本文簡(jiǎn)要介紹了地磅稱(chēng)重顯示控制器串口的基本知識、造成串口損壞的原因 以及應采取的保護方法，以方便用戶(hù)更好地使用稱(chēng)重顯示控制器。

1.概述

隨著(zhù)國民經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，地磅已經(jīng)進(jìn)人各行各業(yè),得到了快速應用和發(fā)展，不再 是單純的稱(chēng)重計量和貿易結算，而是發(fā)展到了含有 稱(chēng)重的自動(dòng)控制、安全保護控制、生產(chǎn)工藝的控制、 產(chǎn)品質(zhì)量的控制以及生產(chǎn)成本的控制等各個(gè)系統， 應用范圍和行業(yè)不斷擴大，隨著(zhù)信息時(shí)代的到來(lái),需 要地磅儀表與計算機之間的數據通訊越來(lái)越多’由 于串行通訊方式具有使用線(xiàn)路少、成本低，特別是在 遠程傳輸時(shí),得到廣泛采用。RS-232接口是串行數 據接口標準之一，由電子工業(yè)協(xié)會(huì )(EIA)制訂并發(fā) 布。目前RS-232是PC機與通信工業(yè)中應用最廣泛 的一種串行接口，在稱(chēng)重顯示控制器中也是最基本 的串行接口，隨著(zhù)地磅應用的普及和應用環(huán)境 的差異,稱(chēng)重顯示器的串口在實(shí)際應用中損壞的事 情時(shí)常發(fā)生’常常會(huì )莫明其妙地損壞’給用戶(hù)和地磅生產(chǎn)廠(chǎng)家都造成了不小的經(jīng)濟損失，因此有必要進(jìn) 行分析和研究,保護串口正常工作，降低損壞程度， 減少經(jīng)濟損失。

2.串口的基本知識

2.1 RS-232-C 接口（又稱(chēng) EIA RS-232-C)是 目前最常用的一種串行通訊接口，在稱(chēng)重顯示控制 器中也得到廣泛應用。它是在1970年由美國電子工 業(yè)協(xié)會(huì )(EIA)聯(lián)合貝爾系統、調制解調器廠(chǎng)家及計 算機終端生產(chǎn)廠(chǎng)家共同制定的用于串行通訊的標 準。它的全名是“數據終端設備(DTE)和數據通訊設 備(DCE)之間串行二進(jìn)制數據交換接口技術(shù)標準”。 該標準規定采用一個(gè)25個(gè)腳的DB25連接器,對連 接器的每個(gè)引腳的信號內容加以規定，還對各種信 號的電平加以規定。

2.1.1接口的信號內容

實(shí)際上RS-232-C的25條引線(xiàn)中有許多是很 少使用的，在計算機與終端通訊中一般只使用3-9 條引線(xiàn)，因此也產(chǎn)生了很多種非標的RS-232-C接 口，有采用9腳的DB9連接器的，也有采用其他方 式的連接，具體要參考設備的使用說(shuō)明書(shū)。

2.1.2接口的電氣特性

在RS-232~C中任何一條信號線(xiàn)的電壓均為負邏 輯關(guān)系。即:邏輯“ 1”, -5—15V;邏輯“0”+5~+15V。 噪聲容限為2V。即要求接收器能識別低至+3V的信 號作為邏輯“0”，高到-3V的信號作為邏輯“ 1 ”。

2.1.3 一些設備與PC機連接的RS-232-C 接口 ’因為不使用對方的傳送控制信號,只需三條 接口線(xiàn)，即“發(fā)送數據”、“接收數據”和“信號地”， 所以采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線(xiàn)采用屏蔽 雙絞線(xiàn)。

2.1.4數據傳輸距離

誤碼率<4%時(shí)達到15米，實(shí)際誤碼率允許10% -20%, 15米是比較保守的數據。

2.2由于RS-232-C接口標準出現較早，難免 有不足之處，主要有以下四點(diǎn)：

2.2.1接口的信號電平值較高,易損壞接口電 路的芯片，又因為與TTL電平不兼容，故需使用電 平轉換電路方能與TTL電路連接。

2.2.2傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20kbpso

2.2.3接口使用一根信號線(xiàn)和一根信號返回線(xiàn) 而構成共地的傳輸形式,這種共地傳輸容易產(chǎn)生共 模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。

2.2.4傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為 15m，實(shí)際上也只能用在50米左右。

2.3現在稱(chēng)重顯示控制器中用到的RS-232-C 接口芯片，主要是MAXIM公司生產(chǎn)的MAX202E和 MAX232E系列轉換芯片，由TTL電平轉換為RS- 232-C電平或由RS-232-C電平轉換為TTL電平。

MAXIM公司的MAX202芯片為標準的RS- 232電平轉換器,符合RS-232通信標準,功耗低,集 成度高，只用單一 5V電源，片內有電壓倍增器和電 壓變換器，輸出RS232需要的±10V電平，每片有兩 個(gè)驅動(dòng)器和兩個(gè)接收器，具有兩組接收和發(fā)送通道， 全部接口電路簡(jiǎn)單，可靠性高，實(shí)現TTL電平和 Rs-232電平的直接轉換。

其管腳圖如下:

該芯片的上半部分是電源變換部分。下半部分 為發(fā)送和接收部分。實(shí)際應用中，T1IN、T2IN和 R10UT、R20UT可分別連接TTL/CM0S電平的51 單片機的串行發(fā)送端TxD和接收端RxD;RlIN、 R2IN和T10UT、T20UT分別連接至RS-232電平的 PC機串行接收端和發(fā)送端。

MAX202內部結構圖和外圍電容連接如下圖 所示.

