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RS232与TTL电平转换的分立器件电路的效果图演示_基础硬件电路图讲解
接线图
2023年10月26日 06:48 386
admin
RS232与TTL电平转换电路图：
电路功能：
本例电路可实现RS232电平与TTL电平相互转换。
整个电路的工作过程：
我们知道计算机串口通信的RS-232电平是用正负电压来表示逻辑状态的，逻辑1= -3V～-15V，逻辑0=+3～＋15V。
而对单片机串口通信的TTL电平而言，输出高电平时电压>2.4V；输出低电平时，电压<0.8V。
所以这两者直接需要通信时，必须进行电平转换。现在市场上有很多的RS232电平转换集成芯片。但是我们也可以用分立器件自己搭电路来实现这个功能。
如上述电路图所示，左边是DB9串口，现在一般只能在台式机上看到；右边的TXD与RXD是单片机的引脚，电源VCC是+5V。
1。RS232电平转TTL电平过程：
当PCTXD为-3～-15时，此时RS232的逻辑为1，显然这个时候Q4是处于截止状态的，RXD的电平与VCC相等的为+5V，也是逻辑1。
当PCTXD为+3～＋15V时，此时RS232的逻辑为0，显然Q4是处于导通状态的，RXD的电位为0，也是逻辑0。
2。TTL电平转RS232电平：
TXD=0为低电平时，因为Q3是PNP型三极管所以Q3会导通，而且Q3导通电阻是比较小的所以PCRXD的电压与VCC相同，都是5V,在+3～+15V之间是逻辑0。
TXD=1时，此时Q3是截止的（截止电阻非常大），而在PC发送数据时，PCTXD的空闲状态为高电平，电压是在-3～-15V之间，当PCTXD的电平是-3V时，二极管D1导通，电容C7充电，上负下正（注意电容的接法），电容C7的上极板电位最终被钳在-2.3V之间（可以看出，这个电路在临界位置有bug，使用这个电路时，尽量避开）。而在PCTXD为低电平+3～＋15V时，二极管D1反向截止，电容没法放电，仍然会保持一段时间的上负下正的状态。
所以在TXD为1时，PCRXD通过电容可以获得负电压，即RS232的逻辑“1”。
那你是否担心：既然电容C7是保持上负下正，没法放电，那么当TXD=0,PCRXD为5V时，是不是会对电容进行反向充电？
是的，你想的没有错。这里电容C7的符号明显是个电解电容，电解电容的反向充电会导致电容损坏，甚至出现冒烟，漏水的情况。虽然当PCTXD在-3～-15V时，通过二极管D1钳位的作用，可以使C7的负极为负电压，但是在PCTXD在+3～＋15V时，就存在隐患了。
所以把C7换成无极性的电容就OK了。网上这个电路，C7画的都是电解电容，容易产生误导。我认为应该是用无极性的电容。如果各位有不同的见解，可以在底下留言。
注意：
本例电路要正常实现电平转换功能，要选择合适的三极管，而且波特率不能太高，电源要稳，不然很容易受到干扰，这个在仿真时可以测试一下。
虽然这个电路简单，省钱，但是可靠性不高，一般只能凑合用。所以在做产品的时候，都会选用集成芯片来转换。
附上TTL和CMOS的电平标准：
（一）、TTL电平标准
输出 L： <0.8V ； H：>2.4V。
输入 L： <1.2V ； H：>2.0V
（二）、CMOS电平标准
输出 L： <0.1*Vcc ； H：>0.9*Vcc。
输入 L： <0.3*Vcc ； H：>0.7*Vcc.
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RS232与TTL电平转换电路：
这两例电路是一位网名小毛的朋友发给我的。这两例电平转换电路更加的简单，但是使用时有些额外的要求或者隐患。
第一例：
第一例电路用了两个NPN三极管，我们先看单片机的发送，RS232的接收部分：
当单片机的TXD输出高电平时，三极管Q1导通，RXD(2)输出接近0V；当单片机的TXD输出低电平时，三极管Q1截止，RXD(2)输出5V，刚好在RS232的逻辑0（电压范围+3V～+15V）。
从分析可以看出，逻辑低电平的转换是满足的。但是逻辑高电平转换时，RS232的RXD(2)端是0V，并没有在RS232的逻辑1（电压范围-3V～-15V）内。但是小毛告诉我他这个电路使用过，没有问题。我个人认为是因为0V在-3V和+3V之间，这之间的电压值对RS232的逻辑判断是不稳定的，即可能是0，也可能是1；有的电脑可以使用，而有的电脑则不可以。
再看看单片机接收，RS232串口发送部分：
当TXD(3)输出高电平时（电压范围-3V～-15V），三极管Q2截止，RXD输出5V，单片机可识别出为高电平；当TXD(3)输出低电平时（电压范围+3V～+15V），三极管Q2导通，RXD输出接近0V的电压，单片机可识别出为低电平。
第二例：
第二例电路则用了PNP和NPN来设计的，同样我们先看单片机的发送和RS232的接收部分：
当单片机的TXD输出高电平时，三极管Q1截止。RS232串口的RXD(2)要获得逻辑高电平，就得从TXD(3)获取负压。当单片机的TXD输出低电平时，三极管Q1导通，那么Q1的集电极点电位有接近5V的电压，经R2使RXD(2)获得一个大于+3V的电压，即RS232的逻辑0.
所以用这个电路传送数据时，要求RS232串口端的TXD(3)有个稳定的负电压，推荐一个中间值-9V。
RS232端发送和单片机接收和第一例电路工作原理一样。
注意事项：
这两个电路也一样，虽然可以工作，但是抗干扰能力很差，对电源稳定性要求高，而且波特率也有限制。适合个人用来电子制作。
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