《[机电一体化] 楼宇监控系统设计[附程序+图].doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[机电一体化] 楼宇监控系统设计[附程序+图].doc（45页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、摘 要当今信息时代人们给予了智能大厦愈来愈多的关注,它是传统建筑技术和先进的信息技术(计算机技术、自动化技术、网络与通信技术等交叉技术)相结合的产物。它涉及行为科学、信息科学、环境科学、社会工程学、人类工程学等跨学科理论，大量高新技术竞相在此应用，多功能可视电话、多媒体技术、电子邮件、卫星通信、计算机网络、智能保安与环境控制等正逐步变为现实；信息高速公路、能量无管线传输等最尖端的科技也会首先在这片沃土上扎根成长。本文介绍一种由PC(上位机)与PLC（下位机）组成的电梯群控系统，讲述了系统的软件设计方法和PLC与PC之间的通讯方案，并给出VB系统应用实例程序。本设计论文从微机控制系统与接口设计的
2、基本方面出发，着重讲叙了以下两部分内容：第一部分为硬件电路设计，另一部分为软件设计。关键词： 群控系统；电梯 ；PLC； 串行通讯；DCS集散控制系统；ABSTRACTIntelligent building has received much attention during the past many years，which is integrated trad building technology and info-technology. It refer to action science, information science , human engineering and ot
3、her technology used in this system. For example，video phone multimedia art Email satellite communications and internet environment controlled. But also information speed way ,wireless transfer turn into realized step by step .And many high technology will be used in this field. This paper introduced
4、 the group control system of an elevator control system with PC and PLC and also described the design of its software and the communication method between PLC and PC. It designed a set of the elevatorscontrol system by VB to control the elevators. The design article divided into two parts by the bas
5、ic principle of circuit ,the next part is about the software design.KEY WORDS ：Group Control System；Elevator；PLC；Serial Communication；DCS ； 目 录1 智能大厦概述.51.1概述51.2智能大厦的核心.51.3智能大厦监控的发展72 系统方案设计93.硬件电路设计113.1电梯工作原理及通信.113.2主要芯片介绍.113.3硬件电路.223.4小结.244 软件设计. 254.1 FX系列PLC的通信规程.254.2 通信口驱动程序设计.274.3 控制程
6、序设计.39结论.40致谢.41参考文献.42附录1附录2前 言现在智能大厦的应用技术涵盖了各方各面的学科，并且深入了各个领域。随着高层建筑的不断发展，对楼宇智能化程度要求越来越高。在智能大厦中，人们通过可视电话、电子邮件、声音邮件、电视会议、信息检索与统计分析等多种手段，及时获得全球各地的最新信息；通过国际计算机通信网络，随时与世界各地的企业或机构开展各种业务。智能大厦是社会信息化与全球经济一体化的必然产物，是多学科、高新科技与现代建筑巧妙集成，给经济社会发展带来了空前的高速度和高效率，已成为综合经济实力的总体表征。 高层建筑的不断发展，对楼宇智能化程度要求越来越高，很多高层建筑中都安装了多
