单片机串口通信及扩展ppt课件.ppt

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1、第13章MCS-51的串行通讯技术及其它扩展接口13.1MCS-51单片机的串行通讯接口技术MCS-51串行口的输入、输出均为TTL电平,抗干扰性差，传输距离短。为提高串行通讯的可靠性，增大串行通讯的距离，采用标准串行接口：RS-232、RS-422A、RS-485等标准。RS-232是由美国电子工业协会（EIA）于1962年制定的标准。13.1.1各种标准串行通讯接口一、RS-232C接口定义数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间的串行接口标准。图13-1是两台计算机利用MODEM、电话线进行远距离串行通讯的示意图，DTE为计算机，DCE的典型代表是M

2、ODEM。图13-2为RS-232C的“D”型9针插头的引脚定义。表13-1PC机的RS-232C接口信号(略)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。RS-232C与TTL电平转换最常用的芯片是MC1488、MC1489和MAX232等，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MAX23

3、2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

4、出较早，在现代网络通讯中已暴出明显的缺点：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

5、一条一定为逻辑“0”。若传输过程中，信号中混入了干扰和噪声（以共模形式出现），由于差分接收器的作用，就能识别有用信号并正确接收传输的信息，并使干扰和噪声相互抵消。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

6、-422A电平的常用芯片有为SN75174、MC3487等。RS-422A电平转换成TTL电平的常用芯片为: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。三、RS-485接口RS-485是RS-422A的变型，它与RS-422A的区别在于：RS-422A为全双工，采用两对平衡差分信号线；而RS-485为半双工，采用一对平衡差分信号线。RS-48

7、5对于多站互连是十分方便的。RS-485标准允许最多并联32台驱动器和32台接收器。1.电气特性RS-485的信号传输采用两线间的电压来表示逻辑“1”和逻辑“0”，由于收发方需要两根传输线。数据采用差分传输，所以干扰抑制性好。又因无接地问题，所以传输距离可达1200米，传输速率可达10Mbit/s。总线两端接匹配电阻(1000Ω左右)，驱动器负载为54Ω。驱动器输出电平在－1.5V以下时为逻辑“1”，在＋1.5V以上时为逻辑“0”。接收器输入电平在－0.2V以下时为逻辑“1”，在＋0.2V以上为逻辑“0”。普通的PC机一般不带RS-485接口，因此要使用RS-2