یکی از امکاناتی که طراحان آی سی 8051برای آن در نظر گرفته اند امکان ارتباط سریال است.8051 دارای تجهیزات درونساخت برای ارتباط سریال با وسائلی است که در جهان خارج وجود دارد.همگی شما تا حدودی با پورت های سریال در کامپیوتر آشنا هستید
متن کامل مقاله :
تبدیل سطوح ولتاژ TTL و RS232 به یکدیگر
یکی از امکاناتی که طراحان آی سی 8051برای آن در نظر گرفته اند امکان ارتباط سریال است.8051 دارای تجهیزات درونساخت برای ارتباط سریال با وسائلی است که در جهان خارج وجود دارد.همگی شما تا حدودی با پورت های سریال در کامپیوتر آشنا هستید .این پورت ها بانام com در کامپیوتر شناخته می شوند.در این مقاله هدف تشریح یکی از ملزومات ارتباط کامپیوتر با میکرو است هر گونه ابهامی در مورد این مقاله وجود داشت در قسمت نظرات آن را مطرح سازید .
توجه:این مطلب از سری برنامه های آزمایشگاه میکرو کنترلر دانشگاه کردستان است .نویسنده برنامه ناشناس می باشد
قبل از شروع به توضیح برنامه کمی درمورد ارتباط سریال توضیح میدهم.
پورت Com دارای 9 پایه است برای ارتباط سریال کامپیوتر به کار می رود از این 9 پایه 4 پایه برای ارتباط استفاده می شود یکی از پایه ها برای Send و یکی برای Recieve مهمترین پایه ها هستند.
هر عملیاتی که در کامپیوتر استفاده می شود بر اساس یک استاندارد است این استاندارد باعث می شود تا سازندگان مختلف قطعات کامپیوتر علیرغم استفاده از مدارات متفاوت قطعاتی بسازند که با دیگر سیستمها و قطعات دیگر سازگار باشد.در زمینه برق و کامپیوتر این استاندارد ها توسط سازمان جهانی IEEE ( بخوانید آی تریپل ای) استاندارد سازی می شود .
برای ارتباط سریال هم IEEE استانداردی با نام RS232 ایجاد کرده است که نحوه عمل ارتباط سریال را نشان می دهدبه واسطه همین استاندارد ها است که میتوانیم به وسیله کامپیوتر با یک وسیله دیگر همانند 8051 که هیچ شباهتی به کامپیوتر ندارد ارتباط برقرار کنیم .
یاد آوری میکنم که در دنیای دیجیتال و کامپیوتر از منطق دو ارزشی (true -false) استفاده می شود که معادل آن صفرویک است .شبیه سازی این صفر و یک در دنیای واقعی بر اساس سطح ولتاژ صورت می گیرد.
برای مثال در منطق TTL سطح ولتاژ0 تا 2.7 به معنای صفر و سطح ولتاژ 3 تا 5 ولت به معنای یک استفاده می شود.در استاندارد RS232 سطح ولتاژ -12 تا -3 ولت برای منطق یک و سطح ولتاژ 3 تا 12 ولت برای منطق صفر استفاده می شود.
برای مثال اگر بخواهیم که یک بایت داده را از کامپیوتر به 8051 با استفاده از RS232 انتقال دهیم باید در ابتدای انتقال بایت یک بیت داده را به عنوان نشانگر شروع انتقال داده بفرستیم و سپس بایت را به صورت 8 بیت پشت سر هم انتقال دهیم و در پایان هم یک بیت داده را به عنوان پایان داده ارسال کنیم.و این کار را تا اتمام عملیات انجام دهیم.این بایت در پورت سریال کامپیوتر که واسط بین دنیای دیجیتال درون کامپیوتر و دنیای آنالوگ خارج کامپیوتر است باید به سطوح ولتاژ تبدیل شود هر بیت بسته به اینکه صفر باشد یا یک به دو سطح ولتاژ متناظر در استاندارد RS232 نگاشت می شود.
حتما می پرسید که سطح ولتاژ -3 تا 3 بیانگر چه چیزی است ؟این بازه در سطح ولتاژ بیانگر هیچ منطقی نیست .مثلا ولتاژی که برای مثال 2 ولت باشد نادیده گرفته می شود. این بازه به عنوان یک gap یا یک فاصله برای جدا سازی دو منطق صفر یا یک در نظر گرفته شده است . فرض کنید اگر برای صفر -12 تا ولتاژ 0 در نظر گرفته می شد و برای منطق یک 0.1 تا 12 در نظر گرفته می شداحتمال اینکه در اثر افت ولتاژ سیم رابط یک بیت صفر به یک و یا بالعکس تبدیل شود بسیار بالا می بود.اما با 6 ولت (-3 تا 3) به عنوان فاصله این احتمال بسیار کاهش یافته است.
اما در طرف 8051 ، می دانیم که 8051 با سطح ولتاژ TTL عمل می کند یعنی مقدار 0 تا 2.7 را به عنوان صفر و 3 تا 5 ولت را به عنوان یک در نظر می گیرد.اکنون اگر 8051 را مستقیما به پورت Com وصل کنیم مطمئنا IC دچار مشکل خواهد شد( این را از من بپذیرید و یک IC زبان بسته را نسوزانید)با فرستادن اولین بایت تعداد یک بر روی پورت Com ظاهر می شود در Rs232 یک معادل ولتاژی بین -12 تا -3 است و Ic برای ولتاژ های منفی محافظت نشده است در نتیجه سریعا IC داغ می کند و اگر دیرتر بجنبید ....!!!
راه حل مکل بالا را قبلا پیدا کرده اند یک مدار عمل تبدیل سطوح ولتاژ را انجام می دهد.از مدار زیر برای این کار استفاده کنید دو مدار شکل زیر برای فرستنده و گیرنده مورد استفاده قرار می گیرند در صورتی که می خواهید مدارتان فقط فرستنده باشد ار مدار بالایی استفاده کنید.
مدار زیر هم همین کار را انجام می دهد
آقای اصغر چرمین (Asghar Charmin) هم مدار زیر را پیشنهاد کرده اند . تحلیل مدار را به عهده خودتان می گذارم کار زیاد سختی نیست .
خوب این مدار ها در سمت کامپیوتر مورد استفاده قرار می گیرند در شکلها هم کاملا مشخص شده است .
برای میکرو کنترلر هم دو پایه با نامهای TxD و RxD در نظر گرفته شده است .این نکته را فراموش نکنید پایه ی RxD میکروکنترلر باید به پایه ی TxD پورت Com متصل شود .و بر عکس .
این نوع اتصال را در اصطلاح Cross یا ضربدری گویند.