7、部电梯。为了提高能源利用率，本文会提出在电梯监控方面的一些看法。由于PLC可靠性高、抗干扰能力强、使用方便等优点，所以被广泛应用于对电梯的现场控制。但是以PLC为控制器的电梯群也有不足之处，如系统人机交互性差、管理人员不能及时了解现场情况等。这就需要采用一套PC- PLC监控管理系统，根据现场情况，合理调度，使多部电梯协调运转。提高电梯群的运行效率和服务效果，从而避免资源浪费。而在此系统中，其核心问题是PC(上位机)与PLC(下位机)之间的通信。本文以三菱FX系列PLC为例，介绍如何用VB实现它与上位机之间的串行通信。1 智能大厦概述1.1 概述 智能大厦是信息时代高科技的产物，由于科技的发展
8、之快和时代进步之迅猛，所以世界各国关于智能大厦并无统一的定义。美国智能建筑学会的定义是“将结构、系统、服务、运营及相互联系全面综合，并达到最佳组合，所获得的高效军、高功能与高舒适性的大楼。”该定义的特点是较概括与抽象。日本智能型大楼专家黑沼清先生则定义为“可自由高效地利用最新发展的各种信息通信设备、具备更自动化的高度综合性管理功能的大楼。近年来国内有人将智能大厦简称为“3A大厦”、“5A大厦”，虽欠严谨，但却通俗易懂。所谓“3A大厦”是指一座建筑具有楼宇自动化（BA）、通讯自动化(CA)和办公自动化(0A)系统功能者。而“5A大厦”则是一些部门或地区出于对建筑管理的不同要求，而将火灾报警及自动
9、灭火系统独立出来，形成消防自动化系统(FA)，同时又将面向整个楼宇的管理自动化系统独立出来称之为信息管理自动化系统(MA)或保安自动化系统(SA)，合称为“5A”。智能大厦除具有传统大厦建筑功能外，通常要具备以下基本构成要素：舒适的工作环境、高效率的管理信息系统和办公自动化系统、先进的计算机网络和远距离通信网络和具有多种监控功能的楼宇自动化系统。智能大屋的类型主要有三种基本形式：专用办公楼型智能大厦；出租型写字楼式智能大厦；综合型智能大厦。“智能化”可以理解为，具有某种“拟人智能”特性或功能。建筑物的智能化意味着：（1）对环境和使用功能的变化具有感知能力；（2）具有传递、处理感知信号或信息的能
10、力；（3）具有综合分析、判断的能力；（4）具有做出决定、并且发出指令信息提供动作响应的能力。以上四种能力建立在三大基本要素有机结合、系统集成的基础上，智能化程度的高低，取决与三大要素有机结合、渗透的程度，也就是系统综合集成的程度，普通的建筑设备管理系统和光缆并不能造就建筑物的智能化。1.2 智能大厦的核心智能大厦有多学科、多技术系统综合集成的特点，是传统建筑技术和先进的信息技术(计算机技术、自动化技术、网络与通信技术等交叉技术)相结合的产物。它涉及行为科学、信息科学、环境科学、社会工程学、人类工程学等跨学科理论，大量高新技术竞相在此应用，多功能可视电话、多媒体技术、电子邮件、卫星通信、计算机网
11、络、智能保安与环境控制等正逐步变为现实；信息高速公路、能量无管线传输等最尖端的科技也会首先在这片沃土上扎根成长。智能大厦的核心2是“智能建筑系统”IBS(Intelligent Building System)，它包自楼宇自动化系统(BAS)、办公自动化(0A)与管理信息系统(MIS)、通信与网络系统(COM)，一般称之为智能大厦组成三要素。其中，楼宇自动化系统是智能大目的基础，通信网络系统是核心，是大厦的中枢神经，办公自动化和管理信息系统则是使智能大厦取得效率和发展的必要手段。三要素相辅相承，缺一不可。智能大厦正是在一般建筑的基础上，引入了这些可实现“智能化”功能的若干设施，以使建筑楼宇实现
12、智能化服务。 1.2.1 楼宇自动化系统 这个系统的核心是一个分布式控制系统DCS(Distributed Control Systems)，它是20世纪70年代中期迅速发展起来的一种过程计算机控制系统，由多台计算机(或现场控制器)分别控制生产过程中(或分散的若干机电设备)多个控制回路，中央控制(管理)机采用高可靠性的容错计算机或工业控制机(有时为确保可靠，甚至采用双计算机热备份方案)，实现对整个系统的集中监测、控制与管理。简言之，叫做“集中管理，分散控制”。 由于智能大厦内部有大量分散的电力、给排水、防火、通信等设备，需要通过子系统进行测量、监视和自动控制。各子系统间可互通信息，也可独立工作
13、，中央控制机实施最优化控制与管理。这样，可随时掌握设备状态及运行时间，能量的消耗及变化，提高整个大厦系统运行的安全可靠性，节省人力、物力和能源，降低设备的运转费用。1.2.2 通信网络系统(COM) 智能大厦通信网络是以数字程控交换机(PABX)为核心，以语音信号为主，兼有数据信号、传真、图像资料传输的通信网络。该通信网络不仅要保证大厦内的语音、数据、图像的传输，也要与外界的通信网络如电话网、用户电报网、传真网、公用数据网、卫星通讯网、无线电话网及多种计算机网络相通，达到与国内外各种场所互通信息，实现信息资料共享。智能大厦的信息基础设施，是结构化综合布线系统SCS(Structured Cab
