【文章內(nèi)容簡介】 時，該信號有效，通知終端開始發(fā)送數(shù)據(jù)。 (9) RI 振鈴提示 (Ring Indicator)。當 MODEM 收到交換臺送來的振鈴呼叫信號時，該信號有效，用于通知終端已被呼叫。 162738495DB9GNDRIDTRCTSTXDRTSRXDDSRDCD 圖 24 DB9引腳圖 與 TTL, MOS 邏輯電平完全不同， RS232C 其邏輯電平對地是對稱的。邏輯 0 電平規(guī)定為 +5V～ +15V 之間，邏輯 1電平為 5～ 15V 之間，因此為了使 RS232C 能夠和 TTL 器件相連接，就 必須在 RS232C 和 TTL 電路之間進行電平和邏輯關系的變換。用 RS232C 總線連接系統(tǒng)時，有近程通信方式和遠程通信方式之分。近程通信是指傳輸距離小于 15 米的通信，這時可以用 RS232C 電纜直接連接，最少只需連接 3 根信號線即可。 7 由于 RS232C 接口標準出現(xiàn)的較早難免有不足之處，主要有以下四點 ： (1) 接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與 TTL 電平不兼容，使用電平轉換電路才能與 TTL 電路連接。 (2) 傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率最高為 20Kbps。 (3) 接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易形成共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。 (4) 傳輸距離有限，最大傳輸距離也只能在 15 米左右 [1]。 RS422 串行接口標準 RS422 是在 RS232C 以后發(fā)展起來的、平衡傳送的電氣標準，比起 RS232C 非平衡的傳送方式在電氣指標上有了大幅度的提高 。 RS422標準全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。典型的 RS422 是四線接口 (實際上還有一根信號地線，共 5 根線 )。由于接收器 采用高輸入阻抗和發(fā)送驅動器比 RS232 更強的驅動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點，最多可接 10 個節(jié)點。即一個主設備 (Master)其余為從設備 (Salve)，從設備之間不能通信，所以 RS422 支持點對多的雙向通信。 RS422 四線接口由于采用單獨的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式(XON/XOFF 握手 )或硬件方式 (一對單獨的雙絞線 )實現(xiàn)。 RS422 的最大傳輸距離為 1200 米，最大傳輸速率為 10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反 比，在 100kb/s 速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般 100 米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為 1Mb/s。 RS422 需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗，終接電阻接在傳輸電纜的最遠端 ； 一般在 300米以下不需終接電阻 [1]。 RS485 串行接口標準 RS485 是從 RS422 基礎上發(fā)展而來的，所以 RS485許多電氣規(guī)定與 RS422 相仿。該規(guī)范滿足所有 RS422 要求，而且比 RS422 穩(wěn)定性更強?，F(xiàn)從五個方 面簡單介紹如下 : (1) 采用平衡發(fā)送和差分接收方式，即在發(fā)送端，驅動器將 TTL 電平信號轉換成差分信號輸出；在接收端，接收器將差分信號變成 TTL 電平，能有效的抑制共模干擾，提高信 8 號傳輸?shù)臏蚀_率。 (2) 電氣特性 :對于發(fā)送端，邏輯 1 以兩線間的電壓差為 +(2～ 6) V 表示 。邏輯 0以兩線間的電壓差為 （ 2～ 6) V 表示。對 +接收端， A 比 B 高 200mV 以上即認為是邏輯 l, A比 B 低 200mV 以上即是邏輯 0。接口信號電平比 RS232 降低了，不易損壞接口電路的芯片，且該電平與 TTL電平兼容，可方便與 TTL 電路連接。 (3) 共模輸出電壓在 7V～ +12V 之間，而 RS422在 7V～ +7V 之間 。 RS485 接收器最小輸入阻抗為 12kΩ ， RS422 是 4kΩ， RS485 滿足所有 RS422 的規(guī)范，所以 RS485的驅動器可以用在 RS422 網(wǎng)絡中應用。