RS485硬件電路設(shè)計(jì)及原理
1.在工業(yè)控制及測(cè)量領(lǐng)域較為常用的網(wǎng)絡(luò)之一就是物理層采用RS-485通信接口所組成的工控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。這種通信接口可以十分方便地將許多設(shè)備組成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)。從目前解決單片機(jī)之間中長(zhǎng)距離通信的諸多方案分析來(lái)看,RS-485總線通信模式由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、通信距離和數(shù)據(jù)傳輸速率適當(dāng)?shù)忍攸c(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于儀器儀表、智能化傳感器集散控制、樓宇控制、監(jiān)控報(bào)警等領(lǐng)域。但RS485總線存在自適應(yīng)、自保護(hù)功能脆弱等缺點(diǎn),如不注意一些細(xì)節(jié)的處理,常出現(xiàn)通信失敗甚至系統(tǒng)癱瘓等故障,因此提高RS-485總線運(yùn)行可靠性至關(guān)重要。
2電路基本原理
某節(jié)點(diǎn)的硬件電路設(shè)計(jì)如圖1所示,在該電路中,使用了一種RS-485接口芯片SN75LBC184,它采用單一電源Vcc,電壓在+3~+5.5 V范圍內(nèi)都能正常工作。與普通的RS-485芯片相比,它不但能抗雷電的沖擊而且能承受高達(dá)8 kV的靜電放電沖擊,片內(nèi)集成4個(gè)瞬時(shí)過(guò)壓保護(hù)管,可承受高達(dá)400 V的瞬態(tài)脈沖電壓。因此,它能顯著提高防止雷電損壞器件的可靠性。對(duì)一些環(huán)境比較惡劣的現(xiàn)場(chǎng),可直接與傳輸線相接而不需要任何外加保護(hù)元件。該芯片還有一個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì),當(dāng)輸入端開(kāi)路時(shí),其輸出為高電平,這樣可保證接收器輸入端電纜有開(kāi)路故障時(shí),不影響系統(tǒng)的正常工作。另外,它的輸入阻抗為RS485標(biāo)準(zhǔn)輸入阻抗的2倍(≥24 kΩ),故可以在總線上連接64個(gè)收發(fā)器。芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)了限斜率驅(qū)動(dòng),使輸出信號(hào)邊沿不會(huì)過(guò)陡,使傳輸線上不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的高頻分量,從而有效扼制電磁干擾。在圖1中,四位一體的光電耦合器TLP521讓單片機(jī)與SN75LBC184之間完全沒(méi)有了電的聯(lián)系,提高了工作的可靠性?;驹頌椋寒?dāng)單片機(jī)P1.6=0時(shí),光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光,光敏三極管導(dǎo)通,輸出高電壓(+5 V),選中RS485接口芯片的DE端,允許發(fā)送。當(dāng)單片機(jī)P1.6=1時(shí),光電耦合器的發(fā)光二極管不發(fā)光,光敏三極管不導(dǎo)通,輸出低電壓(0 V),選中RS485接口芯片的RE端,允許接收。SN75LBC184的R端(接收端)和D端(發(fā)送端)的原理與上述類似。