14、ing System)，它包括综合布线系PDS(Primises Distribution System)、 智能大厦系统IBS(Intelligent Building System)、工业布线系统IDS(Industry Distribution System)。IBS是在PDS基础上发展起来的，采用模块化方法，使语音数据、BAS的测控信号进行系统集成，彻底改变了过去按项目纵向布线、互不兼容的做法，使得设备、工位变动，通过跳线简单插拔即可，而不必变动布线本身大大方便了管理、使用、维护。1.2.3 办公自动化(0A)与管理信息系统办公自动化的定义指，利用先进的科学技术，不断地使人们的一部分办
15、公业务物化于人以外的各种现代化的办公设备中，以达到提高办公效率的目的。智能大厦的办公自动化系统目前尚处于初级阶段。 管理信息系统MIS(Management Information System)是收集和加工系统管理过程中有关的信息，为管理决策过程提供帮助的一种信息处理系统。实质上是一个根据对象系统的目的而建立的、有大容量数据库支持的、以数据处理为基础的计算机应用系统。1.3 智能大厦监控的发展1984年1月，美国康涅狄格州哈特福特市，将一幢38层高、总建筑面积达10万平方米的旧金融大厦进行改建，定名为“都市办公大楼”。改建时，该大楼住户之一的联合技术建筑系统公司在承包该大楼的空调、电梯及防灾
16、设备等工程中将计算机与通信设施连接，廉价地向大楼中其他住户提供计算机服务和通信服务。这样，大楼里的住户不必自购，而以分租方式获得昂贵设备的使用权，既节省了空间又节省了人事费用；同时，这幢大楼拥有计算机、专用数字交换机和局域网，能为住户提供语音通信、文字处理、电子邮件、情报资料检索和科技计算等服务，并实现了综合管理自动化，使住户感到安全、舒适、方便。这就是公认的出界上第一幢“智能大厦。随后，日本于1985年8月在东京青山完成了本田青山大楼，运用本田与IBM合作开发的“HARMONY”综合办公系统进行管理，实现办公自动化。有人称之为日本的第一幢智能大厦。时至今日，国外新建的大型建筑多数已属该范畴，
17、我国在北京、上海、深圳等城市也已率先建成一批程度不同的智能化高层建筑。1.3.1电梯监控的功能电梯升降控制器作为 BAS系统的一个分站，它控制和扫描电梯升降层的信号，并将其传送到中央控制站。 对各部电梯的运行状态检测。 故障检测与报警，包括厅门、厢门故障检测与报警；轿厢上下限超限故障报警以及钢绳轮超速故障报警等。 各部电梯的开/停控制，电梯群控，当任一层用户按叫电梯时，最接近用户的同方向电梯，将率先到达用户层，以节省用户的等待时间；自动检测电梯运行的繁忙程度以及控制电梯组的开启/停止的台数，以便节省能源。 当发生火警能够时，由电梯升降控制器控制所有的电梯，包括直升客梯和货梯降至首层，并切断电梯
18、的供电电源。 1.3.2电梯监控系统的构成根据上述电梯监控系统的功能可知，必须以计算机为核心，组成一个智能化的监控系统才能完成所要求的监控任务。同时，作为智能建筑BAS 的子系统，它必须与中央管理计算机或大楼管理计算机系统（BMS）以及消防控制系统进行通讯，以便与BAS 系统成为有机整体。 整个系统由主控制器、电梯控制屏（DDC）、显示装置（CRT）、打印机、远程操作台及串行通讯网络组成。主控制器以32位微机为核心，一般为CPU 冗余结构，因而可靠性较高，它与设在各电梯机房的控制屏进行串行通信，对各电梯监控。采用高清晰度的大屏幕彩色显示器，监视、操作都很方便。主控制器与上位计算机及安全系统具有
19、串行通信功能，系统具有较强的显示功能，除了正常情况下显示各电梯的运行状态之外，当发生灾害或故障时，用专用画面代替正常显示图面，并且当必须管制运行或发生异常时，能把操作顺序和必要的措施显示在图面上，因此可迅速地处理灾害和故障，提高对电梯的监控能力。2 系统设计方案本次设计是针对楼宇自动化系统中的电梯群监控系统。该系统由上位机PC与下位机PLC，电梯控制电路组成。系统结构如图2-1所示:计算机通信接口PLC（FX系列）PLC（FX系列）PLC（FX系列）PLC（FX系列）电梯1#电梯2#电梯3#电梯4#图2-1 系统结构图 由于PLC可靠性高、抗干扰能力强、使用方便等优点，所以被广泛应用于对电梯的
