本文簡要介紹了地磅稱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(yīng)采取的保護方法，以方便用戶更好地使用稱重顯示控制器。

1.概述

隨著國民經(jīng)濟和科學技術(shù)的快速發(fā)展，地磅已經(jīng)進人各行各業(yè),得到了快速應(yīng)用和發(fā)展，不再 是單純的稱重計量和貿(mào)易結(jié)算，而是發(fā)展到了含有 稱重的自動控制、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)成本的控制等各個系統(tǒng)， 應(yīng)用范圍和行業(yè)不斷擴大，隨著信息時代的到來,需 要地磅儀表與計算機之間的數(shù)據(jù)通訊越來越多’由 于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在 遠程傳輸時,得到廣泛采用。RS-232接口是串行數(shù) 據(jù)接口標準之一，由電子工業(yè)協(xié)會(EIA)制訂并發(fā) 布。目前RS-232是PC機與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛 的一種串行接口，在稱重顯示控制器中也是最基本 的串行接口，隨著地磅應(yīng)用的普及和應(yīng)用環(huán)境 的差異,稱重顯示器的串口在實際應(yīng)用中損壞的事 情時常發(fā)生’常常會莫明其妙地損壞’給用戶和地磅生產(chǎn)廠家都造成了不小的經(jīng)濟損失，因此有必要進 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 EIA RS-232-C)是 目前最常用的一種串行通訊接口，在稱重顯示控制 器中也得到廣泛應(yīng)用。它是在1970年由美國電子工 業(yè)協(xié)會(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計 算機終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標 準。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通訊設(shè) 備(DCE)之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標準”。 該標準規(guī)定采用一個25個腳的DB25連接器,對連 接器的每個引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定，還對各種信 號的電平加以規(guī)定。

2.1.1接口的信號內(nèi)容

實際上RS-232-C的25條引線中有許多是很 少使用的，在計算機與終端通訊中一般只使用3-9 條引線，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(shè)備的使用說明書。

2.1.2接口的電氣特性

在RS-232~C中任何一條信號線的電壓均為負邏 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(shè)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，即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號地”， 所以采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽 雙絞線。

2.1.4數(shù)據(jù)傳輸距離

誤碼率<4%時達到15米，實際誤碼率允許10% -20%, 15米是比較保守的數(shù)據(jù)。

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

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(zhuǎn)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，波特率為20kbpso

2.2.3接口使用一根信號線和一根信號返回線 而構(gòu)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，實際上也只能用在50米左右。

2.3現(xiàn)在稱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(zhuǎn)換芯片，由TTL電平轉(zhuǎn)換為RS- 232-C電平或由RS-232-C電平轉(zhuǎn)換為TTL電平。

MAXIM公司的MAX202芯片為標準的RS- 232電平轉(zhuǎn)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(nèi)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 個驅(qū)動器和兩個接收器，具有兩組接收和發(fā)送通道， 全部接口電路簡單，可靠性高，實現(xiàn)TTL電平和 Rs-232電平的直接轉(zhuǎn)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。實際應(yīng)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(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和外圍電容連接如下圖 所示.

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

3.串口損壞原因分析

由于串口設(shè)備間收發(fā)信號沒有隔離，來自于通 信線纜的直流電位差,使信號線經(jīng)常受到各種干擾。 串口通信在點對多點的應(yīng)用中，因為串口通信距離 的限制(傳輸距離短一般為15米）,形成了一個易吸 收干擾信號的短距網(wǎng)狀天線。浪涌、雷擊還能通過串 口通信線纜相鄰的電力線、電話線等進入，產(chǎn)生感應(yīng) 電動勢，形成對串口的沖擊。常見造成對串口設(shè)備影 響的原因還有：日光燈、電梯馬達、大型發(fā)動機等重 型設(shè)備的開啟、短路、地電位差、電源切換、靜電釋放 等。

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

通過理論分析和實際案例，總結(jié)出以下造成串 口損壞的原因：

?開、關(guān)機或串口帶電拔插。

?稱重儀表與計算機等接地不良，造成地電位 差過高。

?有較大的靜電放電現(xiàn)象。

?由于走線不合理，在通訊線上感應(yīng)產(chǎn)生較大 的感應(yīng)電動勢，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、關(guān)機的順序,應(yīng)先開外設(shè),后開主 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，插拔時至少有一端是斷電的,否則串口易損 壞。

4.3保證將稱重儀表與計算機等接地良好， 消除地電位差。應(yīng)設(shè)法保證地電位差在IV以內(nèi)， 最好為0V.

4.4注意通訊線的走向，避免通訊線與電力線 特別是帶感性負載、頻繁肩動的電力線人近，以避免 感應(yīng)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’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(yīng)采取以下措施：

4.5.1在稱重顯示控制器內(nèi)增加保護器件,降 低串口損壞幾率?，F(xiàn)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(guī)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)，對通訊線路要隔離， 對電源供電系統(tǒng)也要進行隔離，供電隔離可以采用 例MAX253等專用供電隔離器件，通訊線路可以采 用光電隔離進行隔離,但應(yīng)選用高速器件，由于光電 稱合器是限制接口通訊速率的主要因素。

4.5.3可以外接專用的串口隔離器，現(xiàn)在市場 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)，有的可以實現(xiàn)瞬 間隔離電壓7000V,持續(xù)隔離電壓500V,免電源， 免上電，可帶電插拔,具有9轉(zhuǎn)9、9轉(zhuǎn)25、25轉(zhuǎn)9、 25轉(zhuǎn)25等多種形式,體積小巧,外型美觀,利用這 些串口隔離器可以有效防止稱重顯示控制器串口 的損壞。

5.結(jié)束語

隨著地磅的普及和應(yīng)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(yīng)用，串口通訊的 有效保護引起越來越多的關(guān)注，已經(jīng)形成了不小的 市場,各種保護器件和串口保護器得到廣泛應(yīng)用,為 保證地磅的可靠使用，應(yīng)注意稱重顯示控制器 串口的正確使用和有效保護