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基于可編程邏輯陣列的RS232至RS422的串行口擴展電路
摘要:介紹了利用可編程邏輯陣列把1路RS232擴展至4路RS422的串行口電路設(shè)計方法。該擴展電路不占用PC系統(tǒng)資源,同時具有結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,通用性和可補性強等特點,可廣泛應(yīng)用于主從式多機通訊系統(tǒng)中。關(guān)鍵詞:串行通訊;數(shù)據(jù)采集;集散控制;RC232;RS422
由于RS-422總線具有抗干擾能力強、通訊速率高、通訊距離遠、可以與多臺從機通訊等特點,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)的主從式多機通訊系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。但是,若在一條RS-422 通訊總線上連接過多的從機,則有可能會由于總線負擔過重,而使系統(tǒng)可靠性變差,有時甚至會導致整個系統(tǒng)無法正常工作。
為了解決RS422總線在實際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題,筆者設(shè)計出一種以可編程邏輯陣列GAL16V8為核心的串行口擴展電路。它可將微機的一路RS232串行口擴展至4路RS-422串行口。該電路通過主機軟件對DTR、RTS控制信號的編程,可以和任選通訊接口的從機進行數(shù)據(jù)通訊;也可以不用DTR、RTS控制信號,而直接實現(xiàn)主機與全部通訊接口的從機之間的數(shù)據(jù)通訊,同時可在不改變原來軟件的情況下,做到即插即用。
本電路采用DC-DC隔離電源供電,主機與通訊接口之間采用高速光耦來實現(xiàn)光電隔離,從而增強了主機系統(tǒng)的抗干擾能力。此外,該擴展電路還具有不占用系統(tǒng)資源、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、通用性強和性能可靠等特點,因此,可廣泛應(yīng)用于全雙工通訊方式的主從式多機通訊系統(tǒng)。
在實際的煤氣泄漏巡檢系統(tǒng)中,筆者用該擴展電路組成的主從式多機通訊網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)了主機與40多臺數(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。
1 電路的整體結(jié)構(gòu)
圖1所示是這種RS-422串行口擴展電路的結(jié)構(gòu)框圖。整個擴展電路分為4個部分,其中,第一部分是DC-DC隔離電源。為了提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力,本電路采用隔離電源來進行供電。第二部分是RS-232接口電路,用于實現(xiàn)各信號的RS-232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換;第三部分是RS485/RS422接口電路,主要實現(xiàn)各信號的RS485/RS422電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換;第四部分是以可編程邏輯陣列GAL16V8 為核心的譯碼控制電路,主要用于實現(xiàn)對通訊接口的切換。
2 電路工作原理
2.1 DC-DC隔離電源
為了提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力,本電路采用隔離電源供電。DC-DC隔離電源的工作原理如圖2所示。電路中的MAX761 DC-DC轉(zhuǎn)換芯片是采用PFM(脈沖調(diào)頻方式)方式來工作的,最高調(diào)制頻率為300kHz。該芯片內(nèi)部含有誤差放大器、頻率調(diào)制器和功率驅(qū)動管。MAX761只需少數(shù)幾個外圍元件即可組成DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路。而電路中的LT431芯片則是集電極開路的誤差放大器,它內(nèi)含2.5V基準源
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