但 RS422 驅動器并不完全適用于 RS485 網(wǎng)絡。 (4) 最大傳輸速率為 l0Mbps。當波特率為 1200bps 時，最大傳輸距離理論上可達 15千米。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在 100kbps 速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長 度。 RS485 需要 2 個終接電阻，接在傳輸總線的兩端，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗，為 120Ω 。在短距離傳輸時可不終接電阻，即一般在 300 米以下不終接電阻。 (5) 采用二線與四線方式，二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信。而采用四線連接時，只能有一個主 (Master)設備，其余為從設備，它比 RS422 有改進，無論四線還是二線連接方式總線上可連接多達 32個設備。 RS485 總線掛接多臺設備用于組網(wǎng)時，能實現(xiàn)點到多點及多點到多點的通信 (多點到多點是指總線上所接的所有設備及上位機任意兩臺之間均能通信 )。 連接在 RS485 總線上的設備也要求具有相同的通信協(xié)議，且地址不能相同。在不通信時，所有的設備處于接收狀態(tài)，當需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，串口才翻轉為發(fā)送狀態(tài)，以避免沖突。 在過去 20年時間里， RS485 標準作為一種多點差分數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范，被應用在許多不同的領域，作為數(shù)據(jù)傳輸鏈路。目前，在我國應用的現(xiàn)場網(wǎng)絡中， RS485 半雙工異步通信總線也是被各個研發(fā)機構廣泛使用的數(shù)據(jù)通信總線。但是基于在 RS485 總線上任一時刻只能存在一個主機的特點，它往往應用在集中控制樞紐與分散控制單元之間 [2]。 RS232, RS422, RS485 通訊方式的區(qū)別 RS232, RS422, RS485 通訊方式的最主要的區(qū)別是 RS422 和 RS485 都采用平衡驅動和差分輸入的方式，有效的消除了共模干擾，并且 RS485 有更寬的共模輸入范圍(7v～ +12v)；能實現(xiàn)一點對多點的通信；傳輸距離遠；傳輸速率快。如表 21所示 [2]。 9 表 21 RS232, RS422, RS185的區(qū)別 標準 RS232 RS422 RS485 工作方式 單端 差分 差分 節(jié)點數(shù) 1收 1發(fā) 1發(fā) 10收 1發(fā) 32收 最大傳輸電纜長度 50英尺 4000英尺 4000英尺 最大傳輸速率 20kbps 10Mbps 10Mbps 最大驅動輸出電壓 +/25V ～ +6V 7V～ +12V 發(fā)送器輸出信號電平（負載最小值） 負載 +/5V～ +/15V 177。 177。 發(fā)送器輸出信號電平（空載最大值） 空載 +/25V 177。 6V 177。 6V 發(fā)送器負載阻抗（Ω） 3k～ 7k 100 54 擺率（最大值） 30V/181。S N/A N/A 接收器輸入電壓范圍 177。 15V 10V～ +10V 7V～ +12V 接收器輸入門限 177。 3V 177。 200mV 177。 200mV 接收器輸入電阻（Ω） 3k～ 7k 4k（最?。? =12k 發(fā)送器共模電壓 3V～ +3V 1V～ +3V 接收器共模電壓 7V～ +7V 7V～ +12V 通 信 芯片 的介紹 RS232 通 信 芯片 PC 機串口是 RS232 電平的，以正負電壓來表示邏輯狀態(tài)，而單片機的串口是 TTL 電平的，以高低電平表示邏輯狀態(tài)。因此，為了能夠使計算機接口和終端的 TTL 器件連接，必須在 RS232C 與 TTL 電路之間進行電平和邏輯關系變換。使用 MAX232 芯片可以將 PC機串行口的 RS232C 電平轉換為 TTL 標準電平 。 MAX232 芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的 +5V 電源電壓變換成為RS232C 輸出電平所需的士 l0V電壓。所以，采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需單一的+5V電源就可以了。 