基于MAX232 MAX485的通信模块设计.docx
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基于MAX232MAX485的通信模块设计
1
西南科技大学
自动化专业方向设计报告
设计名称：
基MAX232和MAX485的通信模块设计
姓名：
XXX
学号:
XXX
班级：
XXX
指导教师：
聂诗良
起止日期：
2012.10.15-2012.11.15
西南科技大学信息工程学院制
方向设计任务书
学生班级：
XXX学生姓名：
XXX学号：
XXX
设计名称：
基于MAX232MAX485的通信模块设计
起止日期：
2012.10.15-2012.11.15指导教师：
聂诗良
设计要求：
采用单片机、MAX232和MAX485等器件设计制作一个可与PC机远程通信的模块，模块上可显示PC机下发的字符，模块上的按键号可在PC机上显示
方向设计学生日志
时间
设计内容
10.15-10.18
根据题目查阅文献资料，与指导老师沟通
10.19-10.22
明确设计目标，制定设计步骤，完成总体设计
10.23-10.25
初步设计开始
10.26-10.29
查阅元器件资料，确定电路原理图并在PROTEUS上完成
10.30-11.05
购买器材，焊接电路
11.06-11.08
确定程序流程，编写程序
11.09-11.11
进行仿真以及电路调试
11.12-11.14
完成课题及答辩整理资料，撰写报告
11.15
完成课题及答辩
基于MAX232MAX485的通信模块设计
摘要（150-250字）
Rs232是个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会（ElectronicIndustriesAssociation，EIA）所制定的异步传输标准接口。
通常RS-232接口以9个引脚（DB-9）或是25个引脚（DB-25）的型态出现。
RS232使用12V,0,-12V电压来表示逻辑，（-12V表示逻辑1，12V表示逻辑0），全双工，最少3条通信线（RX,TX,GND），因为使用绝对电压表示逻辑，由于干扰，导线电阻等原因，通讯距离不远。
Rs485使用TTL差动电平表示逻辑，就是两根的电压差表示逻辑，RS485是半双工，而且一个驱动器的驱动能力至少可以驱动32个接收器。
Rs-485通讯距离与通讯速率有关系，一般距离短时可以使用高速率进行通信，速率低时可以进行较远距离通信，一般可达数百上千米。
MAX232芯片是美信（MAXIM）公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。
MAX485接口芯片是Maxim公司的一种RS－485芯片，MAX485、MAX487-MAX491以及MAX1487是用于RS-485与RS-422通信的低功耗收发器。
由于PC机器上只有RS232的串口，因此，若欲实现PC机通过MAX485与单片机的通信，必须要借助RS232转RS485的转换电路。
关键词（3~5个）
RS-232RS-485MAX232MAX485，串口通信
ThedesignofcommunicationgmodulewhichisbasedonMAX232andMAX485
英文摘要（150-250字）
Rs232isoneofthecommunicationinterfaceonapersonalcomputer,whichwasmadebyElectronicIndustriesAssociation（EIA）theasynchronoustransmissionstandarddevelopedinterface.UsuallyRS-232interfaceappearswith9-pin（DB-9）or25-pin（DB-25）Typea.RS232uses12V,0-12Vvoltagetosaidlogic,（-12Vlogic1,12Vrepresentsalogic0）,full-duplex,atleastthreecommunicationlines（RX,TX,GND）,becausetheabsolutevoltagelogic.becauseofinterference,leadresistanceandotherreasons,thecommunicationdistanceofRs232isnotfar.
Rs485useTTLdifferentiallevellogic,presentationlogicistwovoltagedifference,RS485halfduplex,andadrivecapabilityofthedrivecanbedrivenatleast32receiver.Rs-485communicationdistanceandcommunicationspeedrelations,generaldistanceisshortyoucanusethehigh-speedcommunicationrateislowwhencomparedwithlong-distancecommunications,generallyuptohundredsofkilometers.
MAX232chipisasingle-supplyleveltranslatorchipMaxim（MAXIM）serialinterfacedesignedspecificallyfortheRS-232standard,usingasingle+5vsupply.
MAX485interfacechipMaximaRS-485chip,MAX485TheMAX487-MAX491,andMAX1487arelow-powertransceiversforRS-485andRS-422communications.
