RS485典型電路分析

ID:117358 · 發表于 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，其信號是查分信號，能較好的抑制共模信號，所以其通訊距離高達數千米，所以被廣泛的應用在工業現場中。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。現場應用最多的是兩線制，RS485有主從之分，一個系統中只能有一個主機，但是可以有很多個從機。主機定時輪詢從機，從機收到信號應答，從機之間通過地址區分。

2RS485硬件電路設計思路
在用單片機設計RS485電路的時候，必須要考慮電平的轉換情況，所以有兩個問題你要有概念：

單片機的電平是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；

所以在設計電路的時候，必須想到要電平轉換，這也是該電路的設計核心，幸好很多半導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換芯片就可以了。常用的RS485的電平轉換芯片有：MAX3082，SP3485等。這些芯片可以將UART轉換為RS485，所以在設計RS485電路時要選擇帶有UART功能的單片機。
由于是一主多從的系統，所以主機必須要牢牢把握系統總線的絕對控制權。說直白一點就是：總線處于發送狀態還是接收狀態，必須由主機說了算。這些芯片都有發送/接收的控制引腳，通過控制這對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，接單片機的RXD；
2-RE:收發控制引腳，接單片機的IO口；
3-DE:收發控制引腳，接單片機的IO口；

由于總線要么處于接收狀態，要么處于發送狀態，所以通常將2、3引腳接在一起。

4-DI:TTL電平輸入引腳，接單片機的TXD；
5-GND:電源負引腳；
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換芯片的抗干擾能力，因為A\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抗干擾設計
由于工業環境現場比較惡劣，干擾因素太多，所以要考慮電路的抗干擾設計，以保證通訊的正常穩定。

通訊隔離

所謂隔離即將RS485的電源網絡/信號與單片機隔離起來，通常的隔離方案如下圖所示：

將與單片機與電平轉換芯片有3個腳直接連接：方向控制腳DIR、數據發送腳TXD，數據接收腳RXD。將DIR通過光耦的方式隔離，TXD/RXD通過數字隔離芯片隔離。

限流保護

防止A/B總線的電流過大將芯片燒壞，可以在A/B總線上串入自恢復保險絲，當電流過大時，保險絲熔斷，電流恢復正常時保險絲自恢復。

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