單片機(jī)與電腦接口（TTL與RS232電平模擬轉(zhuǎn)換）電路及工作原理分析

RS232接口概述

RS232接口又稱DB9接口，是現(xiàn)在主流的串行通信接口之一。

由于RS232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)：

1)接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。

2)傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20Kbps;

3)接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。

4)傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，實(shí)際上也只能用在50米左右。

RS232接口說(shuō)明：

1 載波檢測(cè) DCD

2 接收數(shù)據(jù) RXD

3 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD

4 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 DTR

5 信號(hào)地 SG

6 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 DSR

7 請(qǐng)求發(fā)送 RTS

8 清除發(fā)送 CTS

9 振鈴提示

RS232接口電平：

RS232采用負(fù)邏輯電平

-15~-3：邏輯1;

+15~+3：邏輯0;

電壓值通常在7V左右

我們可以使用串口電纜直接連接兩臺(tái)PC機(jī)的串口，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)PC機(jī)的串口通訊。但是PC機(jī)和單片機(jī)的通訊卻不能夠用電纜直接進(jìn)行連接，原因是PC機(jī)RS232串口的電平標(biāo)準(zhǔn)和單片機(jī)的TTL電平不一致，因此單片機(jī)和PC機(jī)之間的串口通訊必須要有一個(gè)RS232/TTL電平轉(zhuǎn)換電路。通常這個(gè)電路都選擇專用的RS232接口電平轉(zhuǎn)換集成電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，如MAX232、HIN232等。

單片機(jī)串口輸出的邏輯電平

單片機(jī)的串口輸出電路采用的邏輯電平是TTL電平。這種電平信號(hào)由TTL器件產(chǎn)生的，一般的芯片，如運(yùn)放，數(shù)字器件等。。。

TTL：Transistor-Transistor Logic 三極管結(jié)構(gòu)。

Vcc：5V;VOH》=2.4V;VOL《=0.5V;

VIH》=2V;VIL《=0.8V

單片機(jī)與電腦串口的連接的電路與原理

首先解決的就是邏輯接口電平的問(wèn)題，其次就是通信方法及方式的問(wèn)題：

(1)在這里我們可以使用集成芯片MAX232，這是一款專門(mén)用來(lái)進(jìn)行信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換的芯片，使用起來(lái)簡(jiǎn)單方便，這里把電路貼出。

(2)當(dāng)然，我們也可以使用分立元件來(lái)搭建RS232電平轉(zhuǎn)換電路以供我們實(shí)驗(yàn)使用，下圖給出了一個(gè)常見(jiàn)電路，只要器件完好，電路焊接完畢后即可正常工作，經(jīng)實(shí)際使用，效果良好。不用MAX232實(shí)現(xiàn)DSP或MCU與PC通訊的電路，元件經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)巧妙 用三極管實(shí)現(xiàn)RS-232轉(zhuǎn)TTL電路。電路如下圖：

1、DB9的2腳 TXD：為RS-232電平信號(hào)接收端，RXD;3腳為RS-232電平信號(hào)發(fā)送端，

2、圖中的Vcc應(yīng)該是+5V，TXD接單片機(jī)TXD，RXD接單片機(jī)RXD。

工作原理是：從TTL轉(zhuǎn)為RS2323電平，由于二極管與電容的作用使得在二極管D1與電容C7交接處的電壓保持在-3V~-15V.

當(dāng)TXD為“1”(TTL)時(shí)，Q3截止，PCRXD上的電壓與PCTXD電壓相等，也是-3~-15V，為“1”(RS232)

當(dāng)TXD為“0”(TTL)時(shí)， Q3導(dǎo)通，則PCRXD電壓約為+5V，這個(gè)電壓在+3~+15V之間，根據(jù)RS232電平，它是“0”。。。。也就是說(shuō)TTL的“1”經(jīng)過(guò)這個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路后，RS2323可以識(shí)別出它是“1”，是“0”也能識(shí)別為0.這就實(shí)現(xiàn)了從TTL到RS232的電平轉(zhuǎn)換。

從RS232轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平那就簡(jiǎn)單了，當(dāng)PCTXD為“1”，即-3~-15V時(shí)，Q4截止，RXD電壓約為5V，為“1”，，當(dāng)PCTXD為“0”時(shí)，Q4導(dǎo)通，電壓為0，電平為“0”。那么從RS232到TTL的電平轉(zhuǎn)換也實(shí)現(xiàn)了。

備注：D2是為了防止Q4的BE反向擊穿，TXD的最低電壓時(shí)15V，Q4的BE耐壓是6V左右。 簡(jiǎn)略大概的說(shuō)：當(dāng)TXD=1時(shí)，Q3截止，導(dǎo)致PCRXD=1; 當(dāng)TXD=0時(shí)，Q3導(dǎo)通，導(dǎo)致PCRXD=0; 當(dāng)PCTXD=1時(shí)，Q4導(dǎo)通，導(dǎo)致RXD=1; 當(dāng)PCTXD=0時(shí)，Q4截止，導(dǎo)致RXD=0; RS232 1，0 TTL 1 ，0.