串口传输实验报告

基于单片机的 RS232 和 RS485 总线的数据传输 张裕卓 XX 班 摘要 本设计是基于单片机的 RS232 和 RS485 总线的数据传输实验设计 通过 MAX232 和 MAX485 芯片进行电平转换 按照设计要求 先将单片机输出的 TTL 电平经 MAX232 转换为 RS232 电平 再通过 MAX232 将 RS232 电平转换 为 TTL 电平 以便于作为 MAX485 信号的输入 经过 MAX485 转换后得到 RS485 电平 以进行发送端的数据发送 在接收端 用 MAX485 再将 RS485 电 平转换为 TTL 电平 再用 MAX232 转换为 RS232 电平以提供给 PC 机并在上 位机中显示 从而完成了串口通信 整个设计电路简洁 功能完成良好 关键词 电平转换 单片机 串口通信 1 设计要求 了解 RS232 和 RS485 总线的电平特性 使用 MAX232 和 MAX485 芯片进 行单片机和微机的数据传输 将单片机的 TTL 电平传输到 MAX232 转换成 RS232 电平 再转 RS485 总线远距离传输 同时接收方划拨给 RS485 信号转为 RS232 信号 传送到目标 PC 机上 用超级终端显示 2 设计原理及方案 RS232 是美国电子工业协会制定的一种串行物理接口标准 在双工通信中 只需要三根信号线就可以实现数据传输 因此被广泛使用 但是因为其为单端 传输 传输过程中易受干扰 从而制约了其传输距离 RS485 接口电路采用平 衡差分结构 且收发器共用总线 其主要优点为低阻传输线对电气噪声不敏感 且其差分结构可有效抑制共模噪声 故可适用于远距离信号传输 本设计方案 基于此 通过电平转换来优化数据传输的效果 从而较好的实现串口通信 现 分别介绍电平转换模块和串口通信模块 数字系统中 数据用 0 和 1 及其组合表示 而 0 和 1 则用物理的电气电 平信号表示 例如经常使用的 TTL 电平中 5V 表示 1 0V 表示 0 在 RS232 系统中 用 3 15V 表示 1 3 15V 表示 0 3 3V 间的电平无效 在 RS485 系统中 使用差分电平传输 当正向输出端电压高于反向输出端电压 时表示 1 当反向输出端电压高于正向输出端电压时表示 0 根据题目要求 需要进行电平转换才能实现串口传输 MAX232 和 MAX485 是 MAXIM 公司的 电平转换芯片 MAX232 能够实现 TTL 与 RS232 间的电平转换 MAX485 能 够实现 TTL 与 RS485 间的电平转换 从而根据题目要求 我们在发送端用两块 MAX232 进行 TTL RS232 TTL 电平转换 然后用一块 RS485 转换为 RS485 电 平 在接收方 我们先用一块 MAX485 将 RS485 电平转换为 TTL 电平 然后 用一块 MAX232 将电平转换为 RS232 电平 从而可以传输给使用 RS232 电平 的 PC 机 串口是单片机中普遍存在和使用的一种外部设备 主要用以与其他设备通 信 在 51 单片机中 串口通信一般使用异步串口通信模式 其波特率用定时器 进行配置 可以配置成不同的波特率以便于通信需求 并且其数据的接受可以 产生串口中断 以便于数据的获取 在本设计中 只要求单工通信 故只需要 用单片机的串口发送数据 在 PC 端进行接受即可 本设计中的波特率为 19200bps 通过理论分析 能够很好地进行数据传输 3 系统硬件设计 因 MAX232 和 MAX485 外围电路比较简单 系统硬件设计比较简洁 只需 按照要求画出电路即可 根据电路腐蚀出电路板 并进行焊接调试 效果良好 图 1 发送方电路 图 2 接收方电路 4 系统软件设计 本系统软件设计要求简单 只需要实现单工信号传输即可 故只需要配置 单片机的串口传输模块 在 PC 机上进行观察即可 程序设计流程图如下 图 3 程序流程图 5 设计过程中遇到的问题 此次设计 没有一帆风顺 在其过程中遇到了很多问题 其中最严重的问 题是对于电平变换的理解 之前没有考虑到 RS232 电平转换为 RS485 电平需要 经过 TTL 电平过渡 导致没能正常转换 经过严格的电路测试及理论分析 我 最终发现了这个问题 并通过再加入 MAX232 进行 RS232 到 TTL 的电平转换 最后成功地实现了全部的电平转换 并实现了串口通信 在 PC 机上显示正常 6 总结 此次课程设计让我对电平转换和单片机串口通信知识有了更深入地了解 在其过程中我也初步掌握了一些技能 比如 ke