计算机控制系统教学片

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图 128 ： RS-232C D 型 25 针插头引脚定义图141516171819202122232425

1 2 34 5 67 8 910 111213

保护地（机壳） 发送数据（ TXD ） 接收数据（ RXD ） 请求发送（ RTS ） 清除发送（ CTS ） 数据装置就绪（ DSR ）信号地 载波检测（ DCD ） 留作测试用 留作测试用 未用 次信道载波检测 次信道清除发送

次信道发送数据 发送时钟 次信道接收数据 接收时钟 未用 次信道请求发送 数据终端就绪（ DTR ）信号质量检测 振铃指示 ( RI) 数据信号速率选择 发送时钟 未用

注：箭头从孔向外指向 DCE箭头从外向孔指向 DTE

注 :DCE— 数据电路 ( 端接 ) 设备数据通信设备，如Modem

注： DTE— 数据终端设备，如计算机

图 129 ： RS-232C D 型 9 针插头引脚定义图1 载波检测（ DC

D ） 2

3

4

5

6

7

8

9

接收数据（ RXD ） 发送数据（ TXD ） 数据终端就绪（ DTR ） 信号地

振铃指示

请求发送（ RTS ） 清除发送（ CTS ）

数据装置就绪（ DSR ）

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电气特性电气特性 参数范围参数范围带带 3~73~7ΩΩ 负载时驱动器的输负载时驱动器的输出电平出电平 逻辑逻辑 11 ：： -3V~-15V -3V~-15V

逻辑逻辑 00 ：： +3V~+15V+3V~+15V

无负载时驱动器的输出电平无负载时驱动器的输出电平 逻辑逻辑 11 ：： -5V~-15V -5V~-15V 逻辑逻辑 00 ：： +5V~+15V+5V~+15V

驱动器通断时的输出阻抗驱动器通断时的输出阻抗 >300 >300 ΩΩ

输出短路电流输出短路电流 <0.5A<0.5A

最大负载电容最大负载电容 2500PF2500PF

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图 130 ： RS-232C 的电气特性

图 131 ：数据终端 DTE 与数据装置 DCE 通过 RS-232 口的连接图

计算机或终端DTE

A

1

2

3

4

5

6

8

20

22

7

Modem或其他

DCE

振铃指示

Modem或其他

DCE

计算机或终端DTE

B

1

2

3

4

5

6

8

20

22

7

保护地 发送数据 接收数据 请求发送 清除发送 DCE 就绪 载波检测 DTE 就绪 信号地

振铃指示

保护地 发送数据 接收数据 请求发送 清除发送 DCE 就绪 载波检测 DTE 就绪 信号地

专设电话线

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计算机或终端DTE

A

Modem或其他

DCE

Modem或其他

DCE

计算机或终端DTE

B

发送数据

请求发送

清除发送 DCE 就绪

DTE 就绪 振铃指示

接收数据 DCE 就绪

载波检测

DTE 就绪

专设电话线

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DTR=1

RTS=1

DSR=1

CTS=1

TXD

DCD=1

RI=1

DTR=1

DSR=1

RXD

图 132 ：数据终端 DTE 与数据装置 DCE 通过 RS-232 口的数据传送过程

图 133 ：数据终端 DTE 通过 RS-232 口的 直接连接方式（ 1 ）计算机或终端DTE

1

2

3

4

5

6

20

7

保护地 发送数据 接收数据 请求发送 清除发送 DCE 就绪 DTE 就绪 信号地

1

2

3

4

5

6

20

7

发送数据 接收数据 请求发送 清除发送 DCE 就绪 DTE 就绪

计算机或终端DTE

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检测对方就绪状态

图 134 ：数据终端 DTE 通过 RS-232 口的 直接三线连接方式（ 2 ）计算机或终端DTE

2

3

4

5

6

20

7

发送数据 接收数据 请求发送 清除发送 DCE 就绪 DTE 就绪 信号地

2

3

4

5

6

20

7

发送数据 接收数据 请求发送 清除发送 DCE 就绪 DTE 就绪

计算机或终端DTE

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带自我状态检测

图 135 ：数据终端 DTE 通过 RS-232 口的 直接三线连接方式（ 3 ）计算机或终端DTE

2

3

7

发送数据 接收数据

信号地

2

3

7

发送数据 接收数据 计算机或终端DTE

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无状态检测直接收发

图 136 ： MAX232 引脚图1

2

3

4

5

6

7

8

16

15

14

13

12

11

10

9

VCC(+5V)

