分类： 嵌入式
2011-04-02 19:21:59
在许多单片机的应用中都会使用到串行口与电脑的串行口相连接，进行数据的传输或控制命令的发送与接收。单片机的串口有很大一部分是使用TTL电平标准的（PIC的可以直接连接在电脑串口），它的逻辑1电平是5V，逻辑0电平是0V，而电脑串行口所使用的是RS232C的电平标准，它的逻辑1电平是-3V－-12V，逻辑0电平是+3V－+12V。两者的电平范围相差很远，所以连接时需要用到电平转换电路。这样电路有好多种，一般来说商业化的成品会用到MAX232，DS275等专用的RS232、TTL电平转换集成电路，对于普通电子爱好者来说使用这样的器件一来不太好购买，二来使制作的费用提高，那用什么样的电路去代替它们呢？这也是我初初制作单片机结合电脑的应用中所遇到的问题之一，后来找到了一些相关的电路资料，解决了这些问题。以下我就结合自己在实际设计应用的经验来介绍一下这些电路资料，同时也介绍一些自己对串口取电电路设计应用的经验。
| 图1：NPN和PNP组成的RS232电平转换电路(点击放大) |
图一是使用小功率三极管搭建的电平转换电路，分别用了一个NPN管和PNP管，NPN可以使用常用的9014或BC547，PNP则可以使用常用的9012或BC557。电路分为传送和接收两部分，图一中已用虚线分开了。它们可以分开使用也可以合在一起使用。传送电路使用PNP管。当单片机的TxD信号是逻辑高电平时，Q1截止，RS232C的TxD（PIN3）提供－9V左右（实际电压根据电脑主板上使用的串行接口芯片有所不同）给RS232C的RxD（PIN2）。当单片机TxD信号变为逻辑低电平时，Q1导通，约＋5V传给了RS232C的RxD（PIN2）。用这种办法传送数据时，RS232C的TxD（PIN3）必须稳定在－9V左右 。
虚线以下的接收电路，它把RS232C电平转换成TTL逻辑电平。当PC发送数据给RS232C的TxD（PIN3）时，逻辑1电平时是－9V，Q2截止，此时单片机的RxD约为＋5V。当RS232C的TxD为逻辑低电平是+9V，Q2导通，单片机RxD此时约为0V。
图一的电路我在自己的单片机应用中也经常用它来代替MAX232，DS275这样的芯片，它不单可以单独使用传送或接收部份，在部分要求双向传输的项目中也可以很好的工作。我通常是使用9600波特率的，但实际也可以工作中更高一点的波特率。也可以把它焊到一个小的8脚IC插座或ＰＣＢ上直接代换DS275(DS275引脚功能说明请看图二)。
| 图2：DS275引脚图 |
| 图3：两个NPN组成的RS232电平转换电路（点击放大） |
图三是另一种RS232/TTL电平转换电路，对于接收电路，它是和图一的电路是一样的。该电路用2个NPN小功率晶体管，转送电路不需要从RS232C的TxD引用负的电压，而这样做的话，当单片机TxD为高电平时RS232C的RxD为0V(不是如图一的－9V左右)，为低电平时RS232C的RxD为+5V，显然这和RS232C的标准不同，但多数PC机串口可以接受这样的电平范围。这个电路可以像图一那样用来代换直接代换DS275芯片。
这两个电路中的晶体管可以使用大部分常用的小功率晶体管去替换，我自己常用9012,9014，BC547，BC557，它们都可以很好的工作。要注意的是它们所产生的电平范围不是标准的RS232电平，所以也不能达到RS232的标称传输距离。
在一些小的应用中通常只要用到一块2051或PIC芯片和少许的小元件，它们的耗电量是很小的，一般有十几毫安就足够了。在我自己的PC遥控器项目中用到一块AT89C2051，一个一体化红外接收头和一个小LED，少许阻容器件和上面所说到的电路的传送部分，总的耗电量只有十毫安多点。我用图四的电路从PC串口直接窃电，效果很好，可以提供5V，二十多毫安的电流。也可以用图五的电路。但要注意的是这两种电路都要求上位软件使串口的7和4引脚变为高电平才可以正常取电，否则无法从串口窃取所需的电压。
| 图4：简单实用的串口窃电电路（点击放大） |
| 图5：用到7805的串口取电电路 |
