RS-232通信模块4.15.1设计目的及任务设计目的：理解 MCS-51 串口的工作原理；理解 RS－232 总线的逻辑电平与 TTL 电平相互转换的方式；理解 PC 机与单片机串行通信的方式；熟悉RS－232 串口的特点和数据传输方式；熟悉 KEIL uv2、uv3 环境下的程序调试。

设计任务：设计一个单片机与PC 机通过RS-232 通信的接口电路。

功能指标：1. 能完成单片机逻辑电平与 RS-232 逻辑电平的转换；2. 通信速率：2400Bit/s，N.8.1 方式；3. 具备双工通信功能。

设计要求：所设计的接口电路应满足E DP 实验仪系统设计要求，并能与整个系统有效结合。

以下是一个设计范例及其相应电路的讲解，仅供参考。

4.15.2 RS-232串行总线通信的基本原理单片机和PC 机的串行通信一般采用RS-232、RS-422 或RS-485 总线标准接口，也有采用非标准的20mA 电流环的。

为保证通信的可靠，在选择接口时必须注意以下几点：●通信的最高速率；●下位机和上位机之间的通信距离；●因线路干扰带来的影响，因此单片机系统的抗干扰能力也是一个重要的因素；●组网方式，即可以保证正常通信下的最大通信端口数量；●通信协议，包括数据格式（如常用的 N 8 1）、校验格式（累加和校验、奇偶校验、CRC 冗余码校验等）、通信方式的等等。

1 . RS-232串行总线接口RS-232 是EIA（美国电子工业协会）四十年前为公用电话网络数据通信而制定的标准，由于 RS232 的发送和接收是“对地”而言的，采用非平衡模式传输，存在共地1噪声，所以其最大传输距离和速率在标准中被限定为 15 米（50 英尺）和19200bit/s。

在实际应用中有数据表明在300 bit/s 的速率下，通信距离也可以达到150 米以上，但从严格意义上来讲，这是不符合规范要求的。

从电气特性来看，RS232 总线的逻辑电平与TTL 电平完全不兼容，总线中的任何一条信号线的电压均为负逻辑关系，逻辑“0”规定为+5V—+15V 之间，逻辑“1”规定为-5V—-15V 之间，噪声容限为2V。

即要求接收器能识别低至+3V 的信号作为逻辑“0”，高到-3V 的信号作为逻辑“1”。

从机械特性而言，RS232 包括标准的 25 针及其简化的9 针引脚排列。

如图 4.15.1 所示，实际上，R S-232-C 的25 条引线中有许多是很少使用的，在计算机与终端通讯中一般只使用 3-9 条引线。

表 4.15.1 为常用的 9 针接口各引脚的信号功能。

图 4.15.1 RS232引脚排列表 4.15.1 RS-232引脚的信号功能引脚号名称功能信号方向1 DCD 载波信号监测DCE—DTE2 RXD 接收DCE—DTE3 TXD 发送DTE—DCE4 DTR DTE 准备就绪DTE—DCE5 GND 信号地6 DSR DCE 准备就绪DCE—DTE7 RTS DTE 请求发送数据DTE—DCE8 CTS DCE 清除发送DCE—DTE9 RI 振铃指示DCE—DTE22. TTL/RS232电平转换及其接口电路RS-232 规定的电平和一般微处理器的逻辑电平不一致，必须进行电平转换，实现逻辑电平转换可以采用以下几种方式。

1)、采用 MC1488 和 MC1489 转换芯片MC1488 和 MC1489芯片为早期的 R S232至 TTL逻辑电平的转换芯片。

图 4.15.2为实际电路，采用该芯片的主要缺点是电路需要±12V 电压，不适合用于低功耗的系统。

图中 TXD 、RXD 分别接单片机的发送和接收端。

+12MC148814359483PC 7261DB9 132 TXD1A-12VCCD11 RXDUA1489A图 4.15.2 MC1488和 MC1489电平转换电路2)、采用 MAX232、ICL232 或单 MAX3232 5V 或 3.3V 电压驱动的转换芯片MAX232 是MAXIM 公司生产的，包含两路驱动器和接收器的 RS232 转换芯片。

芯片内部有一个电压转换器，将输入的+5V 电压转换为RS232 接口所需的±10V 电压，尤其适用于没有±12V 的单电源系统。

与此原理相同的芯片还有 MAX202、AD 公司的AD M101 以及 INT ERSIL 公司的 ICL232芯片，ICL232 与MAX232 可直接替换。

图 4.15.3 为MAX232 的引脚排列及各引脚的功能图。

3图 4.15.3 M AX232的引脚排列及各引脚的功能图图 4.15.4 为 MAX232 的典型应用电路。

实际应用中，C1 为0.1μF 的去耦电容，可选用一般的瓷片电容；C2、C3、C4、C5 可选用耐压值至少大于 16V 容量为 1μF 的电解电容，注意电容的极性不能接反。

