基于AT90S2343的串口智能轉(zhuǎn)換器

輸出電壓VOUT降低時，三極管T1的基極電流IEB減小，LB端的取樣電壓UR1（βIEB×R1×）減小，當(dāng)LB的取樣電壓（UR1）＜片內(nèi)基準(zhǔn)電壓時，控制信號以最高調(diào)制頻率的來控制功率驅(qū)動管的開通與截止，當(dāng)功率驅(qū)動管導(dǎo)通時，LX等于－12V，二極管D4處于截止?fàn)顟B(tài)，電流經(jīng)電感L流向LX，此時電感L儲存能量。當(dāng)功率驅(qū)動管截止時，電感L釋放能量，反電動勢產(chǎn)生的電流經(jīng)二極管D4向電容C4充電，從而使輸出電壓VOUT升高。
輸出電壓VOUT升高時，三極管T1的基極電流IEB增大，LB端的取樣電壓UR1（βIEB×R1×）增大，當(dāng)LB的取樣電壓（UR1）≥片內(nèi)基準(zhǔn)電壓時，控制信號控制功率驅(qū)動管在一個完整調(diào)制的周期內(nèi)處于截止?fàn)顟B(tài)，由負(fù)載消耗使輸出電壓VOUT下降。

通過以上的脈沖調(diào)頻方式的自舉升壓調(diào)節(jié)，使輸出電壓穩(wěn)定在＋5V。

輸出電壓由下式確定：

VOUT＝Vw1+Veb+Ib×R2≈Vw1+Veb ≈ 5 V

2.2 單片機(jī)智能控制工作原理

RS485通訊方式是軟件通過收、發(fā)使能信號來控制數(shù)據(jù)的分時接收與發(fā)送，使用同一對差分通訊總線實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊的半雙工通訊方式，而RS232通訊接口不能提供這樣的使能控制信號。但可以通過單片機(jī)對主機(jī)PC-TXD信號的監(jiān)測，準(zhǔn)確計算出傳送一幀數(shù)據(jù)的時間，智能產(chǎn)生收、發(fā)使能信號控制數(shù)據(jù)的分時接收與發(fā)送，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的半雙工通訊。以AT90S2343低功耗單片機(jī)為核心的串行口智能轉(zhuǎn)換器的具體電路如圖3所示。

單片機(jī)對傳送一幀數(shù)據(jù)的時間的識別方法如下：當(dāng)單片機(jī)監(jiān)測到主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的起始位時，開始測量PC－TXD信號的每個脈沖的脈沖寬度，計算出對應(yīng)的波特率，若均屬于通用波特率集合，它們中的最高波特率即是通訊波特率。否則，該脈沖寬度是發(fā)送兩幀數(shù)據(jù)的間隔時間，電平負(fù)躍變的時刻是起始位的開始時刻，開始重新測量每個脈沖的脈沖寬度。當(dāng)通訊波特率確定后，檢測第十位的電平狀態(tài)，若是低電平，則可確定是11位通訊方式。否則是10位通訊方式。由通訊波特率和通訊方式計算出傳送一幀數(shù)據(jù)的時間。

圖3 串行口智能轉(zhuǎn)換器原理圖

通訊接口接收、發(fā)送數(shù)據(jù)的智能控制過程如下：每當(dāng)監(jiān)測到主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的起始位時，單片機(jī)輸出收、發(fā)使能信號（RE=1、DE=1），控制收、發(fā)電路禁止接收、允許發(fā)送數(shù)據(jù)，主機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送到RS485通訊總線上，同時定時器開始計時。當(dāng)計時時間等于發(fā)送一幀數(shù)據(jù)的時間時，單片機(jī)輸出收、發(fā)使能信號（RE=0、DE=0），控制收、發(fā)電路允許接收、禁止發(fā)送數(shù)據(jù)。此時，主機(jī)可以接收RS485通訊總線上的從機(jī)數(shù)據(jù)。當(dāng)單片機(jī)又監(jiān)測到主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的起始位時，重復(fù)上述的發(fā)送過程。

在通訊過程中，波特率測量和收、發(fā)數(shù)據(jù)智能控制必須同步進(jìn)行，否則就會造成通訊數(shù)據(jù)的丟失。

為適應(yīng)高速通訊的要求，電路中采用美國Atmel 公司的AT90SL2343單片機(jī)。它是目前最新的單片機(jī)系列之一，其突出特點是執(zhí)行速度高，片內(nèi)硬件資源豐富。使用CPU內(nèi)部的電源監(jiān)測和可編程看門狗定時器，使電路具有較強(qiáng)的抗干擾能力。