“主—从”式装置的RS-232和RS-485电平转换器设计

钱玲玲

（淮安信息职业技术学院电气工程系，江苏淮安，223003）

“主—从”式装置的RS-232和RS-485电平转换器设计

钱玲玲

（淮安信息职业技术学院电气工程系，江苏淮安，223003）

目前，主从式装置因具有系统能耗低、易于数据管理与维护等优势，而被广泛应用在工业控制系统中，但也因PC机的RS232接口与单片机的RS485总线的接口电平不兼容，要实现两者通信网络的链接需要进行电平转换。基于此，本文引入了一种RS485接口芯片STC11F02E，并设计了一种低成本、可靠性强、应用性能好的RS232/RS485转换器。

RS-232；RS-485；电平转换器；单片机；低功耗

0 引言

近年来，随着现代信息技术和通讯技术的迅速发展，以单片机和PC机为主体结构的“主—从”式装置得以在工业控制领域广泛应用，其中PC机作为主机，分布在现场的各个单片机系统作为从机，组成电路结构简单、工作安全可靠的分布式数据采集和控制系统，实现对现场的数据采集、数据传输和集中控制等功能。当前，在“主—从”式装置中PC主机和各个单片机之间需要借助于总线通信系统进行网络链接，而现有的多数单片机产品，如GMS97C51、Intel8031、Atmel189C51系列的单片机芯片中都集成了串行通信接口，借助串行通信接口，通过RS485接口驱动芯片就可以构成总线型通信网络，但问题的关键是PC机仅设有标准的RS232接口，与单片机RS485总线的接口电平不兼容，需要进行电平转换才能实现通讯网络的链接。由此，本文采用单片机STC11F02E设计了一种RS-232和RS-485电平转换器，灵活性更好、成本更低。

1 “主—从”式装置RS-232和RS-485电平转换器的总体架构

“主—从”式装置中单片机和PC机是主要组成，两者之间需要通过总线通信系统进行链接，其中PC机端采用标准的RS32接口，其驱动器最大电容载量为2500PF，限制了通信距离，不能满足实际应用需求，而单片机RS485收发器因采用平衡发送和差分接收，有效抑制了共模干扰，且其灵敏性较高可检测200mV的电压，使得传输信号在千米之外得到回复，弥补了RS232的不足，但RS232和RS485之间的通信是关键问题，由此，本文，设计了电平转换器，其基本架构如图1：

图1 电平转换器总体架构

该电平转换器主要有三部分构成，其中RS232电平TTL电平模块是连接RS232总线与单片机之间的有效装置，RS485电平转TLL电平模块连接RS485总线和单片机，单片机主控制模块则是一个过渡连接模块，主要是对RS232总线和RS485总线相互间的数据传输进行协调。

图2

2 RS-232和RS-485电平转换器的硬件电路设计

2.1 RS232电平TTL电平模块电路设计

本文选用MAX232电平转换芯片设计RS232和单片机的电平转换接口电路，该芯片仅需供电电压5V、电容4个，就可驱动RS232总线实现数据传输，应用便捷，传输速率可高达1200kbps。

2.2 RS485电平转TTL电平模块电路设计

本文选用MAX483接口芯片，该芯片应用于RS485通信的低功耗收发器，具有限摆率驱动器，可以减小EMI，并降低由不恰当的终端匹配电缆引起的反射，可实现高达250kbps的无差错数据传输，且驱动器摆率不受限制，最高传输速率可达2.5Mbps的。

2.3 单片机主控模块电路设计

电平转换器的主要功能都集中在该模块中，因此该模块为设计的关键，本文采用增强型的8051内核单片机STC11F02E，加入一些外围电路即可完成该模块电路设计。该单片机具有2kB及256KB的EEPROM和SRAM存储器，且其通用异步收发器。也即UART模块的最大优势就是通过配置特殊功能存储其AUXR1中的第7为UART_P1的状态能够使UART模块的RXD、TXD两引脚接到P3端口的P3.0，P3引脚，或者街道P1端口的P1.6，P1.7引脚，本文正是利用此功能实现电平转换器的设计。

3 RS-232和RS-485电平转换器的软件程序设计

RS-232和RS-485电平转换器的程序设计中涉及三个主要部分：程序初始化模块、主程序模块及串行口终端服务模块，结构如图2.

转换器的整个流程位：程序初始化模块负责UART模块的收发引脚与P3.0、P3.1的连接，并清零MDE和SDE标志，实现PC机与单片机之间的连接，并接收主机发送的数据；主程序模块，接收主机发送的数据，判断MDE、SDE的位置，并将UART的连接引脚进行串口引脚的切换，也即P3.0、P3.1引脚及P1.6、P1.7引脚的相互切换，并进行MDE、SDE标志的清零，以此建立单片机、从机、主机之间的有效连接；中断服务模块，当主从机传送数据时会触发单片机的UART接收终端，单片机转入串行口终端服务程序开始接收主从机数据，接收完主机数据后置位主机数据接收阶数标志位MDE、SDE，返回主程序。

4 结语

本文针对传统RS232和RS485电平转换器的不足之处，引用了STC11F02E单片机，并借助器串口引脚可自由切换的优势，设计了一种更为灵活、低成本的RS232/RS485电平转换器，并根据整体架构设计，详细阐述硬件电路、软件程序相关内容，为“主—从”式装置的优化发展提供了一定的借鉴。

[1]张海艳. RS232/485与CAN总线协议转换器的研究与设计[D].大连海事大学,2008.

[2]陈凡,张辉. 基于STC11F02E的RS232/RS485转换器设计[J]. 世界电子元器件,2010,03:69-72.

[3]陈凡,张辉. 基于STC11F02E单片机的半双工RS232/ RS485转换器设计[J]. 可编程控制器与工厂自动化,2010,03:70-73.

The Design Of RS-232 and RS-485 level converter based on the“master-slave”type device

Qian Lingling
（Huaian College of Information Technology Department of Electrical Engineering, Jiangsu Huaian, 223003）

At present, due to a low energy consumption, easy data management and maintenance, and other advantages，a master-slave device is widely used in industrial control systems，however，because the interface is not compatible with the level of the PC RS232 interface and the RS485 bus of the microcontroller,it need level conversion in order to achieve network link between them.Based on this,this paper introduced a RS485 interface chip SN75LBC184, and designed a low-cost,、good application RS232 / RS485 converter.

RS-232；RS-485;level converter;single-chip;low power consumption

TP273.5

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