在单片机系统的设计中，经常碰到需要与PC进行通讯的题目。一般单片机都提供有UART接口，而普通PC机也都有1～2个RS-232口，所以，实际使用时经常用RS-232进行单片机与计算机间的通讯。在近间隔通讯中，以零调制三线经济型使用最为广泛。

RS -232标准是广泛使用的串行通讯标准，但使用的电平与TTL和MOS电平完全不同，逻辑“0”至少为+3V，逻辑“1”至少为-3V，而单片机系统则使用TTL电平或MOS电平。因此，需要使用接口电路来实现TTL电平或MOS电平与RS-232电平之间的转换。目前已有现成的接口芯片可供选用，价格低一些的如MC地488（将TTL电平转换为RS-232C标准电平）和MC1489（将RS-232标准电平转换为TTL电平），但MC1488需要± 12V的供电电压。另外，也有很多使用单一的+5V供电芯片可供选择，如MAX2003，但此类芯睡价格不菲，且需要若干外围元件。在对体积和本钱有较严格的要求时，进一步简化接口电路很有必要。

1 一种简单的接口电路

实用中，单片机与PC的通讯通常采用半双工通讯，这时，可以采用一种较简单的接口电路（如图 1所示）。在这种电路中，PC机的RXD上的逻辑高电平（小于-3V）是以“偷电”的方式从本身的TXD端获得。这种电路的工作原理如下：

PC 机TXD真个逻辑电平经T1后变为TTL电平或MOS电平。在单片机TXD端为逻辑低电平时，光耦的发光二极管发光，使得晶体管导通。其集电极的VCC （一般为+5V）加在PC机的RXD端；而在单片机TXD端为逻辑高电平时，光耦的发光二极管不发光，晶体管截止。由于PC机的TXD端在空闲时处于逻辑高电平（小于-3V），因此，这个电平便通过电阻R4加到其RXD端。这样，便实现了TTL电平或MOS电平到RS-232电平的转换。但需要留意的是，由于PC机的RXD和RXD端通过电阻接到了一起，因此有时会出现PC机自发自收的情况，这一点需要在编程时加以处理。

2 电阻值的确定

图1电路中，R1、R2的取值范围较大，一般只要使得T1正常工作在开关状态下即可。R3的取值可按下式进行计算：

R3=(Vcc-VF-Vcs)/IF

其中Vcc是工作电源电压，Vcs是单片机TXD真个低电平电压（一般取0.2V），VF是光耦中的发光二极管导通时的正向压降（一般为1.1V左右），IF是其正常工作电流（一般为10mA）。

R4 取值的合适与否是本电路的关键。取值过小，可能会在单片机发送逻辑低电平时，使PC机的RXD端电平受自身TXD真个影响太大而导致电压过低，从而达不到逻辑低电平的要求而不能正确接收；取值过大，则会在单片机发送逻辑高电平时，PC机RXD端受其输进电阻的影响而不能将自身TXD真个逻辑电平正确传送过来，这样也不能正确接收。实际上，R4的取值受多种因素的影响，其中包括：光耦中晶体管的特性、R2的值、二极管D的特性、PC机RXD真个输进电阻和输进电平、TXD真个输出电阻和输出电同等。而这些因素中，尤以后两乾的影响为甚。

在PC 机系统中，异步通讯适配器以INS8250通讯芯片为核心，再配以可进行电平转换的发送器和接收器电路而组成的。不同种类的PC机由于主板设计的不同，其 RS-232的特性也有差异，特别是RXD真个输进电阻和TXD真个输出电阻相往甚远。因此，若要用计算的方法得到R4的取值，需要了解各种主板的电路设计，这样非常麻烦。但是对各种常见品牌计算机的RS-232口的特性进行测试却是相对简便的。笔者在各种常见品牌的近百台计算机上进行了测试，得到了可以在各种计算机上可正常使用的R4值，具体取值如表1所列。

表1 PC与单片机通讯情况和R4值的关系

测试中，R2取10kΩ，D 采用IN4148，光耦采用TIL117，其发光二极管的工作电流为10mA（推荐值）。改变R4的取值，检查PC能否和单片机系统进行通讯，以及PC机在发送数据时是否被自己接到。实验发现，常用PC机的RS-232口根据外部特性可以分为几大类，现将每一类取一例示于表1中。表中的X1X2X3含义如下：

X1=0表示PC机发送数据时不能通过R4自收。

=1表示PC机发送数据进可以通过R4自收。

X2=0表示PC机发送的数据不能被单片机接收。

=1表示PC机发送的数据可以被单片机接收。

X3=0表示单片机发送的数据不能被PC机接收。

=1表示单片机发送的数据可以被PC机接收。

从表1中可以看出，尽管各种主板特性不同，但都有一段性相同的范围，即R4取12.2kΩ～20kΩ时，PC可以和单片机正常通讯，且PC发送的数据也可以被它自己接收。这样，在设计电路时可以把R4取成15kΩ,从而使得该以与各种PC进行通讯。但需要留意是，当PC由发送转变为接收时，需要清除自发自收的数据。假如PC的通讯程序是用汇编或C语言编写的，只需假读一次以清空接收缓冲器，或者复位线路状态寄存器的D0位即可。假如PC的通讯程序是用WB或VF编写，且使用了通讯控件，那么刚才发送的全部内容都会进进接收缓冲区，这样就需要根据发送的字节数将接收缓冲区中前面相应的内容清除。

3 电路的进一步简化

假如想进一步简化电路，则可用三极管替换光电耦合器，该简化接口电路见图2所示。实验证实，在R4取10kΩ,T2采9015，R3取15kΩ时，该电路仍可正常工作。

4 结论

本文给出的简单接口电路具有本钱低和占用印制版面积小的优点。通过实验测定的元件取值具有广泛的适用性。上述电路在笔者开发的手持式通用秒表器中得到应用。实际应用中与各种品牌近千台PC的通讯皆正确，从而证实了本设计的可靠性。