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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(yuǎn)、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(fù)擔(dān)過重，而使系統(tǒng)可靠性變差，有時甚至?xí)䦟?dǎo)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(zhǔn)源
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