MAX232 芯片的引腳結構如圖 25 所示 ： 10 C 1+1VDD2C 13C 2+4C 25V E E6T 2O U T7R 2I N8R 2O U T9T 2I N10T 1I N11R 1O U T12R 1I N13T 1O U T14GND15V C C16M A X 232 圖 25 MAX232 引腳功能圖 實際應用中， T1IN, T2IN 可直接接 TTL/CMOS 電平的 MCS51 單片機的串行發(fā)送端TxD； RIOUT, R2OUT 可直接接 TTL/CMOS 電平的 MCS51 單片機的串行接收端 RxD； TIOUT, T2OUT 可直接接 PC 機的 RS232 串口的接收端 RxD； R1IN, R2IN 可直接 PC機的 RS232串口的發(fā)送端 TxD[1]。 RS485 通 信 芯片 RS485 芯片作為一種常用的通訊接口器件，可以在許多半導體公司的“標準接口器件 ” 欄目中“收發(fā)器”類元件中找到對應的型號。所以在進行 RS485 通訊芯片設計之前，有必要選擇一款成功在市場上 應用的相關芯片進行分析研究，以確保設計的成功性。本設計選擇的是 MAXIM 公司的 MAX485，其內(nèi)部結構如圖 26 所示。該芯片具有低功耗，單電源供電等優(yōu)點，主要應用于低功耗 RS485 收發(fā)器、低功耗 RS422 收發(fā)器、 RS232485電平轉換器和工業(yè)控制局域網(wǎng)等 [4]。 234V C C81 67GND5DRABUM A X 485RERODIDEGNDV C CAB 圖 26 MAX485 芯片內(nèi)部結構 其內(nèi)部邏輯關系如表 22所示： 11 表 22 MAX485 邏輯關系 MAX485 芯片采用單一電源 +5 V 工作，額定電流為 300μ A，采用半雙工通訊方式。它完成將 TTL電平轉換為 RS485 電平的功能，將輸入的 TTL 電平轉換成差分電平輸出。其結構和引腳都非常簡單，內(nèi)部含有一個驅動器和接收器。 RO 和 DI 端分別為接收器的輸出和驅動器的輸入端，與單片機連接時只需分別與單片機的 RXD 和 TXD 相連即可； RE 和 DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當 RE 為邏輯 0 時，器件處于接收狀態(tài)；當 DE 為 邏輯 1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因為 MAX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機的一個管腳控制這兩個引腳即可； A端和 B 端分別為接收和發(fā)送的差分信號端，當 A 引腳的電平高于B 時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 1；當 A 的電平低于 B 端時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 0。在與單片機連接時接線非常簡單。只需要一個信號控制 MAX485 的接收和發(fā)送即可 [2]。 發(fā)送 /RE DE DI A B H H H L H L L H L Z Z 接收 AB /RE DE RO ≥ + L L H ≤ L L L H L Z 12 第三章 系統(tǒng)方案設計 系統(tǒng)總體設計 本系統(tǒng)是由一臺 PC 機為上位機， 多臺 80C51 單片機構成主從式結構網(wǎng)絡作為下位機 ，以此來實現(xiàn)上位機與下位機，下位機與下位機之間信息 的傳輸。 本系統(tǒng)通信過程如下：上位 PC 機 作為主機 經(jīng)過一定的程序后，先向下位機發(fā)出地址信號，各個下位機收到信息后，開中斷去執(zhí)行程序，與上位機發(fā)過來的地址相比較。 地址相同 的那臺單片機向主機發(fā)送自己的地址 ， 然后 準備接收上位機發(fā)送過來的命令，看是接收還是發(fā)送數(shù)據(jù) ；上位機收到發(fā)過來的地址并進行判斷看是否與自己發(fā)送的地址相符，相符后則發(fā)送命令。 通過 此 過程 來達到上位機與下位機之間數(shù)據(jù)的傳輸 ，并將接收到 的數(shù)據(jù)用顯示器進行顯示。 系統(tǒng)主要構成部分 本系統(tǒng)中作為主機的 PC機 的 串行接口為 RS 232或 USB總線 ， 采用專用的 RS 232/ 485標準轉換芯片 S2 485 來實現(xiàn)。 其實質是先用 MAX232 轉換芯片將 RS232 電平轉換為 TTL電平，再用 MAX485 芯片將 TTL電平轉換為 RS485 電平 ， 然后采用 RS485 總線進行長距離、高速的串行異步通信。 各下位單片機 由于已經(jīng)是 TTL 電平，則只需用 MAX485 芯片 將 TTL電平轉換為 RS485 電平來進行通信就可以了 。 其系統(tǒng)的原理框圖如圖 31 所示： S 2 4 8 5T X DR X DR X DT X DR110KAB BBAARO