MAX202E和MAX232E系列轉換芯片均集成 了 ESD保護(通常符合IEC標準)或過(guò)壓保護。這種 保護在上電或掉電情況下都有效，即使是在±15kV ESD沖擊下也不會(huì )引發(fā)鎖定效應.

3.串口損壞原因分析

由于串口設備間收發(fā)信號沒(méi)有隔離，來(lái)自于通 信線(xiàn)纜的直流電位差,使信號線(xiàn)經(jīng)常受到各種干擾。 串口通信在點(diǎn)對多點(diǎn)的應用中，因為串口通信距離 的限制(傳輸距離短一般為15米）,形成了一個(gè)易吸 收干擾信號的短距網(wǎng)狀天線(xiàn)。浪涌、雷擊還能通過(guò)串 口通信線(xiàn)纜相鄰的電力線(xiàn)、電話(huà)線(xiàn)等進(jìn)入，產(chǎn)生感應 電動(dòng)勢，形成對串口的沖擊。常見(jiàn)造成對串口設備影 響的原因還有：日光燈、電梯馬達、大型發(fā)動(dòng)機等重 型設備的開(kāi)啟、短路、地電位差、電源切換、靜電釋放 等。

由于RS-232串口通信線(xiàn)對電壓浪涌特別敏 感，僅幾十伏的小幅瞬變過(guò)程就可以通過(guò)串行端口 造成數據丟失、硬件損壞、系統崩潰。雖然MAX202E 和MAX232E系列轉換芯片可承受±15kVESD保護 (通常符合IEC標準)或過(guò)壓保護,但也不能保證串 口在實(shí)際使用中不損壞。

通過(guò)理論分析和實(shí)際案例，總結出以下造成串 口損壞的原因：

?開(kāi)、關(guān)機或串口帶電拔插。

?稱(chēng)重儀表與計算機等接地不良，造成地電位 差過(guò)高。

?有較大的靜電放電現象。

?由于走線(xiàn)不合理，在通訊線(xiàn)上感應產(chǎn)生較大 的感應電動(dòng)勢，造成串口損壞。

?由于雷擊等外界因素影響，造成串口損壞。

?一端巳損壞的串口造成另一端串口的損壞。

4.串口防護

使用中的防護：

4.1注意開(kāi)、關(guān)機的順序,應先開(kāi)外設,后開(kāi)主 機,關(guān)機正好相反。

4.2嚴禁串口帶電拔插。強烈建議不要帶電插 拔串口，插拔時(shí)至少有一端是斷電的,否則串口易損 壞。

4.3保證將稱(chēng)重儀表與計算機等接地良好， 消除地電位差。應設法保證地電位差在IV以?xún)龋?/span> 最好為0V.

4.4注意通訊線(xiàn)的走向，避免通訊線(xiàn)與電力線(xiàn) 特別是帶感性負載、頻繁肩動(dòng)的電力線(xiàn)人近，以避免 感應電壓對串口通汛的十擾和損壞。

4.5必要吋采用帶屏蔽的雙絞線(xiàn)’以減小外界 對串口的影響。

若采用以上方法還不能有效避免干擾和損壞， 應采取以下措施：

4.5.1在稱(chēng)重顯示控制器內增加保護器件,降 低串口損壞幾率?，F在有很多保護器件，例抗雷擊浪 涌保護器和防靜電保護器，可以選擇合適的規格,得 到最佳的保護效果，可以防止雷擊等浪涌電壓對串 口的損壞。

4.5.2采用串口隔離技術(shù)，對通訊線(xiàn)路要隔離， 對電源供電系統也要進(jìn)行隔離，供電隔離可以采用 例MAX253等專(zhuān)用供電隔離器件，通訊線(xiàn)路可以采 用光電隔離進(jìn)行隔離,但應選用高速器件，由于光電 稱(chēng)合器是限制接口通訊速率的主要因素。

4.5.3可以外接專(zhuān)用的串口隔離器，現在市場(chǎng) 上有很多各種各樣的串口隔離器可以選擇，這些串 口隔離器大多采用光電隔離技術(shù)，有的可以實(shí)現瞬 間隔離電壓7000V,持續隔離電壓500V,免電源， 免上電，可帶電插拔,具有9轉9、9轉25、25轉9、 25轉25等多種形式,體積小巧,外型美觀(guān),利用這 些串口隔離器可以有效防止稱(chēng)重顯示控制器串口 的損壞。

5.結束語(yǔ)

隨著(zhù)地磅的普及和應用行業(yè)的擴大，以及 安裝環(huán)境的差異和低電壓器件的應用，串口通訊的 有效保護引起越來(lái)越多的關(guān)注，已經(jīng)形成了不小的 市場(chǎng),各種保護器件和串口保護器得到廣泛應用,為 保證地磅的可靠使用，應注意稱(chēng)重顯示控制器 串口的正確使用和有效保護