【文章內容簡介】 任何類型得計算機之間的簡單連接中。 RS232 是設計來處理兩臺設備之間的通信的，距離限制為 50 到 100f，這決定于波特率和電纜類型。因為 RS232 端口被廣泛應用，它的另一個用途是與一個將這個接口轉換成另一種類型的適配器相連。例如，一 個簡單的回路將一個RS232 端口轉換成一個 RS485 端口，這個端口可以和多臺設備相連并且可以使用更長的導線連線。 RS232 連接使用非平衡導線。盡管一個非平衡的狀態(tài)聽起來像是一些應該避免的東西，在這里它僅僅是指導線中的信號的電氣特性。在一條非平衡導線中，信號電壓加到一條導線上，所有的信號電壓都使用一個公共的接地線。這種類型的接口的另一個術語是單端。 特性 RS232 有幾個優(yōu)點： 它是無處不在的。每一臺 PC 機都有一個或更多的 RS232 端口。更新的計算機現在支持其他諸如 USB 這樣的串行接口，但 是 RS232 可以做很多 USB無法做的事情。 在微控制器中，接口芯片使得將一個 5V 串口轉換成 RS232 變得很容易。 連接距離可以達到 50 到 100ft。大多數的外設接口都不會用于太長的距離。USB 連接最長可以達到 16ft， PC 機的并口打印機接口與主機的距離可以達到 10到 15ft，或者利用 IEEE1284B 型驅動器可以達到 30ft。但是 RS232 可以使用更長的電纜。如果每一個 RS232 端口與一個 Modem 相連，你可以使用電話網在世界范圍內發(fā)送數據。 對于一個雙向連接，你只需要 3 條導線。一個并行連接一 般需要 8 條數據線，兩條或者更多的控制信號線，和幾條接地線。所有的導線和更大的連接器使得價格累計起來就比較高了。 RS232 的缺點包括以下這些： 如果連接的另一頭需要并行數據，它不得不將這個串口數據轉換成并行數據。但是利用一個 UART，這很容易實現。 串口是如此的有用，以至于尋找一個未用的串口可能會比較困難。 PC 機可 15 以有多個串口，但是一個系統(tǒng)可能無法為每一個串口分配一個唯一的中斷請求信號。大多數的微控制器只有一個硬件串口。 其中， RS232 電平轉換電路如下所示： 圖 324 RS232 電平轉換 電路 在一個連接中不能有超過 2 臺以上的設備。 指定的最大數據傳輸速率是每秒 20200 位。但是，很多接口芯片可以超過這個數值，尤其是在短程連接上。 很長的連接需要一個不同的接口。 雙向 RS232 通信的 3 個基本信號如下： TD： 將數據從 DCE 傳輸到 DCE 也被稱作 TX 和 TXD。 RD： 將數據從 DCE 傳輸到 DTE。也被稱作 RX 和 RXD。 SG： 信號地。也被稱作 GND 和 SGND。 電壓 RS232 的邏輯電平用正負電壓表示，而不是只用 5V TTL 和 CMOS 邏輯的正電壓信號表示。在一個 RS232 的數據輸出（ TD），一個邏輯 0 被定義為等于或者高于 +5V，而一個邏輯 1 被定義為等于 5V或者比低于 5V。換言之，信號使用負邏輯，在這種邏輯中，負的電壓為邏輯 1。 控制信號使用相同的電壓，但是使用的是正邏輯。一個正的電壓表示這項功能為開，而一個負的電壓表示這個功能為關。 RS232 接口芯片反向轉換這些信號。在一個 UART 的輸出引腳，一個邏輯1 數據位或者一個關控制信號接近于 5V，它在 RS232 的接口產生一個負電壓。一個邏輯 0 數據位或者一個開控制信號接近于 0V，它在 RS232 接口產生一個正電壓。 因為一個 RS232 接收器可能位于一條長電線纜的末端，等到信號到達接收者的時候，它的電壓可能已經削弱了或者加載了噪聲信號?？紤]到這種情況，在接受方最低要求的電壓要比在驅動器處要低。一個比 +3V 高得多的輸入在 RD 16 處是一個邏輯 0，或者在一個控制輸入處是一個開。一個比 3V 要低得多的輸入在 RD 處為一個邏輯 1，或者在一個控制輸入處為一個關。根據這個標準，在 3V和 +3V 之間的一個輸入的邏輯電平沒有定義。 噪聲容限，或者電壓容限，是輸出電壓和輸入電壓的區(qū)別所在。 RS232 的大電壓波動導致一個比 5V TTL 邏輯寬得多的噪聲容限。例 如，即便一個 RS232驅動器的輸出為最小的 +5V，它也會在接受方削弱或者噪聲峰值大到 2V，并且仍舊是一個有效邏輯 0。很多 RS232 輸出有更寬的電壓波動： 177。9V 和 12V 是很平常的事情。這些都導致更寬的噪聲容限。最大允許的電壓波動是 15V，盡管接受方必須不受任何損害地處理高達 25V 的電壓。 使用的另外兩個與 RS232 有關的術語是 Mark 和 Space。 