智能儀器第4章 輸出通道及數(shù)據(jù)通信接口技術(shù)

1、4.1 智能儀器輸出通道信號(hào)種類智能儀器輸出通道信號(hào)種類 DC電流信號(hào)電流信號(hào)長距離傳送、負(fù)載串聯(lián)、長距離傳送、負(fù)載串聯(lián)、 010mA 或或 420mA、抗干擾強(qiáng)、抗干擾強(qiáng)DC 電壓信號(hào)電壓信號(hào)短距離、負(fù)載并聯(lián)、短距離、負(fù)載并聯(lián)、 05V 或或 15V越限報(bào)警越限報(bào)警比較被測量與所設(shè)定的高低限值，根據(jù)比較結(jié)果以開關(guān)量的形式比較被測量與所設(shè)定的高低限值，根據(jù)比較結(jié)果以開關(guān)量的形式驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警裝置實(shí)現(xiàn)越限報(bào)警，并輸出給控制設(shè)備采取措施。驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警裝置實(shí)現(xiàn)越限報(bào)警，并輸出給控制設(shè)備采取措施。開關(guān)量控制開關(guān)量控制某些被控對(duì)象采用位執(zhí)行機(jī)構(gòu)或開關(guān)式器件進(jìn)行自動(dòng)控制，它們某些被控對(duì)象采用位執(zhí)行機(jī)構(gòu)或開關(guān)

2、式器件進(jìn)行自動(dòng)控制，它們的動(dòng)作是用于開關(guān)信號(hào)的控制的，如電磁閥、繼電器、接觸器等。的動(dòng)作是用于開關(guān)信號(hào)的控制的，如電磁閥、繼電器、接觸器等。按控制的開關(guān)信號(hào)的電氣接口形式分為有源和無源兩類。按控制的開關(guān)信號(hào)的電氣接口形式分為有源和無源兩類。指示工作狀態(tài)指示工作狀態(tài)讓上位機(jī)或操作人員了解智能儀器自動(dòng)或手動(dòng)、正?；蚬收系鹊淖屔衔粰C(jī)或操作人員了解智能儀器自動(dòng)或手動(dòng)、正?；蚬收系鹊墓ぷ鳡顟B(tài)。工作狀態(tài)。數(shù)字量輸出信號(hào)數(shù)字量輸出信號(hào)數(shù)字量的輸出信號(hào)分為串行和并行兩種。其中串行用于較遠(yuǎn)距離數(shù)字量的輸出信號(hào)分為串行和并行兩種。其中串行用于較遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，并行傳輸速度快，但需要導(dǎo)線多一般用于近距離傳輸。數(shù)據(jù)傳

3、輸，并行傳輸速度快，但需要導(dǎo)線多一般用于近距離傳輸。儀器儀器1儀器儀器3儀器儀器2儀器儀器1儀器儀器2儀器儀器3IINVIN4.2 DAC 工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)工作原理及主要技術(shù)指標(biāo) 1 DAC 工作原理工作原理VREFVo-+A RfR/2nRR/21S0S1Snd0d1dnIOUTVo= - IOUT Rf = - (d+d21+ d2n)VREFRRf2 DAC 轉(zhuǎn)換主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換主要技術(shù)指標(biāo) 2.1 分辨率分辨率 分辨率是指輸入數(shù)字量的最小有效位（分辨率是指輸入數(shù)字量的最小有效位（LSB）產(chǎn)生一次變化時(shí)，）產(chǎn)生一次變化時(shí)，DAC輸出輸出變化的最小增量相對(duì)滿刻度的百分比。變化的最小增

4、量相對(duì)滿刻度的百分比。2.2 準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度 (線性誤差線性誤差) 準(zhǔn)確準(zhǔn)確度是指度是指DAC的實(shí)際輸出與理論值的最大偏差，是的實(shí)際輸出與理論值的最大偏差，是DAC各種誤差之和，各種誤差之和，包括非線性誤差、零點(diǎn)誤差、增益誤差和溫度漂移等。包括非線性誤差、零點(diǎn)誤差、增益誤差和溫度漂移等。2.2.1 絕對(duì)精度絕對(duì)精度 常用常用LSB作為單位。作為單位。2.2.2 相對(duì)精度相對(duì)精度 表示為滿刻度輸出值的百分?jǐn)?shù)。表示為滿刻度輸出值的百分?jǐn)?shù)。2.3 建立時(shí)間建立時(shí)間 數(shù)字量從全數(shù)字量從全“0”變?yōu)槿優(yōu)槿?”（或從全（或從全“1”變?yōu)槿優(yōu)槿?” ）時(shí)，）時(shí)，DAC輸出模輸出模擬量達(dá)到終值擬量達(dá)到終