20、现场控制。但是以PLC为控制器的电梯群也有不足之处，如系统人机交互性差，管理人员不能及时了解现场情况等。这就需要采用一套PC-PLC监控管理系统，根据现场情况，合理调度，使多部电梯协调运转，提高电梯群的运行效率和服务效果，从而避免资源浪费。而在此系统中，问题是PC（上位机）与PLC（下位机）之间的通信。 上位机采用工业PC机,其通过设计的程序来控制下位机即电梯的运行,其主要作用是：数据采集，实时采集各台PLC中存储的电梯运行状态参数，状态监控，实时显示各部电梯的工作状态并用动画显示电梯的动作过程。故障报警，发生故障时，上位机可以控制电梯运行，并及时报警以便尽快修复故障。数据分析，可根据采集来的
21、现场数据，对PLC发出相应控制指令，合理调度电梯。故障记录，实时登记电梯中发生的故障，并提供查询功能，为电梯维修提供帮助。PLC采用三菱公司的FX系列,其的主要任务是：控制功能，完成对电梯各项功能的现场控制。存储功能，开辟数据缓冲区，实时存储电梯运行状态，供上位机查询。发生故障时，按照上位机指令执行故障子程序。通信接口采用串行通信技术,采用RS-232C通信接口。计算机与PLC之间采用主从应答方式，计算机始终处于主动状态，根据需要向PLC发出读写命令，下位机处于被动状态只能响应上位机的命令。读数据时上位机通过通信口向PLC发出读数据命令，PLC响应命令并将数据准备好，上位机再次读通信口即可读到
22、所需数据。写数据时，上位机通过通信口向PLC发布写命令及数据，PLC即可接收。PLC通信模块有多种命令代码，微机通过向PLC发出不同的命令，可以灵活地对其位或字设备以及特殊功能模块的缓冲区进行读写，并且还可以对PLC进行远程控制。现代群控电梯还具备远距离监控技术，它包括以下几个内容：终端显示：在中央值班室终端屏幕上形象化地用彩色图象表示各梯的实时运行参量；故障诊断：对电梯系统各环节进行搜索诊断，使故障及早发现，减少检修时问，提高安全性；分析和统计：电梯群在实时运行中的各种参变量进行分时采样记录，也可进行客流分布统计供电梯专业人员参考制定出下一阶段按时间区间的群控软件。因此，电梯客流控制在多梯的
23、情况下要采用计算机多级控制。说明:电梯控制由同组张波、庞家欣同学完成。本组完成上位机与下位机之间的通信部分设计。3 硬件电路设计3.1 电梯工作原理及通信1.每一层楼的厅门有触摸开关，作为招呼电梯向招呼层运行。每一个触摸招呼开关，相应有一个招呼指示灯，当触摸招呼开关时，相应的指示灯亮，表示已按过招呼开关，当电梯到达招呼楼层的厅门，电梯停在门内，招呼灯熄灭，电梯自动开门，经一定的延时，自动关门，电梯向轿内乘客所选择的楼层运行。2.厅门的触摸招呼开关，具有记忆判断功能，在电梯运行中，若同时有两个以上的厅门按招呼开关，相应的招呼灯亮，电梯先响应与运行方向一致的招呼层，由近及远，待响应了与运行同方向的
24、所有招呼层后，再响应反方向的招呼层。例如，电梯向上运行三楼，此时有人按五楼下行招呼开关，二楼上行开关，二楼下行和一楼上行开关，电梯响应的顺序是：先到五楼，反向运行到二楼（二楼下行招呼灯熄灭），再下降到一楼，若楼内有乘客触摸三楼的停层开关，电梯先在二楼停（二楼上行招呼灯灭），再到三楼停。3.轿内有停层触摸开关，供轿内乘客选择所停楼层，并有相应的停层指示灯，当触摸轿内停层开关，相应的停层灯亮，到达停层位置，相应的停层灯灭，若触摸厅内招呼开关，其方向与电梯运行方向一致，轿内的停层灯也亮，若与运行方向相反，电梯具有记忆功能，当电梯反向运行时，与其相应的停层灯亮。4.轿内有开门和关门触摸开关，用于手动控
25、制电梯开门和关门。只有当电梯停在门区，触摸开关才起作用。当电梯在关门过程中，触摸开门的开关或触摸当层停层招呼开关时，电梯将自动重新开门。电梯运行时，每层楼和轿内均能显示电梯在运行的楼层和运行的方向。由于本电梯采用点比较少的PLC控制，触点少，特别是输出点少不够用，因此，在电路上做些简化、合并。例如：取消拖动电机的逐步加速度起动和减速停车，电机正反转采用正负电源供电，一楼和八楼招呼与轿内的一楼和八楼停层指示灯并联显示等，都是为了节省输出触点。FX系列PLC根据使用的通信模块与协议不同，分为以下四种通信模式：1、PLC的N:N通信方式2、PLC双机并联通信方式3、PLC与计算机专有协议通信方式(无
26、须梯形图，电脑直接读写操纵PLC) 4、PLC与计算机无协议通信方式(梯形图RS指令方式，可自定义通信协议)各通信模式的特性如下表：表3-1：通信模式特性N:N网络PLC并联专用协议计算机连接无协议通信传输标准RS485RS485/RS422RS485/RS422或RS232传输距离500mRS485/RS422:500mRS232:15m连接数量8站1:11:N(N=16)1:1通信方式半双工FX,FX2c,FXon:半双工FX2n: 全双工数据长度固定7bit/8bit校验无/奇/偶停止位1bit/2bit波特率38400bps19200bps300/600/1200/2400/4800/
