单片机与电脑接口（TTL与RS232电平模拟转换）电路及工作原理分析

RS232接口概述

RS232接口又称DB9接口，是现在主流的串行通信接口之一。

由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：

1)接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

2)传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps;

3)接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

4)传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。

RS232接口说明：

 

 

1 载波检测 DCD

2 接收数据 RXD

3 发送数据 TXD

4 数据终端准备好 DTR

5 信号地 SG

6 数据准备好 DSR

7 请求发送 RTS

8 清除发送 CTS

9 振铃提示

RS232接口电平：

RS232采用负逻辑电平

-15~-3：逻辑1;

+15~+3：逻辑0;

电压值通常在7V左右

我们可以使用串口电缆直接连接两台PC机的串口，实现两台PC机的串口通讯。但是PC机和单片机的通讯却不能够用电缆直接进行连接，原因是PC机RS232串口的电平标准和单片机的TTL电平不一致，因此单片机和PC机之间的串口通讯必须要有一个RS232/TTL电平转换电路。通常这个电路都选择专用的RS232接口电平转换集成电路进行设计，如MAX232、HIN232等。

单片机串口输出的逻辑电平

单片机的串口输出电路采用的逻辑电平是TTL电平。这种电平信号由TTL器件产生的，一般的芯片，如运放，数字器件等。。。

TTL：Transistor-Transistor Logic 三极管结构。

Vcc：5V;VOH》=2.4V;VOL《=0.5V;

VIH》=2V;VIL《=0.8V

单片机与电脑串口的连接的电路与原理

首先解决的就是逻辑接口电平的问题，其次就是通信方法及方式的问题：

(1)在这里我们可以使用集成芯片MAX232，这是一款专门用来进行信号电平的转换的芯片，使用起来简单方便，这里把电路贴出。

 

 

(2)当然，我们也可以使用分立元件来搭建RS232电平转换电路以供我们实验使用，下图给出了一个常见电路，只要器件完好，电路焊接完毕后即可正常工作，经实际使用，效果良好。不用MAX232实现DSP或MCU与PC通讯的电路，元件经济，结构简单设计巧妙 用三极管实现RS-232转TTL电路。电路如下图：

 

 

1、DB9的2脚 TXD：为RS-232电平信号接收端，RXD;3脚为RS-232电平信号发送端，

2、图中的Vcc应该是+5V，TXD接单片机TXD，RXD接单片机RXD。

工作原理是：从TTL转为RS2323电平，由于二极管与电容的作用使得在二极管D1与电容C7交接处的电压保持在-3V~-15V.

当TXD为“1”(TTL)时，Q3截止，PCRXD上的电压与PCTXD电压相等，也是-3~-15V，为“1”(RS232)

当TXD为“0”(TTL)时， Q3导通，则PCRXD电压约为+5V，这个电压在+3~+15V之间，根据RS232电平，它是“0”。。。。也就是说TTL的“1”经过这个电平转换电路后，RS2323可以识别出它是“1”，是“0”也能识别为0.这就实现了从TTL到RS232的电平转换。

从RS232转换为TTL电平那就简单了，当PCTXD为“1”，即-3~-15V时，Q4截止，RXD电压约为5V，为“1”，，当PCTXD为“0”时，Q4导通，电压为0，电平为“0”。那么从RS232到TTL的电平转换也实现了。

备注：D2是为了防止Q4的BE反向击穿，TXD的最低电压时15V，Q4的BE耐压是6V左右。 简略大概的说：当TXD=1时，Q3截止，导致PCRXD=1; 当TXD=0时，Q3导通，导致PCRXD=0; 当PCTXD=1时，Q4导通，导致RXD=1; 当PCTXD=0时，Q4截止，导致RXD=0; RS232 1，0 TTL 1 ，0.