RS232和TTL电平转换集成电路的介绍和设计资料说明

许多单片机的应用中都会使用到串行口与电脑的串行口相连接，进行数据的传输或控制命令的发送与接收。单片机的串口有很大一部分是使用电平标准的（PIC的可以直接连接在电脑串口），它的逻辑1电平是5V，逻辑0电平是0V，而电脑串行口所使用的是的电平标准，它的逻辑1电平是-3V--12V，逻辑0电平是+3V-+12V。两者的电平范围相差很远，所以连接时需要用到电路。这样电路有好多种，一般来说商业化的成品会用到MAX232，DS275等专用的RS232、TTL电平转换集成电路，对于普通电子爱好者来说使用这样的器件一来不太好购买，二来使制作的费用提高，那用什么样的电路去代替它们呢？以下就结合在实际设计应用的经验来介绍一下这些电路资料，同时也介绍一些电路设计应用的经验。在电子设计领域，单片机与计算机之间的通信是常见的需求，而RS232和TTL电平转换是实现这一连接的关键。RS232是计算机串行接口的标准，其逻辑1电平在-3V至-12V之间，逻辑0电平在+3V至+12V之间，而TTL电平则适用于很多单片机，如PIC，其逻辑1为5V，逻辑0为0V。由于电平标准的不同，需要电平转换电路才能实现两者的兼容。商业化的解决方案通常采用专用的集成电平转换芯片，如MAX232和DS275，它们能够方便地完成RS232和TTL电平之间的转换。然而，对于业余爱好者或成本敏感的项目，这些芯片可能不易购买且成本较高。因此，本文将介绍一些实用的替代电路设计。一种简单的电平转换电路方案是使用小功率三极管，如图一所示，分别采用NPN型9014或BC547，以及PNP型9012或BC557。电路分为发送和接收两部分，可以独立使用或合并。发送电路利用PNP管（Q1），当单片机的TxD为高电平时，Q1截止，RS232C的RxD得到负电压；反之，Q1导通，单片机的TxD信号被转换为正电压传送给RS232C的RxD。接收电路则通过NPN管（Q2）将RS232C的电平转换为TTL逻辑电平。这种电路虽然产生的电平范围非标准RS232电平，但在低功耗、短距离应用中足够使用。图三提供了一种不同的转换电路设计，它同样包含接收电路，但发送电路不再需要从RS232C的TxD引脚获取负电压。当单片机TxD为高电平时，RS232C的RxD电压接近0V，低电平时为+5V。虽然不符合RS232标准，但大多数PC串口仍能识别并正常工作。在实际应用中，这些替代电路可以焊接到8脚IC插座或PCB上，作为DS275的替代品。值得注意的是，为了从计算机串口获取电源，可以使用如图四所示的“窃电”电路，或者图五的电路，但都需要确保上位机软件将串口的7和4引脚设为高电平。在选择晶体管时，9012、9014、BC547和BC557等常用小功率晶体管都是可行的选择。这些电路通常适用于低功耗系统，例如一个AT89C2051单片机项目，加上少量元器件，总电流消耗仅需十几毫安。了解并掌握RS232和TTL电平转换的基本原理和设计方法，对于电子爱好者和工程师来说，是非常重要的技能。通过这些简单实用的电路设计，我们可以实现低成本、高效能的单片机与计算机通信接口。