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

隨著國民經濟和科學技術的快速發展，地磅已經進人各行各業,得到了快速應用和發展，不再 是單純的稱重計量和貿易結算，而是發展到了含有 稱重的自動控制、安全保護控制、生產工藝的控制、 產品質量的控制以及生產成本的控制等各個系統， 應用范圍和行業不斷擴大，隨著信息時代的到來,需 要地磅儀表與計算機之間的數據通訊越來越多’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 據接口標準之一，由電子工業協會(EIA)制訂并發 布。目前RS-232是PC機與通信工業中應用最廣泛 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，隨著地磅應用的普及和應用環境 的差異,稱重顯示器的串口在實際應用中損壞的事 情時常發生’常常會莫明其妙地損壞’給用戶和地磅生產廠家都造成了不小的經濟損失，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 器中也得到廣泛應用。它是在1970年由美國電子工 業協會(EIA)聯合貝爾系統、調制解調器廠家及計 算機終端生產廠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)之間串行二進制數據交換接口技術標準”。 該標準規定采用一個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，即“發送數據”、“接收數據”和“信號地”， 所以采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽 雙絞線。

2.1.4數據傳輸距離

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：

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，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 而構成共地的傳輸形式,這種共地傳輸容易產生共 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 個驅動器和兩個接收器，具有兩組接收和發送通道， 全部接口電路簡單，可靠性高，實現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 為發送和接收部分。實際應用中，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沖擊下也不會引發鎖定效應.

3.串口損壞原因分析

由于串口設備間收發信號沒有隔離，來自于通 信線纜的直流電位差,使信號線經常受到各種干擾。 串口通信在點對多點的應用中，因為串口通信距離 的限制(傳輸距離短一般為15米）,形成了一個易吸 收干擾信號的短距網狀天線。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，產生感應 電動勢，形成對串口的沖擊。常見造成對串口設備影 響的原因還有：日光燈、電梯馬達、大型發動機等重 型設備的開啟、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，總結出以下造成串 口損壞的原因：

?開、關機或串口帶電拔插。

?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象。

?由于走線不合理，在通訊線上感應產生較大 的感應電動勢，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、關機的順序,應先開外設,后開主 機,關機正好相反。

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。應設法保證地電位差在IV以內， 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， 應采取以下措施：

4.5.1在稱重顯示控制器內增加保護器件,降 低串口損壞幾率。現在有很多保護器件，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，對通訊線路要隔離， 對電源供電系統也要進行隔離，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，有的可以實現瞬 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,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.結束語

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