Space 是邏輯 0，而 Mark 是邏輯 1。這兩個術語是多年以前機械記錄儀二進制數據的，他們分別代表物理標記和空白。 計時限制 TIA/EIA232 包括最 小和最大計時規(guī)定。所有的 RS232 接口芯片都符合這個規(guī)定。 指定的旋轉速度限制了接口的最大比特率。旋轉率是當輸出切換時電壓變化的快慢的量度，并且描述了一個輸出的電壓變化的瞬間速度。一個 RS232驅動器的旋轉速度必須是每毫秒 30V 或者更少。 限制旋轉速度的好處是它通過事實上消除由于電壓偏轉引發(fā)的問題來改進信號質量，電壓偏移發(fā)生在傳輸有著快速上升和下降節(jié)拍的信號的長距離連線上。 但是旋轉速度也限制了一個連接的最大速度。在 30V/us 的速度下，一個輸出需要 從 +5V 切換到 5V。 RS232 的規(guī)定的最 大波特率為 20kbps，這個速度轉換成一個比特寬度為 50us，或者在允許的最快旋轉速度下為 166 倍的切換時間。 事實上，因為 UART 在位的中間附近讀取輸入數據，并且還因為大多數的時間參考時鐘是非常準確的，你可以安全的使用短到 5 到 10 倍的切換時間的位的寬度。考慮到這些，有的接口芯片允許 115kbps 或者更高的波特率，即使這違反了這個標準的建議。 除了有一個最大的切換速度之外， RS232 驅動器還必須符合最低標準以確保信號不在邏輯狀態(tài)之間的未定義區(qū)域停留。對于控制信號和其他 40bps 和更低的信號，信號線必須花 費不超過 1ms 的時間在有效的邏輯 1 和邏輯 0 之間的 傳送區(qū)域，對于其他數據和時間信號，這個限制是 4%的位寬，或者在 20bps下為 2us。信號的上升和下降次數也要盡可能的接近相等。 17 在 5V 邏輯和 RS232 之間轉換 很多微控制器有異步串口，但是它們的輸出和輸入使用 5V 邏輯而不是使用RS232 電壓。將 5V 落連接到一個 RS232 端口需要轉換到 RS232 電平和從RS232 電平轉換到 5V 邏輯。 利用 5V 邏輯，我假定了 TTL 或者 CMOS 邏輯芯片使用的邏輯電平，這些芯片是由一個單一的 +5V 電源供電，信號電平以接地電 平作為參考。 對于 TTL 邏輯，一個邏輯低輸入不高于 。一個邏輯高輸出必須至少為，而一個邏輯高輸入必須至少為 2V。利用這些邏輯電平，一個接口可以有 的噪聲信號而不至于產生錯誤。 這些邏輯電平應用在初期的，標準的 7400 系列的 TTL 邏輯和 他的派生系列，包括 74LS74F 和 74ALS TTL。較早的利用 NMOS 技術制造的微控制器也使用這些邏輯電平。 大多數的 CMOS 芯片定義了不同的邏輯電平，并且有更寬的噪聲容限。一個邏輯低 CMOS 輸出不高于 ，而一個邏輯低輸入可以高達 20%的電源電壓，或者對于 5V 的電源輸入可以達到 1V。一個邏輯高輸出至少為 ，而一個邏輯高輸入必須至少達到電源電壓的 70%，或者對于 5V 電源輸入而言達到 。使用這樣的邏輯電平的系列包括 4000 系列， 74HC 和 74AC。 有的 CMOS 芯片有 TTL 兼容輸出。這 使得 他們可以直接和 CMOS 或者 TTL邏輯項鏈。遵循這個慣例的芯片包括 74HCT 邏輯系列和大多數的微控制器。 傳感器數據信息采集模塊 傳感器數據信息采集模塊主要是采集外部信息：光電傳感器是用來感測是否有異物進入，若出現感應，則會出現“ Warning!Someone broke into!”報警信息。再將這些信息傳輸到 AT89S52 單片機控制模塊，以進行后面的報警操作。 18 圖 33 傳感器采集模塊電路原理圖 光電傳感器 光電傳感器是一種小型電子設備，它可以檢測出其接收到的光強的變化。早期的用來檢測物體有無的光電傳感器．光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設備，發(fā)射器帶一個校準鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上。在金屬圓筒內有一個小的白熾燈 作 為光源。這些小而堅固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器＇＞光電傳感器的 雛形。 圖 332 光電傳感器的介紹 工作原理 ⑴ 光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現控制的。光電傳 19 感器在一般情況下，有三部分構成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。 ⑵ 發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。⑶ 接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收 器的前面，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。 此外，光電開關的結構元件中還有發(fā)射板和光導纖維。 ⑷ 三角反射板是結構牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準確地從反射板中返回，具有實用意義。它可以在與光軸 0 到 25 的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經過反射后，還是從這根反射線返回。 分類和工作方式 ⑴槽型光電傳感器 把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光， 在無阻情況下光接收器能收到光。但當被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關便動作。輸出一個開關控制信號，切斷或接通負載電流，從而完成一次控制動作。槽形開關的檢測距離因為受整體結構的限制一般只有幾厘米。 ⑵對射型光電傳感器 若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個發(fā)光器和一個收光器組成的光電開關就稱為對射分離式光電開關，簡稱對射式光電開關。它的檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側，檢測物通過時阻擋光路，收光器就輸出一個開關控制信號。 ⑶反光板型光電開關 把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式 (或反射鏡反射式 )光電開關。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測物擋住，收光器檢測不到光時，光電開關就動作，輸出一個開關控制信號。 ⑷擴散反射型光電開關 它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器，但前方沒有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當檢測物通過時擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號，輸出一個開關信號。 電氣連接圖 圖 333 光電傳感器電氣連接圖 20 led 顯示模塊 方案 1—— 采用 LED 指示燈 顯示 采用 LED 指示燈 顯示 ,顯示功能強大 ,方便易于理解，成本低，實用性強， 可顯示 任意信息 ,清晰可見 ,價格 便宜 ,需要的接口 少 ,所以在此設計中采用 LED 指示燈指示顯示。 方案 2—— 采用點陣式數碼管顯示 采用點陣式數碼管顯示，點陣式數碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對 21 于顯示文字比較適合 ,如采用在顯示數字顯得太浪費 ,且價格也相對較高 ,所以也不用此種顯示 . 方 案 3—— 采用 1602 液晶顯示器 LCD1602 液晶模塊主要實現時間顯示。采用 1602 液晶顯示器，功耗、體積、顯示內容、超薄輕巧的諸多 缺點 ，且在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到 不是非常多的 的應用。故采用 1062 液晶顯示器。它與單片機的電路連接圖如下： 圖 343 單片機與液晶電路連接圖 根據顯示的容量可以分為 1 行 16 個字、 2 行 16 個字、 2 行 20 個字等字符圖形，這些字符有：阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英 文字母 “A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A”。 主要功能： A、 40 通道點陣 LCD 驅動 。 B、可選擇當作行驅動或列驅動 。 C、輸入 /輸出信號 :輸出 ,能產生 20 2 個 LCD 驅動波形 。輸入 ,接受控制器送出的串行數據和控制信號 ,偏壓 (V1∽ V6)。 D、通過單片機控制將所測的頻率信號讀數顯示出來。 初始化方法 用戶所編的顯示程序 ,開始必須進行