5、值1/2 LSB誤差范圍之內(nèi)所需要的時(shí)間。誤差范圍之內(nèi)所需要的時(shí)間。位數(shù)位數(shù)建立時(shí)間建立時(shí)間ss非線性誤非線性誤差差工作電工作電壓壓 V V基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓 V V功耗功耗 mWmW輸出輸出數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線接口接口路數(shù)路數(shù)DAC0832DAC08328 81 10.2%FSR0.2%FSR+5+5+15+15-10-10+10+102020I I并行并行1 1AD7524AD75248 80.50.50.1%FSR0.1%FSR+5+5+15+15-10-10+10+102020I I并行并行1 1MAX506MAX5068 86 61 LSB1 LSB+5+5或或5 5 0 05 5或或 5

6、 52525V V并行并行4 4MAX518MAX5188 86 61 LSB1 LSB+5+50 05 512.512.5V V串行串行2 2MAX503MAX503101025251 LSB1 LSB+5+52.0482.048（內(nèi)）（內(nèi)） 1.251.25V V并行并行1 1MAX515MAX515101025251 LSB1 LSB+5+50 03 30.70.7V V串行串行1 1AD7520AD752010100.50.50.2%FSR0.2%FSR+5+5+15+15-25-25+25+252020I I并行并行1 1DAC1210DAC121012121 10.1%FSR0.1

7、%FSR+5+5+15+15-10-10+10+102020I I并行并行1 1MAX538MAX538121225251 LSB1 LSB+5+50 03 30.70.7V V串行串行1 1 幾種常用幾種常用DAC芯片的技術(shù)指標(biāo)芯片的技術(shù)指標(biāo)4.3 DAC 轉(zhuǎn)換與接口轉(zhuǎn)換與接口 1 電流轉(zhuǎn)換成電壓電流轉(zhuǎn)換成電壓 Vo-+ADAC-+ADAC- VREF單極性輸出單極性輸出雙極性輸出雙極性輸出RFRFR1VOUTIOUTIOUT2 DAC 芯片與微型計(jì)算機(jī)及接口芯片與微型計(jì)算機(jī)及接口 2.1 DAC位數(shù)等于位數(shù)等于CPU數(shù)據(jù)總線位數(shù)接口時(shí)的接口數(shù)據(jù)總線位數(shù)接口時(shí)的接口 P1.7P1.08031

8、DB7DB0Vef（+）Vef（-）I I0RfA-+580+5VV02 DAC 與微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)與微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)2.2 DAC位數(shù)大于位數(shù)大于CPU數(shù)據(jù)總線位數(shù)接口時(shí)的接口數(shù)據(jù)總線位數(shù)接口時(shí)的接口 Vo-+ADAC1210Iout1Voref(+)AD 5088031P1.0P1.7DB0 DB3P2.0P2.1P2.7WRDB4 DB11BYTE1/BYTE2CSXFERWR1WR2Iout2Rfb+5V2 DAC 與微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)與微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)2.3 多通道模擬量輸出多通道模擬量輸出 時(shí)的時(shí)的DAC接口接口8031接口接口DACDACDAC每路使用獨(dú)立的每路使用獨(dú)立的D

9、AC8031接口接口DAC2 DAC 與微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)與微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 2.3 多通道模擬量輸出多通道模擬量輸出 時(shí)的時(shí)的DAC接口接口模擬開關(guān)模擬開關(guān)S/HS/HS/H多路共享一個(gè)多路共享一個(gè)DAC2.4 采用單片多路采用單片多路DA芯片實(shí)現(xiàn)芯片實(shí)現(xiàn)多通道多通道模擬量輸出：模擬量輸出： MAX506:四路、八位四路、八位DAC芯片。芯片。2 DAC 與微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)與微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 2.5 串行輸入串行輸入 DAC與與CPU接口接口 串行數(shù)字輸入串行數(shù)字輸入DAC的數(shù)字量輸入端可以使用很少幾個(gè)引腳，從而使的數(shù)字量輸入端可以使用很少幾個(gè)引腳，從而使DAC的總的總管腳數(shù)達(dá)到很少，

