：100Kbps <1.2Km 9.6Kbps <15Km 10Mbps <15m
•RS-485用于多个设备互连,构建数据传输网十分方便,而且,它可 以高速远距离传送数据。因此,许多智能仪器都配有RS-485总线 接口,为网络互连,构成分布式测控系统提供了方便。
图5-11 RS-485总线多站互连原理图
5.2.3 RS-485标准
RS-485实际是RS-422A的变型,它是为了适应用最少的信号线实 现多站互连,构建数据传输网的需要而产生的。它与RS-422A的不 同之处在于： •两个设备相连时,RS-422A为全双工,RS-485为半双工； •对于RS-422A,数据信号线上只能连接一个发送驱动器,而RS485却可以连接多个,但在某一时刻只能有一个发送驱动器发送数 据。因此,RS-485的发送电路必须由使能端E加以控制。 •抗干扰能力强，传送距离远，传输速率高。
RS-485总线标准可采用MAX485芯片实现电 平转换。MAX-485芯片引脚排列如图7.19所示。
R VCC RE B DE A T GND
MAX485
A
R
B
T
RE DE
RXD TXD P1.0
图5.19 MAX485引脚排列与连接
MAX485输入/输出信号不能同时进行（半双 工），其发送和接收功能的转换是由芯片的RE和 DE端控制的。RE=0时，允许接收；RE=1时，接 收端R高阻。DE=1时，允许发送；DE=0时，发 送端A和B高阻。在单片机系统中常把RE和DE接 在一起用单片机的一个I/O线控制收发。
优质同轴电缆,最大传输距离也不能超过60m。 （3）有25芯D型插针和9芯D型插针等多种连接方式,不利于
标准化设计。 （4）信号传输电路为单端非对称接口电路,即一根信号线和
一根地线。共模抑制性能较差,抗干扰能力弱。
为了弥补这些不足，EIA公布了适应于远距离传输的RS422（平衡传输线）和RS-423(不平衡传输线)标准。
图7-2 异步通信帧格式
它用一个起始位表示字符开始，用停止位表示字符结束构成一帧。 图中起始位占用一位，8位数据位，1位奇偶校验位，加上这一使字 符串为“1”的位为奇数（或偶数），停止位可以是1位，1位半或 2位。传送时数据的低位在前，高位在后。另外字符之间允许有不 定长度的空闲位（空闲位为高电平）。
（2）传输速率 10Mbps（<15m时） 90Kbps（<1200m时）
2.电平转换
RS422A与TTL电平转换最常用的是传输线驱动器 SN75174、MC3487和传输线接收器SN75175、 MC3486。
平衡发送器
差动接收器
A
RS-422A电平 A´
TTL
TTL
MC3487
MC3486
B
B´
❖总线构成：由16条信号线构成，其中8条为数据线，3条为挂钩线，5条管理线
❖一般适用于电气干扰轻微，如实验室、生产测试环境等场合。
5.3.2 IEEE-488总线结构
➢GPIB总线是一个24脚（扁型接口插座）并行总线。其 中，16根线为TTL电平信号传输线，包括8条双向数据线、 3条数据传送控制线（挂钩线）、5条接口管理线，另8条 为逻辑地线及屏蔽线。
;例A、B两台单片机，均采用11.0592MHz晶振。A机以2400bps波特率将p1口数
据读入并发送给B机，B机正确接收后输出到p1口。
;A、B两机的RXD、TXD交叉相连并共地。两机串行口均设置为方式1，定时器T1
定时初值为F4H，两机采用查询控;制方式程序如下：;A机发送;程序：
ORG 0000H
MOV TL1,#0F4H ;波特率为2400bps
MOV TH1,#0F4H
SETB TR1
;启动T1
MOV SCON,#50H ;串口方式1
CLR P2.0
MAIN1:JNB RI,$ ;等待接收
MOV A,SBUF
;读取接收数据
MOV P1,A
CLEND
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5.1.1 异步通信和同步通信
串行通信按同步方式可分为异步通信和同步通信两 种基本通信方式。
2. 异步通信(Asynchronous Communication) 在异步通信中，数据通常是以字符或字节为单位
组成数据帧进行传送的。收、发端各有一套彼此独 立，互不同步的通信机构，由于收发数据的帧格式 相同，因此可以相互识别接收到的数据信息。
V-
TXD
T1in T1out
RXD GND
R1out R1in
+
C3 +5V
C5
+
C4
IBM-PC
RXD TXD GND
图 用MAX232实现串行通信接口电路图
5.2.2 RS-422标准
RS-232C虽然应用广泛，但其存在以下不足：
