PC機(jī)串行口為標(biāo)準(zhǔn)的RS232口，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：RS232采用負(fù)邏輯，并且傳輸距離短，一般用于20m以內(nèi)的通信。而對(duì)于大多數(shù)分布式控制系統(tǒng)，通信距離為幾十米到幾千米不等，因此，RS232接口不能滿足系統(tǒng)的要求，目前廣泛采用的是RS485收發(fā)器。RS485收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力，加上收發(fā)器具有高的靈敏度，能檢測(cè)低達(dá)200mv的電壓，故傳輸信號(hào)在千米以外得到恢復(fù)。在這種分布式控制系統(tǒng)中，通信是系統(tǒng)的關(guān)鍵，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)首要考慮的問(wèn)題。而如何有效可靠地實(shí)現(xiàn)RS232與RS485之間的轉(zhuǎn)換是系統(tǒng)通信實(shí)現(xiàn)的前提。
在該設(shè)計(jì)中，使用了TI公司生產(chǎn)的一種RS485接口芯片75LBC184,它使用單一電源Vcc，電壓在＋3～＋5.5V范圍內(nèi)都能正常工作，能完成TTL與RS485之間的轉(zhuǎn)換。其引腳如下圖所示：該芯片與普通的RS485收發(fā)器相比，有一個(gè)顯著的特點(diǎn)，那就是片內(nèi)A、 B引腳接有高能量順變干擾保護(hù)裝置，可以承受峰值為400W（典型值）的過(guò)壓順變，故它能顯著提高防止雷電損壞器件的可靠性。對(duì)一些環(huán)境比較惡劣的現(xiàn)場(chǎng)，可直接與傳輸線相接而不需要任何外加保護(hù)元件。該芯片還有一個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì)，當(dāng)輸入端開(kāi)路時(shí)，其輸出為高電平，這樣可保證接收器輸入端電纜有開(kāi)路故障時(shí)，不影響系統(tǒng)的正常工作。另外，它的輸入阻抗為RS485標(biāo)準(zhǔn)輸入阻抗的2倍（≥24ＫΩ），故可以在總線上連接64個(gè)收發(fā)器，其工作原理如圖4 所示。
圖4
在該設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理的信號(hào)，經(jīng)過(guò)75LBC184與外圍電路形成的RS232/RS485電平轉(zhuǎn)換器電路，然后傳到遠(yuǎn)方的PC機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。具體實(shí)現(xiàn)的電路如圖5：
圖5
在該電路中，使用了三片光電耦合器TLP521進(jìn)行隔離，使得PC機(jī)與SN75LBC184之間完全沒(méi)有了電的聯(lián)系，提高了工作的可靠性，其工作原理為： 當(dāng)RS232的RTS端為邏輯電平1（－12V）時(shí)，光電耦合器的發(fā)光二極管不發(fā)光，光敏三極管不導(dǎo)通，輸出電平為T(mén)TL的邏輯電平1（＋5V），選中RS485接口芯片的DE端，容許RS485接收，這樣，RS232的TXD端就可以發(fā)送數(shù)據(jù)（工作邏輯與RTS端相似）。當(dāng)RS232的RTS端為邏輯電平0（＋12V）時(shí)，光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，輸出端為T(mén)TL的邏輯電平0（0V），選中RS485接口芯片的RE端，容許RS485發(fā)送。RS485的R端工作時(shí)，當(dāng)其輸出為邏輯電平1時(shí)，光電耦合器的發(fā)光二極管不發(fā)光，光敏三極管不導(dǎo)通，借助RS232輸出停止時(shí)其TXD電平為－12V，電容被充電到－12V，使其輸出也為－12V，即邏輯電平1；當(dāng)其輸出為邏輯電平0，光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，使其輸出也為＋5V，也在RS232邏輯電平0的范圍之內(nèi)，即為邏輯電平0。這樣，根據(jù)PC機(jī)和單片機(jī)之間的協(xié)議，就可實(shí)現(xiàn)二者交互式的通信。
4. 電源部分
電源的穩(wěn)定性是整個(gè)系統(tǒng)能夠正常工作的基礎(chǔ)，在本設(shè)計(jì)中，所有的器件都采用常用的＋5V的電壓，為了提高電壓的穩(wěn)定性，采用了TI公司生產(chǎn)的固定正輸出、低壓差穩(wěn)壓器TL750L05。TL750L05必須有輸出電容，沒(méi)有輸出電容，則其輸出端的電壓為鋸齒波形狀，鋸齒波的上升沿隨輸入電壓變化而變化，加輸出電容后，可以抑制上述現(xiàn)象，輸出電容的范圍在0.1uF~1uF內(nèi)。電路如圖6所示：
圖6
三、結(jié) 束 語(yǔ)
由TI公司的模擬產(chǎn)品TLC4502、TLC1549、SN75LBC184、TL750L05和ATMEL公司的單片機(jī)AT89C2051構(gòu)成的分布式數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，現(xiàn)已用于監(jiān)測(cè)石油管道的壓力，流量和溫度等參量，性能良好。該系統(tǒng)的特點(diǎn)為：面積小，占地為5cmΧ6.5cm；性能好，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)處理幾個(gè)物理參量，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；操作簡(jiǎn)單方便。
附：該系統(tǒng)的實(shí)物圖。如下所示：