MAX3232 位低压差的TTL/RS232 转换芯片，可采用3V 电压供电，通常用在低功耗的场合。

4.15.4 MAX232的典型应用电路4(3)、采用分立元件实现的转换接口当通信距离在1~2 米时，可采用分立元件实现RS232/TTL 电平的转换，图 4.15.5 为接口电路。

594837261 VCCVCC4.7U1K2 41484K785501 RXDTXD4K7 90134K74K741484.15.5 分立元件实现 RS232/TTL电平的转换电路该电路的特点是利用 PC 机 RS232串口的 3 脚（也可用 4、7 脚）供给负电源（-10V 左右），驱动能力可到 20mA。

利用这个特性，用一个二级管和电解电容 E，即在 E 上获取了 RS232 通信所需的负电源。

该电路简单、功耗小，在没有专用芯片时不失为一种替代方法。

上述介绍的 RS232 至 TTL 电平转换的方法可以适用于大多数通信系统，在一些特殊应用场合需要诸如静电保护、多收发器（如和MODEM 连接）时可采用MAX238（4 驱动、4 接收）或 M AX3221（±15KV 静电保护）等芯片。

4.15.3 设计内容1、原理图及说明EDP 实验仪上是用MAX232 实现电平转换来完成单片机通过 RS-232 串口与 PC 机通信的，转换电路如图 4.15.6 所示。

（说明：在实验仪上将RS－232 和RS－485 通信模块做在了同一块电路板上，所以需要跳线，在作R S －232 实验时需要将 J7、J8 的 1、 2 引脚短接。

）5图 4.15.6 RS-232串口通信电路2、管脚定义试验仪 RS－232 通信模块接口定义如图 4.15.7 所示：＋5V ＋5V ＋5V ＋5VRS－232 通信模块RXD TXDGND GND GND GND图 4.15.7 RS－232通信模块接口定义3、软件设计6MCS-51 的串口可以工作于查询方式和中断方式，在此给出中断方式的流程和程序代码，查询方式的流程和程序代码读者可以自己考虑。

(1)串口初始化子程序单片机串口初所示，相应的 C51 程序代码如例 1.16.1率允许其接收数据结束图 4.15.8 串口初始化的软件流程如图例 4.15.1：串口初始化程序void InitUART(void){TMOD=0x20; //定时器工作方式 2TH1 =0xfd; //通信速率 9600bit/sTL1 =0xfd; PCON=0x00;SCON=0x50; //串口工作于方式 1TR1=1; //启动定时器 T1IE = 0x90; //允许串口中断}7(2) 串口中断服务程序串口中断服务程序的流程如图程序代码如例 1.16.2。

4.15.9 所示，相应的 C51例 4.15.2：串口中断服务程序#include <reg51.h>#include <INIF.h>void serial () interrupt 4 using 3{unsigned char temp；IE = 0x00;while(!RI);RI=0;temp=SBUF;SBUF=temp;while(TI==0);TI=0; IE = 0x90;}下载程序时的通信模块跳线的用法（RS232 模式，）：1、在通信模块上需要 J7、J8 1－2 短接。

8图 4.15.9 串口中断服务程序流程4、调试步骤1）、把电源模块、CPU 模块、通信模块焊接好并插在相应的底座上，并把跳帽进行正确短接；2）、建立 Keil 工程，编辑、编译源代码并生成可下载的 HE X 文件；93）、连接串口线，通过串口通信模块使用STC-ISP 软件下载程序； 4）、调试，直到单片机能将接受到的数据正确发送给 PC 机。

5、思考和发挥部分1）若单片机串口工作于查询方式，程序应如何编写？2）单片机与 PC 机通信时单片机的串口应工作于什么方式？其传输速率应如何设置？4.15.4 电子设计 DIY设计要求：参考上述 R S-232 通信模块的电路原理图，在 E D P 试验仪的面包板上自行完成一个单片机与 PC 机通过 RS-232 总线通信的接口电路，画出电原理图并完成相应的软硬件设计。

设计提示：1）可以采用MAX232、MC1488 和MC1489 或由分立元件实现接口转换； 2）试验仪面包板的引脚定义可参照图 4.15.7。

＋5V ＋5V ＋5V ＋5VRS－232 通信模块GND GND GND GND10。