RS-232通信模块设计教程

RS-232通信模块

4.1

5.1设计目的及任务

设计目的：理解 MCS-51 串口的工作原理；理解 RS－232 总线的逻辑电平与 TTL 电平相互转换的方式；理解 PC 机与单片机串行通信的方式；熟悉RS－232 串口的特点和数据传输方式；熟悉 KEIL uv2、uv3 环境下的程序调试。

设计任务：设计一个单片机与PC 机通过

RS-232 通信的接口电路。功能指标：

1. 能完成单片机逻辑电平与 RS-232 逻辑电平的转换；

2. 通信速率：2400Bit/s，N.8.1 方式；

3. 具备双工通信功能。

设计要求：所设计的接口电路应满足E DP 实

验仪系统设计要求，并能与整个系统有效结合。以下是一个设计范例及其相应电路的讲解，仅供

参考。

4.1

5.2 RS-232串行总线通信的基本原理

单片机和PC 机的串行通信一般采用RS-232、RS-422 或RS-485 总线标准接口，也有采用非标准的20mA 电流环的。为保证通信的可靠，在选择接口时必须注意以下几点：

●通信的最高速率；

●下位机和上位机之间的通信距离；

●因线路干扰带来的影响，因此单片机系统

的抗干扰能力也是一个重要的因素；●组网方式，即可以保证正常通信下的最大通信端口数量；

●通信协议，包括数据格式（如常用的 N 8 1）、校验格式（累加和校验、奇偶校验、CRC 冗余码校验等）、通信方式的等等。

1 . RS-232串行总线接口

RS-232 是EIA（美国电子工业协会）四十年前为公用电话网络数据通信而制定的标准，由于 RS232 的发送和接收是“对地”而言的，采用非平衡模式传输，存在共地

1

噪声，所以其最大传输距离和速率在标准中被限定为 15 米（50 英尺）和19200bit/s。在实际应用中有数据表明在300 bit/s 的速率下，通信距离也可以达到150 米以上，但从严格意义上来讲，这是不符合规范要求的。从电气特性来看，RS232 总线的逻辑电平与TTL 电平完全不兼容，总线中的任何一条信号线的电压均为负逻辑关系，逻辑“0”规定为+5V—+15V 之间，逻辑“1”规定为-5V—-15V 之间，噪声容限为2V。即要求接收器能识别低至+3V 的信号作为逻辑“0”，高到-3V 的信号作为逻辑“1”。

从机械特性而言，RS232 包括标准的 25 针及其简化的9 针引脚排列。如图 4.15.1 所示，实际上，R S-232-C 的25 条引线中有许多是很少使用的，在计算机与终端通讯中一般只使用 3-9 条引线。表 4.15.1 为常用的 9 针接口各引脚的信号功能。

图 4.15.1 RS232引脚排列

表 4.15.1 RS-232引脚的信号功能

引脚号名称功能信号方向

1 DCD 载波信号监测DCE—DTE

2 RXD 接收DCE—DTE

3 TXD 发送DTE—DCE

4 DTR DTE 准备就绪DTE—DCE

5 GND 信号地

6 DSR DCE 准备就绪DCE—DTE

7 RTS DTE 请求发送数据DTE—DCE

8 CTS DCE 清除发送DCE—DTE

9 RI 振铃指示DCE—DTE

2

2. TTL/RS232电平转换及其接口电路

RS-232 规定的电平和一般微处理器的逻辑电平不一致，必须进行电平转换，实现逻辑电平转换可以采用以下几种方式。

1)、采用 MC1488 和 MC1489 转换芯片

MC1488 和 MC1489芯片为早期的 R S232至 TTL逻辑电平的转换芯片。图 4.15.2为实际电路，采用该芯片的主要缺点是电路需要±12V 电压，不适合用于低功耗的系统。图中 TXD 、RXD 分别接单片机的发送和接收端。

+12

MC1488

14

3

5

9

4

8

3

PC 7

2

6

1

DB9 13

2 TXD

1

A

-12

VCC

D

11 RXD

UA1489A

图 4.15.2 MC1488和 MC1489电平转换电路

2)、采用 MAX232、ICL232 或单 MAX3232 5V 或 3.3V 电压驱动的转换芯片

MAX232 是MAXIM 公司生产的，包含两路驱动器和接收

器的 RS232 转换芯片。芯片内部有一个电压转换器，将输

入的+5V 电压转换为RS232 接口所需的±10V 电压，尤

其适用于没有±12V 的单电源系统。与此原理相同的芯片

还有 MAX202、AD 公司的AD M101 以及 INT ERSIL 公司的 ICL232

芯片，ICL232 与MAX232 可直接替换。图 4.15.3 为MAX232 的引脚排列及各

引脚的功能图。

3

图 4.15.3 M AX232的引脚排列及各引脚的功能图

图 4.15.4 为 MAX232 的典型应用电路。实际应用中，C1 为0.1μF 的去耦电容，可选用一般的瓷片电容；C2、C3、C4、C5 可选用耐压值至少大于 16V 容量为 1μF 的电解电容，注意电容的极性不能接反。MAX3232 位低压差的TTL/RS232 转换芯片，可采用3V 电压供电，通常用在低功耗的场合。

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5.4 MAX232的典型应用电路

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