10、接口布線大為簡化，占用印刷電路板的面積也很少，而且是用管腳數(shù)達(dá)到很少，接口布線大為簡化，占用印刷電路板的面積也很少，而且是用于遠(yuǎn)距離傳輸。但串行數(shù)字輸入于遠(yuǎn)距離傳輸。但串行數(shù)字輸入DAC的不利在于接收數(shù)據(jù)較慢。的不利在于接收數(shù)據(jù)較慢。 典型芯片：典型芯片：TLC5615是是10位串行位串行DA轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 2.5 串行輸入串行輸入 DAC與與CPU接口接口MAX515 為低功耗、單為低功耗、單5V電源、電壓輸出的電源、電壓輸出的10位位DA轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。2 DAC 與微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)與微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 1.1 階梯波和鋸齒波階梯波和鋸齒波1 數(shù)字波形合成數(shù)字波形合成4.4 數(shù)字波形合

11、成數(shù)字波形合成 與與 V/I 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 DAC 輸出的模擬電壓或電流取決于輸出的模擬電壓或電流取決于DAC的輸入數(shù)字量，利的輸入數(shù)字量，利用程序的方法不斷地給用程序的方法不斷地給DAC輸入不同的數(shù)字量，可以在輸入不同的數(shù)字量，可以在DAC輸出輸出端得到連續(xù)變化的波形，這就是數(shù)字波形合成的基本原理。端得到連續(xù)變化的波形，這就是數(shù)字波形合成的基本原理。MOVA,#0LOOP1: MOVP1,A;輸出數(shù)碼到輸出數(shù)碼到DACADDA,#N;數(shù)碼增加數(shù)碼增加NCALLDELAYSJMPLOOP1 ;循環(huán)循環(huán)END1.1 階梯波和鋸齒波階梯波和鋸齒波DAP0:MOVR7,#00H;置輸出初值置輸出

12、初值DAP1:MOVA,R7;數(shù)字量送數(shù)字量送AMOVP1,A;送送D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換INCR7;修改數(shù)字量修改數(shù)字量CJNER7,#255,DAP1;數(shù)字量不等于數(shù)字量不等于255，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)DAP1AJMPDAP0;重復(fù)下一個(gè)波形重復(fù)下一個(gè)波形1.2 三角波（三角波（程序有錯(cuò)程序有錯(cuò)）1 數(shù)字波形形成數(shù)字波形形成 4.4 數(shù)字波形合成數(shù)字波形合成 與與 V/I 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 DAS0:MOVR7,#80H;DAS1:MOVA,R7;MOVP1,A;INCR7;CJNER7,#255,DAS1;DAS2:DECR7;MOVA,R7; MOVP1,A;CJNER7,#80H,DAS2;AJMPDA

13、S0;1.3 方波方波1 數(shù)字波形生成數(shù)字波形生成 4.4 數(shù)字波形合成數(shù)字波形合成 與與 V/I 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 LOOP4: MOVP1,#HIGH;輸出高電平到數(shù)碼管輸出高電平到數(shù)碼管DACCALLDT1;延時(shí)延時(shí)T1MOVP1,#LOW;輸出低電平到數(shù)碼管輸出低電平到數(shù)碼管DACCALLDT2;延時(shí)延時(shí)T2SJMPLOOP4;循環(huán)循環(huán)ENDT1T21.4 正弦波正弦波 1 數(shù)字波形生成數(shù)字波形生成 4.4 數(shù)字波形合成數(shù)字波形合成 與與 V/I 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 SIN:MOVR7,#00H;置偏移量置偏移量DAS0:MOVA,R7;MOVDPTR,#TAB;設(shè)指針設(shè)指針MOVCA,

14、A+DPTR;取數(shù)據(jù)取數(shù)據(jù)MOVP1,A;送送D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換INCR7;修改偏移量修改偏移量CJNER7,#64,DAS0;AJMPSIN;TAB:DB80H,83H,86H,8DH,90HDB93H,96H,99H,9CH,9FH,0A2HDB0A5H,0A8H,0ABH,0AEHDB6FH,72H,76H,79H,7CH,80H(64個(gè)數(shù)據(jù))2 V/I 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路（b）?。┤?，則當(dāng)，則當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 。201ifRIVRR1100Rk220Rk100fR0 5iVV00 10ImA002011212()fLLLIRRViI RRI RRRRRR0fifffVVIIRR2()fRR4.

