基于AT89S51的双机串行通信的硬件连接

　　at89s51单片机串行口的输入、输出均为ttl电平。这种以ttl电平串行传输数据的方式，抗干扰性差，传输距离短，传输速率低。为了提高串行通信的可靠性，增大串行通信的距离和提高传输速率，一般都采用标准串行接口，如rs-232、rs-422a、rs-485等来实现串行通信。
　　
　　根据at89s51单片机的双机通信距离和抗干扰性的要求，可选择ttl电平传输，或选择rs-232c、rs-422a、rs-485串行接口进行串行数据传输。
　　
　　1．ttl电平通信接口
　　
　　如果两个at89s51单片机相距在1.5 m之内，它们的串行口可直接相连。甲机的rxd与乙机的txd端相连，乙机的rxd与甲机的txd端相连，从而直接用ttl电平传输方法来实现双机通信。
　　
　　2．rs-232c双机通信接口
　　
　　如果双机通信距离在1.5～15 m之间时，可利用rs-232c标准接口实现点对点的双机通信，接口电路如下图所示。
　　
　　上图中的芯片max232a是美国maxim（美信）公司生产的rs-232c双工发送器／接收器电路芯片。
　　
　　3．rs-422a双机通信接口
　　
　　rs-232c虽然应用很广泛，但其推出较早，有明显的缺点：传输速率低、通信距离短、接口处信号容易产生串扰等。国际上又推出了rs-422a标准。rs-422a与rs-232c的主要区别是，收发双方的信号地不再共地，rs-422a采用了平衡驱动和差分接收的方法。每个方向用于数据传输的是两条平衡导线，这相当于两个单端驱动器。输入同一个信号时，其中一个驱动器的输出永远是另一个驱动器的反相信号。于是两条线上传输的信号电平，当一个表示逻辑1时，另一条一定为逻辑0。若传输过程中，信号中混入了干扰和噪声（以共模形式出现），由于差分接收器的作用，就能识别有用信号并正确接收传输的信息，使干扰和噪声相互抵消。
　　
　　因此，rs-422a能在长距离、高速率下传输数据。它的 大传输率为10 mbit/s，在此速率下，电缆允许长度为12 m，如果采用较低传输速率时， 大传输距离可达1219 m。
　　
　　为了增加通信距离，可以在通信线路上采用光电隔离方法，利用rs-422a标准进行双机通信的接口电路如下图所示。
　　
　　在上图中，每个通道的接收端都接有3个电阻r1、r2和r3，其中r1为传输线的匹配电阻，取值范围为50 ω～1 kω，其他两个电阻是为了解决第一个数据的误码而设置的匹配电阻。
　　
　　为了起到隔离、抗干扰的作用，上图中必须使用两组独立的电源。
　　
　　上图中的sn75174、sn75175是ttl电平到rs-422a电平与rs-422a电平到ttl电平的电平转换芯片。
　　
　　4．rs-485双机通信接口
　　
　　rs-422a双机通信需四芯传输线，这对工业现场的长距离通信是很不经济的，故在工业现场，通常采用双绞线传输的rs-485串行通信接口，它很容易实现多机通信。rs-485是rs-422a的变型，它与rs-422a的区别在于：rs-422a为全双工，采用两对平衡差分信号线；而rs-485为半双工，采用一对平衡差分信号线。rs-485对于多站互连是十分方便的，很容易实现多机通信。rs- 485标准允许 多并联32台驱动器和32台接收器。下图所示为rs-485双机通信接口电路。rs-485与rs-422a一样， 大传输距离约为1219 m， 大传输速率为10 mbit/s。通信线路要采用平衡双绞线。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100 kbit/s速率以下，才可能使用规定的 长电缆。只有在很短的距离下才能获得 大传输速率。一般100 m长双绞线 大传输速率仅为1 mbit/s。
　　
　　在上图中，rs-485以双向、半双工的方式来实现双机通信。在at89s51单片机系统发送或接收数据前，应先将sn75176的发送门或接收门打开，当p1.0=1时，发送门打开，接收门关闭；当p1.0=0时，接收门打开，发送门关闭。
　　
　　上图中的sn75176芯片内集成了一个差分驱动器和一个差分接收器，且兼有ttl电平到rs-485电平、rs-485电平到ttl电平的转换功能。此外常用的rs-485接口芯片还有max485。
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