USART在RS232异步串行通信中的电路设计

简介：
本篇文章详细探讨了USART技术在RS232异步串行通信中的应用，并介绍了相关电路的设计与实现方法。 AVR系列单片机都配备有异步串行接口，并且ATmega64具有两个这样的接口。我们知道单片机的电平一般是TTL电平（关于TTL与CMOS等其他电平的区别，我们以后会详细介绍），而计算机的串口则是RS-232标准下的电平。这两种不同的电压等级不能直接连接在一起工作，因此需要一个转换电路来匹配它们之间的差异。 本实例中使用的是MAX232芯片作为这种电平转换器，它能够将TTL和RS-232两种不同类型的信号进行有效互换。ATmega64单片机拥有内置的USART（通用同步异步收发传输器）接口，并且可以利用这个接口与遵循RS-232标准的设备通信。 具体来说，ATmega64是一款基于AVR架构设计的8位微控制器，它包括两个独立的串行端口以支持同时进行多个通信任务。TTL电平在单片机中通常定义为高电平时5V、低电平时0V；而RS-232标准则使用负逻辑表示法，其中逻辑1被指定范围从-15到-3伏特，逻辑0的电压则是+3至+15伏特。由于两种信号类型不兼容，所以需要一个转换器来适配它们。 MAX232芯片内部集成了电荷泵技术以产生所需的正负电压，从而驱动RS-232接口。在构建电路时通常需要用到四个外部电解质电容器，并可能还需要额外的一个连接到电源和地线之间的滤波用的电容。这些电容器分别用于支持MAX232芯片内部的不同功能。 实际应用中推荐使用无极性的1微法拉（uF）电容器，它们为电路提供了必要的驱动能力和响应速度的良好平衡点。下面是一个简单的RS-232串行通信连接方案： 1. ATmega64的TXD引脚与MAX232芯片上的T1输入端相连，而RXD则接至C1输出。 2. MAX232的C2输出端应连到计算机或其它设备的接收接口（通常标记为“RX”），同时将T2输入连接到发送口（一般标识为“TX”）。 3. 用于电平转换的一对1uF电容器分别接在MAX232芯片上，而另外两个同样大小的电容则用来给电源和地线提供稳定的电压。 通过以上设计，ATmega64单片机就能成功实现与使用RS-232标准接口设备之间的数据交换。编程时要注意设置正确的波特率、奇偶校验位等通信参数以确保双方能够正确匹配并进行有效的信息传递。 理解上述内容对于构建可靠的嵌入式系统至关重要，它帮助我们建立稳定的串行通信通道，使单片机能与外部环境顺畅地交互和传输数据。掌握这些知识有助于开发者在各种项目中灵活运用串口技术。