（1）数据传输速率低,一般低于20kb/s。 （2）传输距离短,一般局限于15m。即使采用较好的器件及
为改进RS-232，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率 提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于 100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。
1.特点： （1）采用平衡发送器和差动接收器，由于是双线传输，大大提高
了抗共模干扰的能力。两条传输线的电位差决定逻辑电平: AA´-BB´<-2V，表示“1” AA´-BB´>+2V，表示“0”
(1) 电气特性
其逻辑电平定义为负逻辑： 对数据信息而言，逻辑“1”的电平低于-3V，逻辑“0”的电平高 于+3V；也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可有效地检 查出来，介于-3V和+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于 +15V也认为无意义。因此，实际工作时应保证电平在±（5-15V） 之间。 显然，EIA-RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态的，与TTL以 高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同终端的 TTL器件连接，必须在EIA-RS-232C与TTL电路之间进行电平和 逻辑关系的变换。
LJMP MAIN1
NEXT:SETB P2.0
MOV SBUF,A
;启动串口发送
JNB TI,$
;等待发送完毕
CLR TI
;清发送中断标志
LJMP MAIN1
END
;B机接收程序
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0100H
MAIN: MOV P1,#00H
MOV TMOD,#20H;T1定时方式2
在同一对信号线上,RS-485总线可以连接多达32个发送器和32个接 收器。最近几年问世的一些RS-485接口芯片,可以连接更多的发送 器和接收器（128或256个）。
RS-485串行总线接口标准以差分平衡方式传 输信号，具有很强的抗共模干扰的能力。逻辑“0” 以两线间的电压差为+2V～+6V表示；逻辑“1” 以两线间的电压差为-2V～-6V表示。接口信号电 平比RS-232降低了，不容易损坏接口电路芯片。
LJMP MAIN
ORG 0100H
MAIN: MOV TMOD,#20H;T1定时方式2
MOV TL1,#0F4H ;波特率为2400bps
MOV TH1,#0F4H
SETB TR1
;启动T1
MOV SCON,#40H ;串口方式1
MOV P1,#0FFH
MAIN1: MOV A,P1
CJNE A,#0FFH,NEXT
T2out 7 R2in 8
16 VCC 15 GND 14 T1out 13 R1in 12 R1out 11 T1in 10 T2in 9 R2out
图 MAX232引脚图
PC机与89C51单片机串行通信电路
STC89C5 1
+ C1+
V+
C1
C1-
VCC
+
C2
C2+ GND
MAX232
C2-
接口部分是由各种逻辑电路组成，与各仪器装置安装在 一起，用于对传送的信息进行发送、接收、编码和译码 总线部分是一条无源的多芯电缆，用作传输各种消息。
5.3.1 IEEE-488接口系统的基本特性
❖连接方式：总线式连接，仪器直接并联在总线上，相互可以直接通信而无需通 过中介单元，如计算机等。
❖数传方式：位并行（Bit parallel） ，字节串行（Byte serial）双向异步传送 方式。其最大数据传输速率为1MB/s。
MAX232接口电路
MAX232芯片是MAXIM 公司生产的具有两路接收 器和驱动器的IC芯片，其 内部有一个电源电压变换 器，可以将输入+5V的电 压变换成RS-232C输出电 平所需的±12V电压。所 以采用这种芯片来实现接 口电路特别方便，只需单 一的+5V电源即可。
C1+ 1 V+ 2 C1- 3 C2+ 4 C2- 5 V- 6
异步通信协议规定每个数据以相同的位串形式传送，每个串行数 据由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。异步通信信息 帧格式如图7-2所示
第n-1字符
帧 奇
偶停 起
8位数据
校止 验位