图3-15 DS18B20引脚说明图

1．GND： 电源地；

2．DQ：数据输入，数据输出；

3．VDD：电源。

该芯片在本系统中的作用是将温度转换位数字量。在本系统中，该芯片2脚数据输出由一只4.7K上拉电阻（R2）与3脚电源相连。1脚连接系统电源地；3脚连接系统电源；2脚与单片机6脚相连。传感器与单片机硬件连接已经完成。如图3-4。

图3-4 DS18B20硬件连接图

3.4 远程通信电路模块 3.4.1 调试端口电路设计

数据通信方式有两种，即并行数据通信和串行数据通信。并行数据通信中，数据的各位同时传送，其优点是传递速度快；缺点是数据有多少位，就需要多少根数据线；串行通信中，数据字节一位一位串行地顺序传送，通过串行接口实现。它的优点是只需一对数据线（利用电话线就可作为数据线），这样就大大降低了传送成本，特别适用于远距离通信；其缺点是传送速度较低。在应用时，可根据数据通信的距离决定采用哪种通信方式，例如，单片机机与外部设备（如打印机等）通信时，如果距离小于30m可采用并行数据通信方式；当距离大于30m时，则要采用串行数据通信方式。单片机具有并行（如图3-17）和串行（如图3-18）二种基本数据通信方式。基于本设计实际应用环境这里选择使用串行通信方式。

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图3-17 并行通信图 图3-18 串行方式图

1．按照串行数据的时钟控制方式，串行通信分为异步通信和同步通信两类。在异步通信中，数据是以字符为单位组成字符帧传送的。发送端和接收端由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟彼此独立，互不同步。

2．在串行通信中按照数据传送方向，串行通信可分为单工、半双工和全双工三种制式。单工通信定义为在任何一个时刻，信号只能从甲方向乙方单向传输，甲方只能发信，乙方只能收信。半双工通信定义为在任何一个时刻，信号只能单向传输，或从甲方向乙方，或从乙方向甲方，每一方都不能同时收、发信息。双工通信定义为在任何一个时刻，信号能够双向传输，每一方都能同时进行收信和发信工作。

3．在进行串行通信接口设计时，必须根据需要确定选择标准接口、传输介质及电平转换等问题。 RS-232C是使用得最早、最多的一种异步串行通信总线标准。它由美国电子工业协会 (Electronic Industries Association)于1962年公布，1969年最后一次修订而成。其中RS是Recommended Standard的缩写，232是该标准的标识，C表示此标准已修改了三次。

RS-232C主要用来定义计算机系统的一些数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE) 之间接口的电气特性，目前已广泛用于计算机与终端或外设之间的近端连接,适合于短距离或带调制解调器的通信场合。

由于RS-232C标准早于TTL电路的产生，与TTL、MOS逻辑电平规定不同。该标准采用负逻辑：低电平表示逻辑1，电平值为－3V～－l5V；高电平表示逻辑0，电平值为+3V一+l5V。

因此，RS-232C不能直接与TTL电路连接，使用时必须加上适当的电平转换电路，否则将使TTL电路烧毁。常用的电平转换芯片有MC1488、MC1489、MAX232，其中MAX232采用单5V电源供电，使用非常方便。

MAX232系列芯片由MAXIM公司生产，工作温度范围为0℃至70℃，内含两路接收器和驱动器。片内含有一个电容性电压发生器以便在5V电源供电时提供EIA RS-232C电平。每个接收器将EIA RS-232C电平输入转换为5V的TTL/CMOS电平。这些接收器具有1.3V的典型门限值及0.5V的典型迟滞，而且可以接收±30V的输入。每个驱动器将TTL/CMOS输入电平转换为EIA RS-232C电平。

采用该芯片硬件接口简单、价格适中，所以被广泛使用。 图3-19为该芯片引脚图。

图3-19 MAX232引脚说明图

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C1+，C1-：倍压器电容接入端，接0.1μF电容；

C2+，C2-：电压反相器电容接入端，接0.1μF电容； V+：升压电容接入端，对+5V接0.1μF电容； V-：极性变换电容接入端，对地接0.1μF电容；

T1in、T2in：TTL/CMOS电平输入端，接单片机输出端口； T1out、T2out：EIA RS-232-C电平输出端，接串口端口； R1in、R2in：EIA RS-232-C电平输入端，接串口端口；

R1out、R2out：TTL/CMOS电平输出端，接单片机输出端口。

该系统在实际应用中，一些特殊情况需要直接与下位机进行通讯，这样，在下位机引入MAX232电平转换芯片，外围元件简单，12脚与单片机3脚相连；11脚与单片机4脚相连，进行串行数据的传输和转换。硬件连接如图3-20所示。

图3-20 MAX232 与单片机硬件连接图

3.4.2 远程通信电路设计

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，就可以利用计算机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，在远距离的数据传送和控制时，可以用 MAX485 协议转换芯片将 RS-232 转换成 RS-485 协议进行远距离传送。

RS-485收发器采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力，加上接收器具有高的灵敏度，能检测低达200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。使用RS-485总线，一对双绞线就能实现多站联网，构成分布式系统，设备简单、价格低廉、能进行长距离通信的优点使其得到了广泛的应用。

RS-485支持半双工或全双工模式。通常采用半双工方式组网应用。

图3-8为典型半双工RS-485通信网络。各驱动器分时使用传输线（不发送数据的驱动器应被禁止）。总线网络上可挂接32个节点。传输线通常采用双绞线，可以较大程度抑制共模干扰。在传输线的末端接120?的电阻进行阻抗匹配，消除由于不匹配在线路上产生的信号反射。

在实际应用中，为减少误码率，通信距离越远，通信数率应取低一些。RS-485规定：通信距离为120m时，最大通信速率为1Mbps；若通信距离为1.2km，则最大通信速率为100kbps。

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DIBD120120BDDEDIDEABABAARORERRRORERDDRDIDEROREDIDERORE 图3-8 RS-485通信网络图

综上所述，对于远程有线高速通信，所以RS-485是最好选择，其构成简单，高速可靠的特性使得其已经得到了广泛的应用。

这里使用MAX485高速通信芯片来实现本系统的高速实时通信功能。在应用中仅为单向通信，只需要2个MAX485即可完成，一个芯片负责把单片机的数据送到总线上，另一片负责从总线接收数据送到上位机串口。

（1）RS-485发送部分：

发送部分与MAX485的6脚和7脚相连的接口P1为总线接口。R5为120的平衡电阻，3脚发射使能置高，无需进行控制，数据经单片机3脚异步串口输出给MAX485芯片4脚。如图3-9。

图3-9 MAX458与单片机连接构成的发送电路图

（2）RS-485接收部分：

由于MAX485与MAX232都是属于有源芯片，工作电压为5V，只有提给芯片提供电源芯片才能工作。另外接收部分连接至上位机，上位机串口使用的是RS-232C协议，电平是EIA RS-232C电平。可以使用DTR和DSR的状态进行串口去电，方法是是DTR或DSR其中1个或者2个输出高电平，经过D1，D2进行隔离后连接到L78M05ABV这个+5V稳压模块输入端，输出即为MAX232与MAX485所需要的5V电源。

图3-10是由MAX485与MAX232连接，构成的RS-485总线的接收电路部分。RS-485通过MAX-485右侧的接口P2连接RS-485总线，经过平衡电阻R6后连接至MAX485芯片6，7脚。其接收使能端2

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