GND

T1OUT

R1IN

R1OUT

T1IN

T2IN

R2OUT

C1+

V+

C1-

C2+

C2-

V-

T2OUT

R2IN

MAXIM

MAX220MAX232

MAX232A

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图 137 ： MAX232 典型工作电路图C1+C1-

C1+

C2+C2-

C2+

+5V to +10V电压增压器+5V to +10V电压反向器

VCC

V+

V-

●+5V

●+5V

●

●

T1OUT

T2OUT

R1IN

R2IN

R1OUT

R2OUT

T1INTTL/ CMOS入TTL/ CMOS出

RS-232 出

RS-232 入

C5 + C3 +

两路发送器

两路接收器

●

+5V

C4+

-10V

+10V

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T2IN

图 138 ： MAX232 系列典型接线中的电容值芯片芯片 电容（ 电容（ μμ F F ））

C1C1 C2C2 C3C3 C4C4 C5C5

MAX220MAX220 4.74.7 4.74.7 1010 1010 4.74.7

MAX232MAX2321.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0

MAX232AMAX232A0.10.1 0.10.1 0.10.1 0.10.1 0.10.1

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图 139 ： MAX232 双充电增压泵原理图VCC

GND

S1 S2 S5 S6

S3 S4 S7 S8VCC

C1 C3 C2 C4+ + + +

RL+ RL-

GND

V-

●

●

●

●

●

●●

●●

●

●

●

●●

●

●

●

●

工作过程： S1,S3 闭合， S2,S4 断开，向 C1 充电至 +5V ； S1,S3 断开， S2,S4 闭合， C1+VCC 加到 V+ 端 S5,S7闭合， S6,S8 断开，向 C2 充电至 +10V ； S5,S7 断开， S6,S8 闭合，将 -10V 加到V-

V+

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图 140 ：三种串行接口电平转换电路TTL TTLRS-232C

(a) 单端驱动非差分接收电路TTL

TTLRS-423A

(b) 单端驱动非平衡差分接收电路TTL RS-422A

(C) 双端平衡驱动差分接收电路

“1”

“0”

MC1488 MC1489

MC8T13MC3486

● ●

●

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(b) 单端驱动非平衡差分接收电路

（ c ）双端平衡驱动差分接收电路

MAX488E,490E MAX488E,490E

接口接口性能性能 RS-232CRS-232C RS-422ARS-422A RS-485RS-485

功能功能 双向，全双工双向，全双工 双向，全双工双向，全双工 双向，半双工双向，半双工传输方式传输方式 单端非差分单端非差分 双端平衡差分双端平衡差分 双端平衡差分双端平衡差分

逻辑“逻辑“ 0”0” 电平电平 3V~15V3V~15V 2V~6V2V~6V 1.5V~61.5V~6

逻辑“逻辑“ 1”1” 电平电平 -3V~-15V-3V~-15V -2V~-6V-2V~-6V -1.5V~-6-1.5V~-6

最高速率最高速率 460Kbps460Kbps 10Mbps10Mbps 10Mbps10Mbps

最大距离最大距离 30m30m1219m1219m

(4000foot)(4000foot)1219m1219m

(4000foot)(4000foot)