27、9600/19200头字符固定无有效尾字符控制线-协议-格式1/格式4无和校验固定无有效适用机型FX2n,FXonFX2n,FX,FX2cFX2n,FXon,FX,FX2c 本次设计需要设计出群控四台电梯系统所以需要使用第三种专用协议计算机连接。PLC的CPU内的RS - 232C端口和外设端口支持通信功能就有与编程设备（如编程器，LSS，或SSS （中文版）进行通信、与个人计算机和其它外设进行上位机链接通信、与个人计算机和其它外设进行RS - 232C、与其它PC进行1:1、再有是与装有NT链接接口的可编程终端（PT）进行NT链接通信（1:1、1:N），本课题就是基于PLC的链接通信。本文的
28、通信协议采用的是上位机链接通信。上位机链接通信通过在上位机与PLC之间交换命令和应答实现的。在一次交换中传输的命令和应答数据称为一帧，一个帧最多可包含131个数据字符。从硬件上讲，现在中国市场上使用的PLC，在通信接口上多采用RS422接口或RS485接口；而微型机多采用RS232接口。这样在计算机与PLC通信时就不可避免地要选用RS422-RS232转换模块，同时考虑到恶劣工况下的抗干扰要求，这个转换模块必须具有良好的隔离功能和放大功能，而选用高性能进口模块，必定提高工程造价。从软件上讲，计算机和PLC的通信技术属于保密技术，长期为国外公司垄断。这就使得我们只要选用了该厂家生产的PLC，就必
29、须选用它开发的工控软件，提高工程造价。针对这种情况，我们开发了自己的工控软件。下面以三菱公司生产的FX系列可编程序控制器为例，介绍我们的软件设计。FX系列可编程序控制器命令格式如表3-2所示。表3-2FX系列可编程序控制器的命令格式 命令命令号日标设备功能设备读命令0X/Y/M/S/T/C/D读位设备或字设备状态设备写命令1X/Y/M/S/T/C/D写位设备或字设备强制开命令7X/Y/M/S/T/C打开位设备强制关命令8X/Y/M/S/T/C关闭位设备每一个字符都以ASCII码形式串行传输，传输格式0B0B1B2B3B4B5B6P1 1位起始位 七位数据位 校验位 1位停止位PC机网络通信协议
30、:RS-232-C RS-232-C是OSI基本参考模型物理层部分的规格，它决定了连接器形状等物理特性、以0和1表示的电气特性及表示信号意义的逻辑特性。 RS-232-C是EIA发表的，是RS-232-B的修改版。本来是为连接模拟通信线路中的调制解调器等DCE及电传打印机等DTE拉接口而标准化的。现在很多个人计算机也用RS-232-C作为输入输出接口，用RS-232-C作为接口的个人计算机也很普及。 RS-232-C的如下特点：采用直通方式，双向通信，基本频带，电流环方式，串行传输方式，DCE-DTE间使用的信号形态，交接方式，全双工通信。RS-232-C在ITU建议的V.24和V.28规定的
31、25引脚连接器在功能上具有互换性。 RS-232-C所使用的连接器为25引脚插入式连接器，一般称为25引脚D-SUB。DTE端的电缆顶端接公插头，DCE端接母插座。 RS-232-C所用电缆的形状并不固定，但大多使用带屏蔽的24芯电缆。电缆的最大长度为15m。使用RS-232-C在200K位/秒以下的任何速率都能进行数据传输。X.21 X.21是对公用数据网中的同步式终端（DTE）与线路终端（DCE）间接口的规定。主要是对两个功能进行了规定：其一是与其他接口一样，对电气特性、连接器形状、相互连接电路的功能特性等的物理层进行了规定；其二是为控制网络交换功能的网控制步骤，定义了网络层的功能。V.3
32、5 V.35是通用终端接口的规定，其实V.35是对60-108kHz群带宽线路进行48Kbps同步数据传输的调制解调器的规定，其中一部分内容记述了终端接口的规定。 V.35对机械特性即对连接器的形状并未规定。但由于48Dbps-64Kbps的美国Bell规格调制解调器的普及，34引脚的ISO2593被广泛采用。模拟传输用的音频调制解调器的电气条件使用V.28（不平衡电流环互连电路），而宽频带调制解调器则使用平衡电流环电路。3.2 主要电路介绍要完成PC机与PLC机之间的通信,首先就要完成通信卡的设计，通信卡有以下几个部分组成：3.2.1 接口电路芯片简介接口电路主要由EIA RS-232C接口