15、5 開關(guān)量輸出開關(guān)量輸出開關(guān)量輸出通道的一般結(jié)構(gòu)開關(guān)量輸出通道的一般結(jié)構(gòu)1. 隔斷微機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的電氣聯(lián)系防止電位差、外界電磁等干擾。隔斷微機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的電氣聯(lián)系防止電位差、外界電磁等干擾。 2. 防止執(zhí)行錯(cuò)誤。防止執(zhí)行錯(cuò)誤。3. 防止儀器自身損壞。防止儀器自身損壞。注意：所有進(jìn)出智能儀器的信號(hào)線全部加隔離！注意：所有進(jìn)出智能儀器的信號(hào)線全部加隔離！1.1 光電耦合器件光電耦合器件1. 1. 輸出信號(hào)與輸入信號(hào)電氣完全隔離，抗干擾能力強(qiáng)，隔離電壓可達(dá)幾千伏以上。輸出信號(hào)與輸入信號(hào)電氣完全隔離，抗干擾能力強(qiáng)，隔離電壓可達(dá)幾千伏以上。2. 2. 無觸點(diǎn)，壽命長，可靠性好。無觸點(diǎn)，壽命長，可

16、靠性好。3. 3. 響應(yīng)速度快，易與響應(yīng)速度快，易與TTLTTL電路配合使用。電路配合使用。4. 4. 驅(qū)動(dòng)能力差。驅(qū)動(dòng)能力差。1 開關(guān)量的隔離開關(guān)量的隔離 光電耦合電路光電耦合電路1 數(shù)字輸出隔離數(shù)字輸出隔離 1.2 繼電器隔離電路繼電器隔離電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器觸點(diǎn)分類繼電器觸點(diǎn)分類 電磁式繼電器是一種電流通斷控制大電流通斷的常用開關(guān)控制器件。電磁式繼電器是一種電流通斷控制大電流通斷的常用開關(guān)控制器件。2 數(shù)字輸出驅(qū)動(dòng)數(shù)字輸出驅(qū)動(dòng)1. TTL三態(tài)門緩沖器：三態(tài)門緩沖器：74LS240、244、245，IOH=-15mA，IOL =24mA。注意：它們沒注意：它們沒有鎖存。有

17、鎖存。2. 集電極開路（集電極開路（OC）門：）門：7406、07、38， IOL =40mA，VOH=30V。可實(shí)現(xiàn)高壓輸出?？蓪?shí)現(xiàn)高壓輸出。3. 門電路外加晶體管驅(qū)動(dòng)：門電路外加晶體管驅(qū)動(dòng)：可實(shí)現(xiàn)高壓大電流可實(shí)現(xiàn)高壓大電流輸出。輸出。OC門輸出驅(qū)動(dòng)電路門輸出驅(qū)動(dòng)電路晶體管輸出驅(qū)動(dòng)電路晶體管輸出驅(qū)動(dòng)電路2 數(shù)字輸出驅(qū)動(dòng)數(shù)字輸出驅(qū)動(dòng)2.4 達(dá)林頓晶體管陣列驅(qū)動(dòng)達(dá)林頓晶體管陣列驅(qū)動(dòng) MC1416內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)MC1416驅(qū)動(dòng)七個(gè)繼電器電路驅(qū)動(dòng)七個(gè)繼電器電路達(dá)林頓晶體管陣列驅(qū)動(dòng)器芯片適用于多路開關(guān)量中功率驅(qū)動(dòng)電路。達(dá)林頓晶體管陣列驅(qū)動(dòng)器芯片適用于多路開關(guān)量中功率驅(qū)動(dòng)電路。1. 每路輸出電流可達(dá)每

18、路輸出電流可達(dá)500mA，但是每一塊雙，但是每一塊雙列直插芯片總的輸出電流不得超過列直插芯片總的輸出電流不得超過2.5A。2. 輸出端截止時(shí)耐壓可達(dá)輸出端截止時(shí)耐壓可達(dá)100V。3. 輸出端可與多種輸出端可與多種TTL及及CMOS電路兼容。電路兼容。4. 當(dāng)當(dāng)總輸出電流較大時(shí)，必須加散熱片。總輸出電流較大時(shí)，必須加散熱片。3 固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器 (SSR)隨機(jī)型和過零型固態(tài)繼電器波形圖隨機(jī)型和過零型固態(tài)繼電器波形圖固態(tài)繼電器結(jié)構(gòu)簡圖固態(tài)繼電器結(jié)構(gòu)簡圖固態(tài)繼電器既有放大驅(qū)動(dòng)作用，又有隔離作用，很適合于驅(qū)動(dòng)大功率開關(guān)式執(zhí)行固態(tài)繼電器既有放大驅(qū)動(dòng)作用，又有隔離作用，很適合于驅(qū)動(dòng)大功率開關(guān)式執(zhí)行器件