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图 141 ：各种串行总线标准性能比较 1

接口接口性能性能 RS-232CRS-232C RS-422ARS-422A RS-485RS-485

驱动器的 有负载驱动器的 有负载输出电压 无负载输出电压 无负载 ±5V±5V

±3V±3V±5V±5V±2V±2V

±5V±5V±1.5V±1.5V

接收器输入敏感度接收器输入敏感度 ±3V±3V ±0.2V±0.2V ±0.2V±0.2V

接收器输入阻抗接收器输入阻抗 3~7K3~7KΩΩ >4K>4KΩΩ >12K>12KΩΩ

组态方式组态方式 点对点点对点 3232 台收发器台收发器 128128 台收发器台收发器抗干扰能力抗干扰能力 弱弱 强强 强强

传输介质传输介质 扁平或多芯电扁平或多芯电缆缆 两对双绞线两对双绞线 一对双绞线一对双绞线计算机控制系统教学片

图 142 ：各种串行总线标准性能比较2

图 143 ： RS485 电平转换芯片结构图VCC

B

A

GND

RO

RE

DE

DI

1

2

3

4

8

7

6

5

MAX481E~487E

1 、 3 、 5 、7

●

●

TTL RS485

RO: if A > B by 200mV, (A-B≥+200mV)RO=1

if A < B by 200mV, (A-B≤-200mV) RO=0

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B

A

RO

DI

1

2

4

3

5

6

7

8

Z

YGND

MAX488E,490E

VCC

VCC

B

A

GND

RO

RE

DE

DI

1

2

34

87

6

5

9

10

1112

13

14

N.C.

N.C.

Y

ZN.C.

GND

MAX489E,491ERO: if A > B by 200mV, (A-B≥+200mV)RO=1

if A < B by 200mV, (A-B≤-200mV) RO=0

TTL RS422TTL RS422

图 144 ： RS422 电平转换芯片结构图

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图 145 ： RS422 总线连线图

D R

DR

DI

RO

RO

DI

Y

Z

B

A

3

2

5

6

7

8

VCCGND

0.1µF

● MAX488E,MAX490E

Rt=100Ω

Rt

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图 146 ： RS485 总线连线图VCC

B

AGND

RO

RE

DE

DI

1

2

3

4

8

7

6

5

●

●

R

D

RO

RE

DE

DI

●

●

D

R

B

A

RtRt

MAX481E~487E

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SCON SM0 SM1 SM2 RIREN TB8 RB8 TI位地址 9FH 9EH 9DH 98H9CH 9BH 9AH 99H

图 147 ：串行口控制寄存器（ SCON)

SM0SM0 SM1SM1 工作方式工作方式 功能说明功能说明 波特率波特率00 00 方式方式 00 同步移位寄存器方式同步移位寄存器方式00 11 方式方式 11 88 位位 UART(10UART(10 位）位） 可变可变11 00 方式方式 22 99 位位 UART(11UART(11 位）位）11 11 方式方式 33 99 位位 UART(11UART(11 位）位） 可变可变

fosc641or

321

fosc121

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Shift/ Load

Clock E F G H OutputQH

GND

VCCClock Inhibit D C B A

OutputQH

Serial Input

图 148 ： 74LS165 8 位并行输入串行输出移位寄存器Parallel INPUTS

Parallel INPUTS

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S QAPRESET

ClOCK

R QACLEAR

S QBPRESET

ClOCK

CLEARR QB

S QHPRESET

ClOCK

CLEARR QH

A B H

Parallel INPUTS

Serial INPUT

Shift/Load

ClOCK ClOCK

Ihibit

Output QH

OutputQH

图 149 ： 74LS165 结构框图

+

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INPUTSINPUTSInternalInternalOutputsOutputs OutputOutput

QHQHShift/Shift/LoadLoad

Clock Clock InhibitInhibit ClockClock SerialSerial

ParallelParallel

A…HA…H QA QBQA QB

LL XX XX XX a…ha…h a ba b hhHH LL LL XX XX QA0 QB0QA0 QB0 QH0QH0HH LL HH XX H QAnH QAn QGnQGnHH LL LL XX L QAnL QAn QGnQGnHH HH XX XX XX QA0 QB0QA0 QB0 QH0QH0

