單片機(jī)與PC通信的簡(jiǎn)化接口

1、單片機(jī)與PC通信的簡(jiǎn)化接口        摘要：給出了一種單片同與PC進(jìn)行通信的低成本接口的設(shè)計(jì)方法，并給出了其中的關(guān)鍵參數(shù)，通過(guò)在實(shí)踐中檢驗(yàn)證明：該接口在對(duì)成本和體積有嚴(yán)格要求的系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。  RS-232標(biāo)準(zhǔn)是廣泛使用的串行通信標(biāo)準(zhǔn)，但使用的電平與TTL和MOS電平完全不同，邏輯“0”至少為+3V，邏輯“1”至少為-3V，而單片機(jī)系統(tǒng)則使用TTL電平或MOS電平。因此，需要使用接口電路來(lái)實(shí)現(xiàn)TTL電平或MOS電平與RS-232電平之間的轉(zhuǎn)換。目前已有現(xiàn)成的接口芯片可供選用，價(jià)格低一些的如MC

2、地488（將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-232C標(biāo)準(zhǔn)電平）和MC1489（將RS-232標(biāo)準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平），但MC1488需要±12V的供電電壓。另外，也有許多使用單一的+5V供電芯片可供選擇，如MAX2003，但此類芯睡價(jià)格不菲，且需要若干外圍元件。在對(duì)體積和成本有較嚴(yán)格的要求時(shí)，進(jìn)一步簡(jiǎn)化接口電路很有必要。1 一種簡(jiǎn)單的接口電路實(shí)用中，單片機(jī)與PC的通信通常采用半雙工通信，這時(shí)，可以采用一種較簡(jiǎn)單的接口電路（如圖1所示）。在這種電路中，PC機(jī)的RXD上的邏輯高電平（小于-3V）是以“偷電”的方式從本身的TXD端獲得。這種電路的工作原理如下：PC機(jī)TXD端的邏輯電平經(jīng)T1后變?yōu)門(mén)

3、TL電平或MOS電平。在單片機(jī)TXD端為邏輯低電平時(shí)，光耦的發(fā)光二極管發(fā)光，使得晶體管導(dǎo)通。其集電極的VCC（一般為+5V）加在PC機(jī)的RXD端；而在單片機(jī)TXD端為邏輯高電平時(shí)，光耦的發(fā)光二極管不發(fā)光，晶體管截止。由于PC機(jī)的TXD端在空閑時(shí)處于邏輯高電平（小于-3V），因此，這個(gè)電平便通過(guò)電阻R4加到其RXD端。這樣，便實(shí)現(xiàn)了TTL電平或MOS電平到RS-232電平的轉(zhuǎn)換。但需要注意的是，由于PC機(jī)的RXD和RXD端通過(guò)電阻接到了一起，因此有時(shí)會(huì)出現(xiàn)PC機(jī)自發(fā)自收的情況，這一點(diǎn)需要在編程時(shí)加以處理。2 電阻值的確定圖1電路中，R1、R2的取值范圍較大，一般只要使得T1正常工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下即

4、可。R3的取值可按下式進(jìn)行計(jì)算：R3=(Vcc-VF-Vcs)/IF其中Vcc是工作電源電壓，Vcs是單片機(jī)TXD端的低電平電壓（一般取0.2V），VF是光耦中的發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)的正向壓降（一般為1.1V左右），IF是其正常工作電流（一般為10mA）。R4取值的合適與否是本電路的關(guān)鍵。取值過(guò)小，可能會(huì)在單片機(jī)發(fā)送邏輯低電平時(shí)，使PC機(jī)的RXD端電平受自身TXD端的影響太大而導(dǎo)致電壓過(guò)低，從而達(dá)不到邏輯低電平的要求而不能正確接收；取值過(guò)大，則會(huì)在單片機(jī)發(fā)送邏輯高電平時(shí)，PC機(jī)RXD端受其輸入電阻的影響而不能將自身TXD端的邏輯電平正確傳送過(guò)來(lái)，這樣也不能正確接收。實(shí)際上，R4的取值受多種因素的影

5、響，其中包括：光耦中晶體管的特性、R2的值、二極管D的特性、PC機(jī)RXD端的輸入電阻和輸入電平、TXD端的輸出電阻和輸出電平等。而這些因素中，尤以后兩乾的影響為甚。在PC機(jī)系統(tǒng)中，異步通信適配器以INS8250通訊芯片為核心，再配以可進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的發(fā)送器和接收器電路而組成的。不同種類的PC機(jī)由于主板設(shè)計(jì)的不同，其RS-232的特性也有差異，特別是RXD端的輸入電阻和TXD端的輸出電阻相去甚遠(yuǎn)。因此，若要用計(jì)算的方法得到R4的取值，需要了解各種主板的電路設(shè)計(jì)，這樣非常麻煩。但是對(duì)各種常見(jiàn)品牌計(jì)算機(jī)的RS-232口的特性進(jìn)行測(cè)試卻是相對(duì)簡(jiǎn)便的。筆者在各種常見(jiàn)品牌的近百臺(tái)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了測(cè)試，得到了可

6、以在各種計(jì)算機(jī)上可正常使用的R4值，具體取值如表1所列。表1 PC與單片機(jī)通信情況和R4值的關(guān)系機(jī)   型聯(lián)想500同創(chuàng)100東海550兼容機(jī)300PHILIPS350R4值 X1   X2  X3 X1   X2  X3 X1   X2  X3 X1   X2  X3 X1   X2  X35.6k 1    1  

7、  0 1    1    0 1    1    0 1    1    0 1    1    010k 1    1    0 1    1    0 1

8、    1    0 1    1    0 1    1    011k 1    1    0 1    1    0 1    1    0 1  

9、60; 1    0 1    1    012.2k 1    1    1 1    1    1 1    1    1 1    1    1 1    1 &#

10、160;  115.6k 1    1    1 1    1    1 1    1    1 1    1    1 1    1    120k 1    1   

11、 1 1    1    1 1    1    1 1    1    1 1    1    121k 0    1    1 0    1    1 0 

12、   1    1 0    1    1 0    1    122k 0    1    1 0    1    1 0    1    1 0    1&

13、#160;   1 0    1    130k 0    1    1 0    1    1 0    1    1 0    1    1 0    1  

14、0; 156k 0    1    1 0    1    1 0    1    1 0    1    1 0    1    177k 0    1    1 0&

15、#160;   1    1 0    1    1 0    1    1 0    1    1100k 0    1    1 0    1    1 0  

16、60; 1    1 0    1    1 0    1    1131k 0    1    1 0    1    1 0    1    1 0    1 

17、60;  1 0    1    1150k 0    1    1 0    1    1 0    1    1 0    1    1 0    1    1200

18、k 0    1    1 0    1    1 0    1    1 0    1    1 0    1    1240k 0    1    1 0 

19、   1    1 0    1    1 0    1    1 0    1    1280k 0    1    1 0    1    1 0    1

20、    0 1    1    1  1    1    1300k 0    1    1 0    1    1 0    1    0 1    1 &#

21、160;  0 1    1    1開(kāi)路 0    1    1 0    1    0 0    1    0 0    1    0 0    1    0測(cè)試中，R2取10k，D采用IN4148，光耦采用TIL117，其發(fā)光二極管的工作電流為10mA（推薦值）。改變R4的取值