基于A(yíng)T90S2343的串口智能轉(zhuǎn)換器

我們?cè)O(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種以AT90S2343低功耗單片機(jī)為核心的外插式串行口智能轉(zhuǎn)換器，它把RS232串行口轉(zhuǎn)換至RS-422或RS-485串行口。它無(wú)須外部供電、并能自動(dòng)識(shí)別通訊波特率（1200－115.2K）和通訊方式（8位、9位方式），智能控制接收和發(fā)送電路與通訊總線(xiàn)的連接、在不改變現(xiàn)有軟件情況下，做到即插即用。

該轉(zhuǎn)換器且通用性強(qiáng)、性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的特點(diǎn)。可廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控管理及集散控制的通訊系統(tǒng)中。筆者在電氣設(shè)備的絕緣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，應(yīng)用該轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)通訊，通訊性能穩(wěn)定可靠。

1、電路的整體結(jié)構(gòu)

智能轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)框圖如圖1所示，整個(gè)電路由4個(gè)部分組成。第一部分是DC-DC電源變換電路。它從PC機(jī)串行口的信號(hào)線(xiàn)上竊取電能，將其轉(zhuǎn)換成供智能轉(zhuǎn)換器使用的電源；第二部分是RS-232接口電路，它實(shí)現(xiàn)各信號(hào)的RS-232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換；第三部分是RS485/RS422接口電路，它實(shí)現(xiàn)通訊總線(xiàn)的RS485/RS422電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換；第四部分是以CPU為核心的智能控制電路，它通過(guò)監(jiān)測(cè)PC機(jī)的TXD發(fā)送信號(hào)，識(shí)別通信的波特率、通訊方式（10/11位方式）、智能控制通訊數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

圖1 串行口智能轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)框圖

當(dāng)轉(zhuǎn)換器用作RS485半雙工通訊方式時(shí)，須將發(fā)送器輸出和接收器輸入的同相、反相端分別用兩個(gè)跳線(xiàn)短接。

2 電路工作原理

2.1 DC-DC電源變換電路

由于RS232接口不提供電源，全部電路的供電只能從RS-232信號(hào)線(xiàn)中獲取。RS-232接口有DTR、RTS和TXD三個(gè)輸出信號(hào)，每個(gè)信號(hào)可提供輸出電流的典型值為±8mA。通用軟件不使用握手信號(hào)RTS和DTR，它們輸出為－12V。TXD信號(hào)在不發(fā)送數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)“1”的時(shí)，也輸出為－12V。為了增加電源轉(zhuǎn)換電路的輸出功率，電路中把DTR、RTS和TXD三個(gè)信號(hào)的－12V輸出作為電源變換電路的電源輸入。

由于沒(méi)有負(fù)電壓輸入轉(zhuǎn)換到穩(wěn)定正電壓輸出的DC－DC轉(zhuǎn)換器，筆者在通用DC－DC轉(zhuǎn)換電路的基礎(chǔ)上，用IC芯片MAX761研制出具有輸入－12V電壓、＋5V穩(wěn)壓輸出的 DC－DC轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換效率＞85％。具體的電路如圖２所示。電路中MAX761是PFM（脈沖調(diào)頻方式）的DC-DC轉(zhuǎn)換控制器。最高調(diào)制頻率為300KHZ。LX是功率驅(qū)動(dòng)管（場(chǎng)效應(yīng)管）的漏極輸出端；REF是基準(zhǔn)電壓輸出端；LB是電壓采樣輸入端。MAX761控制器和電感L構(gòu)成自舉升壓電路，輸出電壓采樣網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)壓管W1、晶體管T、和電阻R1、R2組成。采樣電壓經(jīng)LB輸入控制器，通過(guò)改變調(diào)制脈沖的頻率來(lái)穩(wěn)定輸出電壓。電路的穩(wěn)壓工作原理如下：

圖2 DC-DC電源變換原理圖