33、组成。首先，RS-232-C标准最初是远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)与数据通信设备DCE（Data Communication Equipment)而制定的。因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求。但目前它又广泛地被借来用于计算机（更准确的说，是计算机接口）与终端或外设之间的近端连接标准。显然，这个标准的有些规定及和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。有了对这种背景的了解，我们对RS-232C标准与计算机不兼容的地方就不难理解了。 其次，RS-232C标准中所提到的“发送”和“接收”，都是站在DTE立场上，而不是站在DCE的立场来定
34、义的。由于在计算机系统中，往往是CPU和I/O设备之间传送信息，两者都是DTE，因此双方都能发送和接收。 RS-232C标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS（Recommeded standard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969），在这之前，有RS232B、RS232A。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理标准还有EIA�RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�
35、;RS-485。 这里只介绍EIA�RS-232-C（简称232，RS232）。例如，目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。以上规定说明了RS-323C标准对逻辑电平的定义。对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；对于控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在(315)V之间。图3
36、-1 T-R转换EIA-RS-232C与TTL转换：EIA-RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA-RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换，而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换。MAX232芯片可完成TTLEIA双向电平转换，图3-1显示了1488和1489的内部结构和引脚。MC1488的
37、引脚(2)、(4,5)、(9,10)和(12,13)接TTL输入。引脚3、6、8、11输出端接EIA-RS-232C。MC1498的14的1、4、10、13脚接EIA输入，而3、6、8、11脚接TTL输出。具体连接方法如图3-2所示。图中的左边是微机串行接口电路中的主芯片UART，它是TTL器件，右边是EIA-RS-232C连接器，要求EIA高电压。因此，RS-232C所有的输出、输入信号都要分别经过MC1488和MC1498转换器，进行电平转换后才能送到连接器上去或从连接器上送进来 图3-2 DB25接口电路 1.连接器的机械特性：连接器：由于RS-232C并未定义连接器的物理特性，因此，出
38、现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同。下面分别介绍两种连接器。DB-25： PC和XT机采用DB-25型连接器。DB-25连接器定义了25根信号线，分为4组分别是：异步通信的9个电压信号 ，20mA电流环信号 9个 ，空6个，保护地1个作为设备接地端（1脚）。DB-25型连接器的外形及信号线分配如图3-3所示。注意，20mA电流环信号仅IBM PC和IBM PC/XT机提供，至AT机及以后，已不支持。图3-3 DB-25连接器在AT机及以后，不支持20mA电流环接口，使用DB-9连接器，作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器
39、。它只提供异步通信的9个信号。DB-25型连接器的引脚分配与DB-25型引脚信号完全不同。因此，若与配接DB-25型连接器的DCE设备连接，必须使用专门的电缆线。电缆长度：在通信速率低于20kb/s时，RS-232C所直接连接的最大物理距离为15m（50英尺）。最大直接传输距离说明：RS-232C标准规定，若不使用MODEM，在码元畸变小于4%的情况下，DTE和DCE之间最大传输距离为15m（50英尺）。可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF。2.RS-232C的接口信号RS-232C规