图 150 ： 74LS165 功能表

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H G F E D C B AQH SIN

S/LCLK CLI

P3.0

P3.1

P1.0

H G F E D C B AQH SIN

S/LCLK CLI8031

图 151 ：利用串口扩展并口原理图

假定：从 16 位扩展并口读入 20 个字节的数据并把它们转存到内部 RAM 中的 30H 单元中。

74LS165 74LS165

Parallel INPUTS

RXD

TXD

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开始设置读入字节数

设置内部 RAM 存放首址设置数据装载标志位 允许并行数据输入

允许串行移位

一帧接收完吗？

串口初始化，启动接收过程

是偶字节吗？

N

读入一帧数据并放到相应内存单元中

指向下一个存放单元奇偶字节标志位取反

字节数减 1

20 个字节读完吗？返回

N

图152 ：16 位扩展并口接收子程序框图

N

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端口地址端口地址A2A1A0A2A1A0

标志位标志位DLABDLAB

COM1/COM2COM1/COM2地址地址 (H)(H) 寄存器寄存器0 0 00 0 0 00 3F8/2F83F8/2F8 接收缓冲器（读）发送保持寄存器（写）接收缓冲器（读）发送保持寄存器（写）0 0 00 0 0 11 3F8/2F83F8/2F8 除数锁存器（低除数锁存器（低 88 位）位）0 0 10 0 1 11 3F9/2F93F9/2F9 除数锁存器（高除数锁存器（高 88 位）位）0 0 10 0 1 00 3F9/2F93F9/2F9 中断允许寄存器（只读）中断允许寄存器（只读）0 1 00 1 0 XX 3FA/2FA3FA/2FA 中断识别寄存器（只读）中断识别寄存器（只读）0 1 1 0 1 1 XX 3FB/2FB3FB/2FB 通信线路控制寄存器通信线路控制寄存器1 0 01 0 0 XX 3FC/2FC3FC/2FC 调制解调控制寄存器调制解调控制寄存器1 0 11 0 1 XX 3FD/2FD3FD/2FD 通信线路状态寄存器通信线路状态寄存器1 1 0 1 1 0 XX 3FE/2FE3FE/2FE 调制解调状态寄存器调制解调状态寄存器1 1 11 1 1 XX 3FF/2FF3FF/2FF 无用无用

图 153 ： INS8250 内部寄存器地址

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波特率波特率 除数除数 波特率波特率 除数除数高高 88 位位 低低 88 位位 高高 88 位位 低低 88 位位

5050 0909 0000 18001800 0000 40407575 0606 0000 20002000 0000 3A3A

110110 0404 1717 24002400 0000 3030134.5134.5 0303 5959 36003600 0000 2020150150 0303 0000 48004800 0000 1818300300 0101 8080 72007200 0000 1010600600 0000 C0C0 96009600 0000 0C0C

12001200 0000 6060 1920019200 0000 0606

图 154 ：波特率与分频系数对照表

主机查询子程序

从机应答吗？

启动定时器1

返回

命令从机复位发送从机地址

应答地址对吗？发送命令字

接收从机状态字命令字对吗？按命令字分类

从机接收准备好吗？向从机发送数据

数据发送完吗？

从机发送准备好吗？接收从机数据数据接收完吗？

命令从机复位N

N

N

N

N

NN

图 155 ：多机通信1

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接收发送

计算机控制系统教学片

从机中断子程序

SM2=0

CLR RI

中断返回

RRDY=0送主机

保护现场

向主机回送本机地址接收下一帧

是命令帧吗？命令分类

本机接收准备就绪？RRDY=1, 送主机

接收完吗？

TRDY=0送主机

N

接收数据

本机发送准备就绪？TRDY=1, 送主机

发送完吗？

N

发送数据SM2=1

恢复现场

是本机地址吗？ERR=1 送主机

●“01”“00

”

非法命令

N

NN

N

N

图 156 ：多机通信2

接收

发送

X 错

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从机中断子程序

中断返回

是地址帧吗？

是发送中断吗？保护现场

CLR RIY

是本机地址吗？ 是命令帧吗？SM2=0

向主机回送本机地址

CLR TI

是发数据吗？

命令帧标志位置 1

N

清命令帧标志位命令分类

接收命令 发送命令SM2=1 ERR=1送主机 RRDY=1送主机 TRDY=1送主机

发送完吗？发送数据

发送数据标志位清 0Y

SM2=1

接收数据接收完吗？

N

SM2=1

N

恢复现场

图 157 ：多机通信3

接收就绪吗？复位命令 非法命令

RRDY=0送主机发送就绪吗？

TRDY=0送主机

NN

对

命令帧标志位置 1

N

命令帧标志位置 1

Y

YN

命令帧标志位置 1发送数据标志位置 1