摘要：介紹一種將RS-232接口轉(zhuǎn)換為RS-485接口的智能轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器采用串口竊電技術(shù)獲取電源，采用單片機技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)收發(fā)流向的自動控制。文中給出了轉(zhuǎn)換器的硬件電路及軟件設(shè)計方法。

　　關(guān)鍵詞：接口轉(zhuǎn)換 串口竊電 低功耗

　　現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)，由于自動化設(shè)備眾多，往往采用局域網(wǎng)控制形式，而利用RS-485接口組網(wǎng)簡單，成本低廉，且通信距離可滿足一般工業(yè)應(yīng)用，因此獲得了廣泛應(yīng)用，但一般的微機系統(tǒng)或工業(yè)自動化設(shè)備，如PLC，智能化儀表等，往往僅具有RS-232接口，因此 實現(xiàn)RS-232接口與RS-485接口的轉(zhuǎn)換，就具有重要的實際意義。傳統(tǒng)的做法是在原設(shè)備內(nèi)擴展一個通信適配卡，由該卡實現(xiàn)RS-232→RS-485接口的轉(zhuǎn)換。采用接口轉(zhuǎn)換卡存在著以下幾方面的問題：⑴由于各設(shè)備采用的總線結(jié)構(gòu)不同，轉(zhuǎn)換卡的通用性較差；⑵占用原系統(tǒng)的軟硬件資源較多；⑶硬件復雜，成本高，尤其對一些硬件結(jié)構(gòu)緊湊或無法改動原設(shè)備軟硬件資源的自動化設(shè)備，使該方案根本無法實施。

　　針對上述情況，我們設(shè)計了一種小巧的無須外部供電的智能收發(fā)轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)了RS-232和RS-485接口間的智能轉(zhuǎn)換。

　　轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)構(gòu)成

　　本智能轉(zhuǎn)換器作為一個獨立的電平轉(zhuǎn)換控制器，主要完成電源獲取、RS-232電平與RS-485電平間的轉(zhuǎn)換及實現(xiàn)數(shù)據(jù)流向的自動控制，其系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖1所示：
                    
    圖1 系統(tǒng)構(gòu)成框圖

　　由于本收發(fā)器要從標準RS-232接口上獲取電源，而RS-232接口可提供的電源功率又十分有限，所以如何降低轉(zhuǎn)換器的功率消耗是本設(shè)計的重點。為降低功耗，本轉(zhuǎn)換器均選用新型低功耗器件。

　　電源電路

　　本轉(zhuǎn)換器采用串口竊電的方法從RS-232接口獲取電源，并經(jīng)DC/DC電路轉(zhuǎn)換為+3V電源供給單片機及接口電平轉(zhuǎn)換芯片使用。

　　標準RS-232接口中有三個發(fā)送信號，即數(shù)據(jù)終端準備好DTR，請求發(fā)送RTS和發(fā)送數(shù)據(jù)TXD。這三根輸出信號線中，每根線上的典型輸出電流為±8mA，典型輸出電壓為±12V。我們即從此三根線中來獲取電源，因TXD發(fā)送數(shù)據(jù)線處于等待發(fā)送及發(fā)送“1”的時間要大于發(fā)送“0”的時間，故電源轉(zhuǎn)換采用負電源輸入方式，以最大限度的增加電源輸入功率，保證轉(zhuǎn)換電路的正常工作。

　　從RTS和DTR兩根信號線上可獲取的輸入功率為P=2×U×I=2×12×8=192mw，當電源轉(zhuǎn)換效率為85%，輸出電壓為3V時，RTS和DTS可提供的輸出電流為I=P.η/U=54.4mA。

　　而考慮TXD處于等待發(fā)送及發(fā)送“1”態(tài)時，也可為系統(tǒng)提供一定的功率， 故由RS-232接口提供的輸出電流將大于此值。這里將DTR、RTS及TXD三根輸出線經(jīng)二極管整流隔離后輸出電壓為-12V，輸出電流大于54.4mA的負電源，為降低轉(zhuǎn)換器功耗，將電源輸出電壓選取為+3V顯然各公司提供的DC-DC轉(zhuǎn)換器中沒有一個能直接做到-12V輸入+3V輸出，因此我們采用MAXIM公司的MAX716電源IC，稍做改動，實現(xiàn)了此功能。由MAXIM716設(shè)計的DC-DC轉(zhuǎn)換電路如圖2所示
                    
     圖2 DC-DC 轉(zhuǎn)換電路

　　由MAXIM716設(shè)計的電源電路主要特點是轉(zhuǎn)換效率高達85%，外圍電路簡單，無需變壓器，低功耗靜態(tài)電流僅100μA，該轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍為-2.5V〜-13.5V，輸出電壓為+3V，輸出電流可達300mA，但由于輸入功率的限制在本設(shè)計中僅可輸出略大于54.4mA的電流。

　　RS-232接口

　　本轉(zhuǎn)換器采用一只單發(fā)/單收RS-232接口芯片用于完成RS-232電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換，對接口芯片的要求是低工作電源、低功耗、小體積。在這里我們選用MAXIM公司的MAX3221E，該芯片的工作電壓為3〜5.5V，靜態(tài)電流小于1μA，負載電流小于2mA，數(shù)據(jù)傳輸率為120kbps，外圍元件少，僅需4個0.1μf的外接電容，且該芯片的體積也是同類產(chǎn)品中體積最小的，MAX2321E還具有±15KV ESD保護功能,接口電路見圖3。
                      
      圖3 智能轉(zhuǎn)換接口電路

　　RS-485接口

　　RS-485接口芯片用于完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-485接口電平的任務(wù)，本轉(zhuǎn)換器采用MAX3485作為RS-485接口芯片，該芯片的主要技術(shù)參數(shù)為：工作電源為3~3.6V,工作電流1mA，數(shù)據(jù)傳輸率為12Mbps。當驅(qū)動60Ω負載時（RS-485網(wǎng)絡(luò)終端匹配電阻120Ω的并聯(lián)