40、定标准接口有25条线，4条数据线、11条控制线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9根，它们是：联络控制信号线：数据装置准备好有效时（ON）状态，表明MODEM处于可以使用的状态。数据终端准备好有效时（ON）状态，表明数据终端可以使用。这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。请求发送用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（ON状态），向MODEM请求发送。它用来控制MODEM是否要进入发送状态。允许发送用来表示DCE准备好接收DTE发
41、来的数据，是对请求发送信号RTS的响应信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线TXD发送数据。数据发送与接收线：发送数据通过TXD终端将串行数据发送到MODEM，(DTEDCE)。接收数据通过RXD线终端接收从MODEM发来的串行数据，(DCEDTE)。地线：地线有两根SG信号地和PG保护地信号线，无方向。上述控制信号线何时有效，何时无效的顺序表示了接口信号的传送过程。例如，只有当DSR和DTR都处于有效（ON）状态时，才能在DTE和DCE之间进行传送操作。若DTE要发送数据，则预先将DTR线置成有效(ON)状态，等CTS线上收到有效(
42、ON)状态的回答后，才能在TXD线上发送串行数据。这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有用，因为半双工的通信才能确定DCE已由接收方向改为发送方向，这时线路才能开始发送。3.2.2可编程异步INS 8250 系统的引脚信号如图3-4所示: D7D0 双向三态数据线，可直接连到系统数据总线。CS0,CS1,CS2片选信号输入。当CS0=CS1=1且CS2=0时选中此片，即三个片条件是相“与”关系，一般由高位地址译码，再加进必要的I/O控制信号产生在PC/XT机中只用到CS2,CS0和CS1都经电阻接+5V.Csout片选输出。当三个片选输入同时有效时，CSout=1，作为选中此片的指示，在PC/
43、XT机中未用。A2A0地址信号输入，参加INS8250内部译码，一般接系统地址总线A2A0.ADS地址选通信号输入。当ADS=0时选通上述片选和地址输入信号；当ADS=1时INS8250锁存以上信号，以保证内部稳定译码。在PC/XT机中，此信号固定接地。DISTR和DISTR数据输入选通信号，二者作用相同，但有效极性相反。在芯片选中时，或者DISTR=1,或者DISTR=0，系统对芯片进行读操作。DOST和DOST与面类似，当二者之一有效时，系统写入本片。在PC/XT机中DISTR接IOR,DOSTR接IOW而DOSTR和DOSTR都接地未用。DDIS驱动器禁止信号输出，高电平有效。当系统读I
44、NS8250时，DDIS=0（接触禁止），其他时间始终为高电平（禁止驱动）。因此若芯片向系统传送数据的通道上有三态驱动器，可用此信号来作其控制信号，平时禁止INS8250干扰系统数据总线。PC/XTT机中将此信号悬空未用。MR主复位信号输入，高电平有效。一般接系统复位信号RESET，用以复位芯片内部寄存器及有关信号，如表9-3所列。表中未列出的数据发送寄存器，数据接受寄存器及除数寄存器不受复位信号影响。INTRPT中断请求信号输出高电位有效，INS8250内部的中断控制电路在条件满足时对系统发出中断请求。在PC/XT机中，INTRPT输出后还要经过OUT2信号控制，只有OUT2=0时，才能最终
45、对系统形成中断请求。1外部通信设备的引脚信号1Sout串行数据输入。接受的串行数据从此进入INS8250.以上两个数据信号分别和RS-232C标准中的TXD几RXD对应。由于计算机内部使用正逻辑而RS-232C使用负逻辑，中间加进了反相驱动器 INS8250内部寄存器的复位，如表3-1所示表3-1 INS8250内部寄存器的复位寄存器或信号复位控制复位结果中断允许寄存器中断识别寄存器线路控制寄存器线路状态寄存器MODEM控制寄存器MODEM状态寄存器MRMRMRMRMRMRD7D0全为零D0=1,其余全为零全为零D5=D6=0,其余全为1全为零D3D0为零，其余取决于输入中断识别寄存器的D2D0三位的状态110100010000MR或读线路状态寄存器MR或读接受寄存器MR或写