19、。固態(tài)繼電器是一種四端有源器件，其中的兩端為輸入控制端，功耗很小，易與器件。固態(tài)繼電器是一種四端有源器件，其中的兩端為輸入控制端，功耗很小，易與TTL、CMOS兼容；另外兩端是輸出端，內(nèi)部設(shè)有輸出保護(hù)電路。輸入電路與輸出電兼容；另外兩端是輸出端，內(nèi)部設(shè)有輸出保護(hù)電路。輸入電路與輸出電路之間采用光電隔離，絕緣電壓可達(dá)路之間采用光電隔離，絕緣電壓可達(dá)2500V。單向直流單向直流固態(tài)繼電器的輸出端與直流負(fù)載適配，固態(tài)繼電器的輸出端與直流負(fù)載適配，雙向交流雙向交流固態(tài)繼電器的輸出端與固態(tài)繼電器的輸出端與交流負(fù)載適配。交流負(fù)載適配。交流固態(tài)繼電器分為交流固態(tài)繼電器分為過零觸發(fā)型（零通、零斷）過零觸發(fā)型（

20、零通、零斷）和和隨機(jī)開啟型（隨機(jī)通、零斷）隨機(jī)開啟型（隨機(jī)通、零斷） 。當(dāng)輸入端施加有效控制信號(hào)時(shí)，隨機(jī)固態(tài)繼電器輸出端立即導(dǎo)通，而過零固態(tài)繼電器當(dāng)輸入端施加有效控制信號(hào)時(shí)，隨機(jī)固態(tài)繼電器輸出端立即導(dǎo)通，而過零固態(tài)繼電器則要等到負(fù)載電壓過零區(qū)域時(shí)才導(dǎo)通，關(guān)斷時(shí)間是一樣的，都是小于維持電流時(shí)關(guān)斷。則要等到負(fù)載電壓過零區(qū)域時(shí)才導(dǎo)通，關(guān)斷時(shí)間是一樣的，都是小于維持電流時(shí)關(guān)斷。隨機(jī)開啟繼電器容易造成電網(wǎng)污染，除非要求快速響應(yīng)、調(diào)壓、變壓器等感性負(fù)隨機(jī)開啟繼電器容易造成電網(wǎng)污染，除非要求快速響應(yīng)、調(diào)壓、變壓器等感性負(fù)載控制，一般不用。載控制，一般不用。3 固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器 (SSR)直流電源驅(qū)動(dòng)直流

21、電感負(fù)載直流電源驅(qū)動(dòng)直流電感負(fù)載交流電源驅(qū)動(dòng)直流電感負(fù)載交流電源驅(qū)動(dòng)直流電感負(fù)載交流電源驅(qū)動(dòng)交流電感負(fù)載交流電源驅(qū)動(dòng)交流電感負(fù)載（1）小電流負(fù)載）小電流負(fù)載 SSR內(nèi)部除去輸入電路之外的所有其它內(nèi)部除去輸入電路之外的所有其它電路都是由輸出端供電的。因此，即使在輸電路都是由輸出端供電的。因此，即使在輸出關(guān)斷狀態(tài)下，出關(guān)斷狀態(tài)下，SSR仍存在關(guān)斷電流。為使負(fù)仍存在關(guān)斷電流。為使負(fù)載可靠地關(guān)斷，流過負(fù)載的開啟電流至少應(yīng)載可靠地關(guān)斷，流過負(fù)載的開啟電流至少應(yīng)該是該是SSR關(guān)斷電流的關(guān)斷電流的10倍。如果負(fù)載電流低于倍。如果負(fù)載電流低于這個(gè)值，負(fù)載上需要并聯(lián)一個(gè)電阻，提高開這個(gè)值，負(fù)載上需要并聯(lián)一個(gè)電阻

