RS485典型電路分析

ID:117358 · 發(fā)表于 2016-6-5 13:54

今天講解RS485的典型電路。

1RS485簡介
RS485是一種硬件接口或者通訊電路或者串行總線，其信號(hào)是查分信號(hào)，能較好的抑制共模信號(hào)，所以其通訊距離高達(dá)數(shù)千米，所以被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中。RS485有四線制和兩線制之分，四線制是全雙工通信，兩線制是半雙工通信�，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最多的是兩線制，RS485有主從之分，一個(gè)系統(tǒng)中只能有一個(gè)主機(jī)，但是可以有很多個(gè)從機(jī)。主機(jī)定時(shí)輪詢從機(jī)，從機(jī)收到信號(hào)應(yīng)答，從機(jī)之間通過地址區(qū)分。

2RS485硬件電路設(shè)計(jì)思路
在用單片機(jī)設(shè)計(jì)RS485電路的時(shí)候，必須要考慮電平的轉(zhuǎn)換情況，所以有兩個(gè)問題你要有概念：

單片機(jī)的電平是TTL電平；
RS485的電平是以AB兩線之間的壓差定義的；
TTL電平與RS485電平不兼容；

所以在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候，必須想到要電平轉(zhuǎn)換，這也是該電路的設(shè)計(jì)核心，幸好很多半導(dǎo)體公司都替你想好了，所以你只需要選擇一款合適的電平轉(zhuǎn)換芯片就可以了。常用的RS485的電平轉(zhuǎn)換芯片有：MAX3082，SP3485等。這些芯片可以將UART轉(zhuǎn)換為RS485，所以在設(shè)計(jì)RS485電路時(shí)要選擇帶有UART功能的單片機(jī)。
由于是一主多從的系統(tǒng)，所以主機(jī)必須要牢牢把握系統(tǒng)總線的絕對(duì)控制權(quán)。說直白一點(diǎn)就是：總線處于發(fā)送狀態(tài)還是接收狀態(tài)，必須由主機(jī)說了算。這些芯片都有發(fā)送/接收的控制引腳，通過控制這對(duì)引腳就可以控制總線。

上圖就是RS485接口的硬件電路圖，電路很簡單，U4就是電平轉(zhuǎn)換芯片，U4芯片的管腳介紹如下：

1-RO:TTL電平輸出引腳，接單片機(jī)的RXD；
2-RE:收發(fā)控制引腳，接單片機(jī)的IO口；
3-DE:收發(fā)控制引腳，接單片機(jī)的IO口；

由于總線要么處于接收狀態(tài)，要么處于發(fā)送狀態(tài)，所以通常將2、3引腳接在一起。

4-DI:TTL電平輸入引腳，接單片機(jī)的TXD；
5-GND:電源負(fù)引腳；
8-VCC:電源正引腳；
7-B:RS485總線B；
6-A:RS485總線A；

電阻R16將總線B下拉到地，電阻R17將總線A上拉至VCC，這么做的目的是提高電平轉(zhuǎn)換芯片的抗干擾能力，因?yàn)锳\B之間的門限電壓的壓差只有200mV左右，所以很容易受到干擾。
3抗干擾設(shè)計(jì)
由于工業(yè)環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)比較惡劣，干擾因素太多，所以要考慮電路的抗干擾設(shè)計(jì)，以保證通訊的正常穩(wěn)定。

通訊隔離

所謂隔離即將RS485的電源網(wǎng)絡(luò)/信號(hào)與單片機(jī)隔離起來，通常的隔離方案如下圖所示：

將與單片機(jī)與電平轉(zhuǎn)換芯片有3個(gè)腳直接連接：方向控制腳DIR、數(shù)據(jù)發(fā)送腳TXD，數(shù)據(jù)接收腳RXD。將DIR通過光耦的方式隔離，TXD/RXD通過數(shù)字隔離芯片隔離。

限流保護(hù)

防止A/B總線的電流過大將芯片燒壞，可以在A/B總線上串入自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，當(dāng)電流過大時(shí)，保險(xiǎn)絲熔斷，電流恢復(fù)正常時(shí)保險(xiǎn)絲自恢復(fù)。

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