電路串行口擴(kuò)展管理論文

1、電路串行口擴(kuò)展管理論文 摘要：介紹了利用可編程邏輯陣列把路RS232擴(kuò)展至路RS422的串行口電路設(shè)計(jì)方法。該擴(kuò)展電路不占用PC系統(tǒng)資源，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，通用性和可補(bǔ)性強(qiáng)等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于主從式多機(jī)通訊系統(tǒng)中。 關(guān)鍵詞：串行通訊；數(shù)據(jù)采集；集散控制；RC232；RS422 由于總線具有抗干擾能力強(qiáng)、通訊速率高、通訊距離遠(yuǎn)、可以與多臺(tái)從機(jī)通訊等特點(diǎn)，所以，該總線在數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控管理及集散控制系統(tǒng)的主從式多機(jī)通訊系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。但是，若在一條通訊總線上連接過多的從機(jī)，則有可能會(huì)由于總線負(fù)擔(dān)過重，而使系統(tǒng)可靠性變差，有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無法正常工作。 為了解決總線在實(shí)際應(yīng)用中可能

2、出現(xiàn)的問題，筆者設(shè)計(jì)出一種以可編程邏輯陣列為核心的串行口擴(kuò)展電路。它可將微機(jī)的一路串行口擴(kuò)展至路串行口。該電路通過主機(jī)軟件對(duì)、控制信號(hào)的編程，可以和任選通訊接口的從機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；也可以不用、控制信號(hào)，而直接實(shí)現(xiàn)主機(jī)與全部通訊接口的從機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊，同時(shí)可在不改變?cè)瓉碥浖那闆r下，做到即插即用。 本電路采用隔離電源供電，主機(jī)與通訊接口之間采用高速光耦來實(shí)現(xiàn)光電隔離，從而增強(qiáng)了主機(jī)系統(tǒng)的抗干擾能力。此外，該擴(kuò)展電路還具有不占用系統(tǒng)資源、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、通用性強(qiáng)和性能可靠等特點(diǎn)，因此，可廣泛應(yīng)用于全雙工通訊方式的主從式多機(jī)通訊系統(tǒng)。 在實(shí)際的煤氣泄漏巡檢系統(tǒng)中，筆者用該擴(kuò)展電路組成的主從式多

3、機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了主機(jī)與多臺(tái)數(shù)據(jù)采集裝置之間的數(shù)據(jù)通訊，而且保證了通訊性能的穩(wěn)定可靠。 電路的整體結(jié)構(gòu) 圖所示是這種串行口擴(kuò)展電路的結(jié)構(gòu)框圖。整個(gè)擴(kuò)展電路分為個(gè)部分，其中，第一部分是隔離電源。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力，本電路采用隔離電源來進(jìn)行供電。第二部分是接口電路，用于實(shí)現(xiàn)各信號(hào)的電平與電平的轉(zhuǎn)換；第三部分是接口電路，主要實(shí)現(xiàn)各信號(hào)的電平與電平的轉(zhuǎn)換；第四部分是以可編程邏輯陣列為核心的譯碼控制電路，主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)通訊接口的切換。 電路工作原理 隔離電源 為了提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力，本電路采用隔離電源供電。隔離電源的工作原理如圖所示。電路中的轉(zhuǎn)換芯片是采用（脈沖調(diào)頻方式）方式來工作的，最

4、高調(diào)制頻率為。該芯片內(nèi)部含有誤差放大器、頻率調(diào)制器和功率驅(qū)動(dòng)管。只需少數(shù)幾個(gè)外圍元件即可組成電源轉(zhuǎn)換電路。而電路中的芯片則是集電極開路的誤差放大器，它內(nèi)含基準(zhǔn)源。 該隔離電源主要通過調(diào)節(jié)輸出脈沖的頻率（調(diào)節(jié)脈沖的間歇時(shí)間）來使輸出電壓保持穩(wěn)定。其穩(wěn)壓過程的原理為： 當(dāng)輸出電壓下降時(shí)，電壓、誤差、輸出、光耦輸出電流、電壓均隨之降低。當(dāng)電壓小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，在調(diào)制脈沖的正半周期，端輸出低電平脈沖變壓器初極電流線性增大，反偏截止，此時(shí)次極無電流，脈沖變壓器開始儲(chǔ)存能量；而在調(diào)制脈沖的負(fù)半周，端輸出高電平，脈沖變壓器釋放能量，感應(yīng)電壓經(jīng)（正向?qū)ǎ┹敵鍪馆敵鲭妷荷仙亩馆敵鲭妷罕３址€(wěn)定。 實(shí)際上，當(dāng)

5、輸出電壓升高時(shí)，電阻上的電壓和誤差、輸出到光耦的輸出電流、以及上的電壓均隨之升高，當(dāng)電壓大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，在調(diào)制脈沖的負(fù)半周，端輸出高電平，脈沖變壓器不產(chǎn)生電壓。而此時(shí)負(fù)載消耗將使輸出電壓下降。從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。 接口電路 串行口擴(kuò)展電路的電路連接如圖所示。圖中的接口芯片含有路接口電路，其中一路用于、通訊信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換，另外兩路用于、信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換。通過主機(jī)軟件可設(shè)置、的狀態(tài)以選擇通訊接口，從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)與連接在此通訊接口上的從機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊。 圖3 接口電路 接口電路由片（）芯片組成。芯片內(nèi)部含有一組接收、發(fā)送電平轉(zhuǎn)換電路。該芯片是全雙工通訊方式的接口芯片，芯片上的使能端（低有效）用于控

6、制數(shù)據(jù)的接收，使能端（高有效）則控制數(shù)據(jù)的發(fā)送。為便于通訊系統(tǒng)的調(diào)試，可以在接收端、發(fā)送端和各路發(fā)送使能端分別安裝一個(gè)發(fā)光管以觀察各路的通訊狀態(tài)。 譯碼控制電路 電路中的（）是可編程的邏輯陣列，利用該芯片并通過編程可實(shí)現(xiàn)譯碼控制。將主機(jī)發(fā)出的通訊口選擇信號(hào)、由、輸入到，同時(shí)將設(shè)置開關(guān)由接入這樣，當(dāng)、和經(jīng)譯碼后，即可由輸出到的發(fā)送使能端，以分別控制個(gè)通訊口的數(shù)據(jù)發(fā)送器，從而完成主機(jī)向所選擇通訊總線的數(shù)據(jù)發(fā)送；此外，經(jīng)輸出到的接收使能端，則可分別控制個(gè)通訊口的數(shù)據(jù)接收器，以最終使主機(jī)通過通訊總線完成從機(jī)數(shù)據(jù)的接收功能。其通訊端口的選擇如表所列。 表1通訊端口選擇表 K1DTRRTS通訊端口 0000 0011 0102 0113 1_全部 結(jié)束語(yǔ) 該電路中的全部芯片均選用單電源供電，因而電路結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單。另外，電路采用隔離電源供電，且主機(jī)與通訊接口之間采用高速光耦進(jìn)行光電隔離，也增強(qiáng)了主機(jī)系統(tǒng)的抗干擾能力。該電路同時(shí)具有不占用系統(tǒng)資源、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、通用性強(qiáng)和性能可