22、，提高開啟電流數(shù)值。啟電流數(shù)值。（2）電感式負(fù)載）電感式負(fù)載 直流感應(yīng)式負(fù)載，必須使用直流感應(yīng)式負(fù)載，必須使用DC SSR，負(fù)，負(fù)載上并聯(lián)續(xù)流二極管保護(hù)載上并聯(lián)續(xù)流二極管保護(hù)SSR。 直流感應(yīng)式負(fù)載使用交流負(fù)載電源時(shí)，直流感應(yīng)式負(fù)載使用交流負(fù)載電源時(shí)，應(yīng)外接全橋整流其變?yōu)橹绷鳌?yīng)外接全橋整流其變?yōu)橹绷鳌?交流電感式負(fù)載，必須使用交流電感式負(fù)載，必須使用AC SSR，SSR輸出端并聯(lián)壓敏電阻以保護(hù)輸出端并聯(lián)壓敏電阻以保護(hù)SSR。4.6 串行數(shù)據(jù)通信接口串行數(shù)據(jù)通信接口1 概念概念 1.1 波特率波特率：每秒串行發(fā)送和接收的二進(jìn)制位（：每秒串行發(fā)送和接收的二進(jìn)制位（bit）數(shù)，單位為）數(shù)，單位為b

23、ps（每秒比特?cái)?shù)）。（每秒比特?cái)?shù)）。它是衡量數(shù)據(jù)快慢的指標(biāo)，也是衡量傳送通道頻寬的指標(biāo)。它是衡量數(shù)據(jù)快慢的指標(biāo)，也是衡量傳送通道頻寬的指標(biāo)。1.2 串口工作方式串口工作方式 1） 單工方式單工方式：只允許數(shù)據(jù)單方向傳播。：只允許數(shù)據(jù)單方向傳播。2） 半雙工方式半雙工方式： 發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)分時(shí)地使用同一條傳送線，即在某一時(shí)刻只能發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)分時(shí)地使用同一條傳送線，即在某一時(shí)刻只能有一個(gè)方向的數(shù)據(jù)在進(jìn)行傳送。有一個(gè)方向的數(shù)據(jù)在進(jìn)行傳送。3） 全雙工方式全雙工方式：用兩根傳送線來連接兩個(gè)設(shè)備，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收可同時(shí)進(jìn)行。：用兩根傳送線來連接兩個(gè)設(shè)備，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收可同時(shí)進(jìn)行。單工方式：單工方

24、式：半雙工方式：半雙工方式：全雙工方式：全雙工方式：1.3 串口通信方式及規(guī)程串口通信方式及規(guī)程1.3.1 同步通信方式同步通信方式：發(fā)送和接收方使用同一個(gè)時(shí)鐘。同步通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移率比異發(fā)送和接收方使用同一個(gè)時(shí)鐘。同步通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移率比異步方法快，但硬件電路更為復(fù)雜。步方法快，但硬件電路更為復(fù)雜。pc機(jī)的串口是異步設(shè)備機(jī)的串口是異步設(shè)備,因此只支持異步串行因此只支持異步串行通信。通信。不易于長線傳輸。不易于長線傳輸。 1.3.2 異步通信方式異步通信方式：發(fā)送和接收方使用自己的時(shí)鐘，如果不給每個(gè)字符設(shè)置起：發(fā)送和接收方使用自己的時(shí)鐘，如果不給每個(gè)字符設(shè)置起始和停止標(biāo)志，兩個(gè)時(shí)鐘的差異可能導(dǎo)致接收方

25、辨認(rèn)傳送信號(hào)是比特錯(cuò)位。始和停止標(biāo)志，兩個(gè)時(shí)鐘的差異可能導(dǎo)致接收方辨認(rèn)傳送信號(hào)是比特錯(cuò)位。0 D1 D2 D3 D4 Dn 0/1 1 0異步傳送格式異步傳送的每個(gè)字符必須異步傳送的每個(gè)字符必須由由起始位：起始位：（一位（一位“0”）開始；）開始； 數(shù)據(jù)位：數(shù)據(jù)位：7位或位或8位，低位在先、高位在后；位，低位在先、高位在后； 停止位：停止位：（一位、一位半或兩位（一位、一位半或兩位“1”）表）表示字符結(jié)束。一位奇偶校驗(yàn)位為可選位。示字符結(jié)束。一位奇偶校驗(yàn)位為可選位。從起始位開始到停止位結(jié)束組成從起始位開始到停止位結(jié)束組成一幀一幀信息，停止位后面也可能不立刻緊接信息，停止位后面也可能不立刻緊接下