ThereisOnlyRS232serialportofthePCmachine,so,ifwewantstoachievecommunicationbetweenPCandmicrocontrollerthroughMAX485,WehavetouseaRS232toRS485convertercircuit
英文关键词（3~5个）
RS-232RS-485MAX232MAX485Serialcommunication
一、设计目的和意义
设计目的：
采用单片机、MAX232和MAX485等器件设计制作一个可与PC机远程通信的模块，。
意义：
在以单片机为基础的数据采集和实时控制系统中，通过计算机中的RS-232接口进行计算机与单片机之间的命令和数据传送，就可以对生产现场进行监测和控制。
由于计算机上的RS-232所传送的距离不超过30m，所以在远距离数据传送和控制时，可以利用MAX485的接口转换芯片将RS-232协议转换成RS-485协议进行远距离传送。
二、控制要求
模块上可显示PC机下发的字符，模块上的按键号可在PC机上显示
三、设计方案论证
1基本思路：
整个课题的可以分成两大部分，一个是系统的硬件部分，另一个是系统的软件部分。
硬件部分的可以分为三个部分。
第一是USB转RS-232接口电路，此电路的功用为将PC上USB引出的CMOS信号转化为RS232可接收的电平。
第二部分为RS232转RS485的通信模块，其功能是将RS232的信号转化为485可接收的TTL电平，经MAX485处理后形成差分电平，再经过一片MAX485处理侯形成单片机可接收的TTL电平。
第三部分是功能模块，主要由单片机，LED以及按键组成，主要实现模块上可显示PC机下发的字符，模块上的按键号可在PC机上显示的功能
2.硬件部分系统原理的说明
（1）系统框图
（2）芯片介绍
A.STC89c52
a.简介：
STC89c52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用用。
b.主要性能
1、与MCS-51单片机产品兼容；
2、8K字节在系统可编程Flash存储器；
3、1000次擦写周期；
4、全静态操作：
0Hz-33MHz；
5、三级加密程序存储器；
6、32个可编程I/O口线；
7、三个16位定时器/计数器；
8、六个中断源；
9、全双工UART串行通道；
10、低功耗空闲和掉电模式；
11、掉电后中断可唤醒；
12、看门狗定时器；
13、双数据指针；
14、掉电标识符。
c.引脚说明
P0口：
P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。
对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。
在这种模式下，P0不具有内部上拉电阻。
在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。
程序校验时，需要外部上拉电阻。
P1口：
P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。
在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
引脚号第二功能：
P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出
P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）
P1.5MOSI（在系统编程用）
P1.6MISO（在系统编程用）
P1.7SCK（在系统编程用）
P2口：
P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。
在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。
在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。
在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3口：
P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。
在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
端口引脚第二功能：
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2INTO（外中断0）
P3.3INT1（外中断1）
P3.4TO（定时/计数器0）
P3.5T1（定时/计数器1）
P3.6WR（外部数据存储器写选通）
P3.7RD（外部数据存储器读选通）
此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。
ALE/PROG：
当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。
一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。
要注意的是：
每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。
如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。
该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。
此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。
PSEN：
程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。
EA/VPP：
外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。
需注意的是：
如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。
FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。
XTAL1：
振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2：
振荡器反相放大器的输出端。
B．MAX232.
简介
主要特点
1、符合所有的RS-232C技术标准
2、只需要单一+5V电源供电
3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V-
4、功耗低，典型供电电流5mA
5、内部集成2个RS-232C驱动器
6、高集成度，片外最低只需4个电容即可工作。
引脚说明
第一部分是电荷泵电路。
由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。
功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。