26、一字符的起始位，這是停止位后面一直維持下一字符的起始位，這是停止位后面一直維持“1”狀態(tài)，這些稱為狀態(tài)，這些稱為空閑位空閑位。2 RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線2.1 RS-232C總線描述總線描述數(shù)據(jù)線、控制線、地共數(shù)據(jù)線、控制線、地共9根線。根線。數(shù)據(jù)線采用負(fù)邏輯，控制線采用正邏輯。數(shù)據(jù)線采用負(fù)邏輯，控制線采用正邏輯。數(shù)據(jù)發(fā)送端：數(shù)據(jù)發(fā)送端： 邏輯邏輯“0”：+5V+15V。 邏輯邏輯“1”：-5V-15V。數(shù)據(jù)接收端：數(shù)據(jù)接收端： 邏輯邏輯“0”：+3V。 邏輯邏輯“1”：-3V。噪聲容限為噪聲容限為2V。 RS-232是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA公布的串

27、行通信標(biāo)準(zhǔn)，目前廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)公布的串行通信標(biāo)準(zhǔn)，目前廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備的串行異步通信接口中。與外圍設(shè)備的串行異步通信接口中。2.1 RS-232C總線描述總線描述2.1.1 25 針接口針接口2.1.2 9 針接口針接口功能功能信號(hào)信號(hào)引腳引腳功能功能數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)TxD3 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)-ORxD2接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)-I握手握手RTS7 請(qǐng)求發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送-OCTS8允許發(fā)送允許發(fā)送-IDSR6DCE就緒就緒DCD1 載波檢測載波檢測-IDTR4 DTE就緒就緒-O公共端公共端Com5-其它其它RI9 振鈴指示振鈴指示-IDCE就緒就緒-IRS-232C總線總線 25 針接口針接口RS-

28、232C總線總線 9 針接口針接口功能功能信號(hào)信號(hào)引腳引腳功能功能數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)TxD2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)-ORxD3接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)-I握手握手RTS4 請(qǐng)求發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送-OCTS5允許發(fā)送允許發(fā)送-IDSR6DCE就緒就緒DCD8載波檢測載波檢測-IDTR20DTE就緒就緒-O公共端公共端Com7-其它其它RI22振鈴指示振鈴指示-I DCE就緒就緒-I2.2 RS-232C接口的常用系統(tǒng)連接接口的常用系統(tǒng)連接 （半雙工）（半雙工）2 RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線1. A設(shè)備發(fā)送設(shè)備發(fā)送RTS信號(hào)給信號(hào)給A設(shè)備設(shè)備MODEM，請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)。，請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)。2. A設(shè)備設(shè)備MO

29、DEM發(fā)發(fā)CTS信號(hào)給信號(hào)給A設(shè)備，允許其發(fā)送數(shù)據(jù)。設(shè)備，允許其發(fā)送數(shù)據(jù)。3. A設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)給設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)給A設(shè)備設(shè)備MODEM。4. A設(shè)備設(shè)備MODEM發(fā)送載波振鈴（發(fā)送載波振鈴（RI）信號(hào)給）信號(hào)給B設(shè)備設(shè)備MODEM。5. B設(shè)備設(shè)備MODEM收到載波信號(hào)，給收到載波信號(hào)，給B設(shè)備發(fā)送設(shè)備發(fā)送DCD信號(hào)，表示線路上有載波信號(hào)，表示線路上有載波振鈴振鈴信號(hào)。信號(hào)。6. B設(shè)備發(fā)送設(shè)備發(fā)送DTR信號(hào)給信號(hào)給B設(shè)備設(shè)備MODEM，表示，表示B設(shè)備準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)。設(shè)備準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)。7. B設(shè)備設(shè)備MODEM發(fā)送發(fā)送DSR信號(hào)，應(yīng)答信號(hào)，應(yīng)答B(yǎng)設(shè)備的設(shè)備的DTR信號(hào)，信號(hào)，接收接收線路上的載

30、波數(shù)據(jù)信號(hào)。線路上的載波數(shù)據(jù)信號(hào)。8. B設(shè)備設(shè)備MODEM將數(shù)據(jù)發(fā)送給將數(shù)據(jù)發(fā)送給B設(shè)備設(shè)備。早期帶有通信設(shè)備的早期帶有通信設(shè)備的RS-232信號(hào)信號(hào)功能功能TxD 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)-ORxD接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)-IRTS 請(qǐng)求發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送-OCTS允許發(fā)送允許發(fā)送-IDSRDCD載波檢測載波檢測-IDTRDTE就緒就緒-O DCE就緒就緒-I2.2 RS-232C接口的常用系統(tǒng)連接（全雙工）接口的常用系統(tǒng)連接（全雙工）2 RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線全雙工標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)連接全雙工標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)連接全雙工最簡系統(tǒng)連接全雙工最簡系統(tǒng)連接全雙工標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)略去兩個(gè)全雙工標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)略去兩個(gè)MODEM

31、（DCE設(shè)備），用導(dǎo)線直接相連接，設(shè)備），用導(dǎo)線直接相連接，導(dǎo)線即為導(dǎo)線即為DCE設(shè)備設(shè)備。1. DTR與與DSR為固定有效電平，在傳輸過程中不變。為固定有效電平，在傳輸過程中不變。2. CTS、RTS和和DCD相連，可隨時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)不用等待相連，可隨時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)不用等待DCE設(shè)備的應(yīng)答。設(shè)備的應(yīng)答。MOV SBUF, AJNB TI, $ CLR TIJNB RI, $CLR RIMOV A, SBUF4 RS-485標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)串行總線在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)被廣泛采用。標(biāo)準(zhǔn)串行總線在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)被廣泛采用。RS-485采用平衡

32、發(fā)送和差分接收，具有抑制共模干擾的能力。總線收發(fā)器具有高靈敏度，采用平衡發(fā)送和差分接收，具有抑制共模干擾的能力。總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。 通常通常RS-485采用半采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。加以控制。RS-485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。應(yīng)用用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。應(yīng)用RS-485可可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，可并聯(lián)以聯(lián)

33、網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，可并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器，甚至更多。臺(tái)接收器，甚至更多。操作操作方式方式最大傳最大傳輸距離輸距離最大傳最大傳輸速率輸速率可連接的可連接的臺(tái)數(shù)臺(tái)數(shù)驅(qū)動(dòng)器輸驅(qū)動(dòng)器輸出電壓出電壓(無負(fù)載無負(fù)載)驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)器輸出電壓電壓(有負(fù)載有負(fù)載)接收器輸接收器輸入入靈敏度靈敏度接收器輸入接收器輸入阻抗阻抗RS-232單端單端15m20k bps1臺(tái)驅(qū)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)1 1臺(tái)接收臺(tái)接收15V515V3V37kRS-485差分差分 1200m 10M bps32臺(tái)驅(qū)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)32臺(tái)接收臺(tái)接收5V1.5V0.2V12k實(shí)踐證明，在構(gòu)成實(shí)踐證明，在構(gòu)成RS-485總線網(wǎng)時(shí)，要系統(tǒng)有較高的可

34、靠性，通常需要考慮以下幾點(diǎn)：總線網(wǎng)時(shí)，要系統(tǒng)有較高的可靠性，通常需要考慮以下幾點(diǎn)： 1. 傳輸線選擇和阻抗匹配。傳輸線選擇和阻抗匹配。 2. 隔離。隔離。 3. 抗靜電放電沖擊?？轨o電放電沖擊。4 RS-485標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線4.1 傳輸線選擇和阻抗匹配傳輸線選擇和阻抗匹配RS-485總線多站互連原理圖總線多站互連原理圖 在差分平衡系統(tǒng)中，一般選擇在差分平衡系統(tǒng)中，一般選擇雙絞線雙絞線作為信號(hào)傳輸線。作為信號(hào)傳輸線。 信號(hào)在線上傳送時(shí)，當(dāng)遇到阻抗不連續(xù)的情況，會(huì)出現(xiàn)反射現(xiàn)象，并且信號(hào)在線上傳送時(shí)，當(dāng)遇到阻抗不連續(xù)的情況，會(huì)出現(xiàn)反射現(xiàn)象，并且信號(hào)在信號(hào)在電纜上是雙向傳輸?shù)碾娎|上是雙向傳輸?shù)模虼送ǔＴ趥鬏斁€始端和末端各接一個(gè)，因此通常在傳輸線始端和末端各接一個(gè)120終端電阻終端電阻進(jìn)行阻進(jìn)行阻抗匹配?？蛊ヅ?。 注：一般情況下不需要增加終端電阻，只有在注：一般情況下不需要增加終端電阻，只有在485通信距離超過通信距離超過300米，尤其是米，尤其是485總線上設(shè)備數(shù)量較少的情況下，要在總線上設(shè)備數(shù)量較少的情況下，要在485通訊的開始端和結(jié)束端增加終端電阻，通訊的開始端和結(jié)束端增加終端電阻，其阻值要求與傳輸電纜的特性阻抗相匹配其阻值要求與傳輸電纜的特性阻抗相匹配