第二部分是数据转换通道。
由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。
其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。
8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。
TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。
第三部分是供电。
15脚GND、16脚VCC（+5v）。
C.MAX485
简介
MAX485接口芯片是Maxim公司的一种RS－485芯片
主要特点
MAX485是用于RS-485与RS-422通信的低功耗收发器。
MAX485的驱动器摆率不受限制,可以实现最高2.5Mbps的传输速率。
这些收发器在驱动器禁用的空载或满载状态下，吸取的电源电流在120μA至500μA之间。
所有器件都工作在5V单电源下。
驱动器具有短路电流限制，并可以通过热关断电路将驱动器输出置为高阻状态。
接收器输入具有失效保护特性，当输入开路时，可以确保逻辑高电平输出。
具有较高的抗干扰性能。
引脚说明
R0:
接收器的输入端，和单片机的RxD相连
RE：
接收使能端，低电平有效
DE：
发送使能端。
高电平有效
DI：
驱动器输入端，和单片机TxD相连
VCC:
发送差分信号端，反相信号器输入和反相信号器输出
A,B：
当A引脚电平高于B时，代表发送数据位1，当A引脚电平低于B是，代表发送数据为0
GND：
接收差分信号端，同相信号器输入和输出。
软件部分：
软件部分可分为两部分，一部分为PC与单片机的双向通信协议，第二部分为上位机、（pc）通讯程序，第三部分为下位机（c51）通讯程序。
PC向单片机发送字符主程序流程图：
1
PC向单片机发送字符串程序流程图
PC与单片机的485通讯方式程序流程图
四、系统设计
1Rs232转RS485电路原理图：
RS232-485转换器主要包括了电源、232电平转换、485电路三部分。
本电路的232电平转换电路采用了NIH232或者也可以直接使用MAX232集成电路，485电路采用了MAX485集成电路。
为了使用方便，电源部分设计成无源方式，整个电路的供电直接从PC机的RS232接口中的DTR（4脚）和RTS（7脚）窃取。
PC串口每根线可以提供大约9mA的电流，因此两根线提供的电流足够供给这个电路使用了。
经实验，本电路只使用其中一条线也能够正常工作。
使用本电路需注意PC程序必须使串口的DTR和RTS输出高电平，经过D3稳压后得到VCC，经过实际测试，VCC电压大约在4.7V左右。
因此，电路中要说D3起的作用是稳压还不如说是限压功能。
MAX485是通过两个引脚RE（2脚）和DE（3脚）来控制数据的输入和输出。
当RE为低电平时，MAX485数据输入有效；当DE为高电平时，MAX485数据输出有效。
在半双工使用中，通常可以将这两个脚直接相连，然后由PC或者单片机输出的高低电平就可以让MAX485在接收和发送状态之间转换了。
由于本电路DTR和RTS都用于了电路供电，因此使用TX线和HIN232的另外一个通道及Q1来控制MAX485的状态切换。
平时NIH232的9脚输出高电平，经Q1倒相后，使MAX485的RE和DE为低电平而处于数据接收状态。
当PC机发送数据时，NIH232的9脚输出低电平，经Q1倒相后，使MAX485的RE和DE为高电平而处于数据发送状态。
2MAX485与STC89C52连线图
3系统仿真电路图
4系统程序
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharReceive_Buffer[101];//接收缓冲
ucharBuf_Index=0;//缓冲空间索引
//数码管编码
ucharcodeDSY_CODE[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};
//延时
voidDelayMS（uintms）
{
uchari;
while（ms--）for（i=0;i<120;i++）;
}
//主程序
voidmain（）
{
uchari;
P0=0x00;
Receive_Buffer[0]=-1;
SCON=0x50;//串口模式1，允许接收
TMOD=0x20;//T1工作模式2
TH1=0xfd;//波特率9600
TL1=0xfd;
PCON=0x00;//波特率不倍增
EA=1;EX0=1;IT0=1;
ES=1;IP=0x01;
TR1=1;
while
（1）
{
for（i=0;i<100;i++）
{//收到-1为一次显示结束
if（Receive_Buffer[i]==-1）break;
P0=DSY_CODE[Receive_Buffer[i]];
DelayMS（200）;
}
DelayMS（200）;
}
}
//串口接收中断函数
voidSerial_INT（）interrupt4
{
ucharc;
if（RI==0）return;
ES=0;//关闭串口中断
RI=0;//清接收中断标志
c=SBUF;
if（c>='0'&&c<='9'）
{//缓存新接收的每个字符，并在其后放-1为结束标志
Receive_Buffer[Buf_Index]=c-'0';
Receive_Buffer[Buf_Index+1]=-1;
Buf_Index=（Buf_Index+1）%100;
}
ES=1;
}
voidEX_INT0（）interrupt0//外部中断0
{
uchar*s="这是由8051发送的字符串！
\r\n";
uchari=0;
while（s[i]!
='\0'）
{
SBUF=s[i];
while（TI==0）;
TI=0;
i++;
}
}
五、设计结果及分析
结束语
通过这段时间专业课程设计实践，我不但了解了RS-485,Rs-232的相关知识以及上位机和下位机的操作过程，还增强了实践能力和协作精神，而且经过设计和一段时间的反复调试，基本完成了题目的基本要求，更加懂得了联系实际的重要性。
在此感谢聂诗良老师的细心讲解和耐心辅导。
我们才能顺利的完成这次为期4周的专业方向综合课程设计。
使我对大学四年期间所学习到的知识得以进一步的实践，这将对我走出校园走上工作岗位奠定坚实的基础。
另外由于本人水平有限，一些功能无法实现，希望各位予以指点，本人一定虚心接受
参考文献（递增引用，引用相关内容）
[01]康华光.《电子技术基础》<模拟部分>.高等教育出版社第五版，2006.1
[02]姜志海黄玉清等。
《单片机原理及应用》.电子工业出版社.2009.8
[03]李广弟.《单片机基础》.北京:
北京航空航天大学出版社，2001.8-10
[04]张毅刚.《单片机原理及应用》.高等教育出版社，2006.11
[05]张大明.《单片微机控制应用技术》.机械共工业出版社出版，2006.4
[06]翟玉文等.《电子设计与实践》.中国电力出版社出版，2005.5
附录（程序、电路图等）
MAX485与STC89C52连线图
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