51單片機(jī)與RS485應(yīng)用電路圖

1、51單片機(jī)與RS485 應(yīng)用電路圖發(fā)布：2010-9-1415:14|作者：來自網(wǎng)絡(luò)| 查看：13次Ki：DTKD ALDPPSEUEWPX2RESETRD師R2U,0OC31D2kQ11 02MfrtDi1BJ 24- 5-BT PCIporopoFDROFOpfi?空J(rèn).4為直了 PLP2.F2P?P2PZP2P2234- 5 ?TIITOP1P1門plEZplpiplINWT11DPl 了P1.34Fl轉(zhuǎn)5PI SHPl.t7PI JQIHTI13 cirnoP3.51514RD171U-GRE3；3DRUPD335D斗?4D5長D0塑in31 禹22丸23AIO24AIL25AI2述朋

2、Z7RH7V10RXDliTXD帥ALgfl31I-Q2knl_1JD*TIL117硼A&LURR D D樂哥甲丘和學(xué)刃hwww.d jcavn coi 以上部分請勿修改！ 提高485總線的可靠性摘 要：就485總線應(yīng)用中易出現(xiàn)的問題，分析了產(chǎn)生的原因并給出解決問題的軟硬件方案和措施。關(guān)鍵詞：RS-485總線、串行異步通信1問題的提出在應(yīng)用系統(tǒng)中,RS-485半雙工異步通信 總線是被各個研發(fā)機(jī)構(gòu)廣泛使用的 數(shù)據(jù)通信總 線,它往往應(yīng)用在集中 控制樞紐與分散控制單元之間。系統(tǒng)簡圖如圖1所示。圖1. RS-485系統(tǒng)示意圖由于實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，往往分散控制單元數(shù)量較多，分布較遠(yuǎn)，現(xiàn)場存在各種干擾，所以

3、通信的可靠性不高，再加上軟硬件設(shè)計的不完善，使得實(shí)際工程應(yīng)用中如何保障RS-485總線的通信的可靠性成為各研發(fā)機(jī)構(gòu)的一塊心病。在使用RS-485總線時，如果簡單地按常規(guī)方式設(shè)計電路，在實(shí)際工程中可能有以下兩個問 題出現(xiàn)。一是通信數(shù)據(jù) 收發(fā)的可靠性問題；二是在多機(jī)通信方式下，一個節(jié)點(diǎn)的故障（如死 機(jī)），往往會使得整個系統(tǒng)的通信框架崩潰，而且給故障的排查帶來困難。針對上述問題，我們對 485總線的軟硬件采取了具體的改進(jìn)措施2硬件電路的設(shè)計現(xiàn)以8031單片機(jī)自帶的異步通信口，外接 75176芯片轉(zhuǎn)換成485總線為例。其中為了 實(shí)現(xiàn)總線與單片機(jī)系統(tǒng)的隔離，在8031的異步通信口與75176之間采用光耦

4、隔離。電 路原理圖如圖2所示。圖2改進(jìn)后的485通信口原理圖充分考慮現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境，在電路設(shè)計中注意了以下三個問題。2.1SN75176485芯片DE控制端的設(shè)計由于應(yīng)用系統(tǒng)中，主機(jī)與分機(jī)相隔較遠(yuǎn)，通信線路的總長度往往超過400米，而分機(jī)系 統(tǒng)上電或復(fù)位又常常不在同一個時刻完成。如果在此時某個75176的DE端電位為“1”那么它的485總線輸出將會處于發(fā)送狀態(tài)，也就是占用了通信總線，這樣其它的分機(jī)就無法與 主機(jī)進(jìn)行通信。這種情況尤其表現(xiàn)在某個分機(jī)出現(xiàn)異常情況下（死機(jī)），會使整個系統(tǒng)通信 崩潰。因此在電路設(shè)計時，應(yīng)保證系統(tǒng)上電復(fù)位時75176的DE端電位為“0”。由于8031在復(fù) 位期間，I/O

5、 口輸出高電平，故圖2電路的接法有效地解決復(fù)位期間分機(jī)皎”總線的問題。2.2隔離光耦電路的參數(shù)選取在應(yīng)用系統(tǒng)中，由于要對現(xiàn)場情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控及響應(yīng)，通信數(shù)據(jù)的波特率往往做得較高（通常都在4800波特以上）。限制通信波特率提高的瓶頸”并不是現(xiàn)場的導(dǎo)線（現(xiàn)場施工一般使用5類非屏蔽的雙絞線），而是在與單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行信號隔離的光耦電路上。此處采用TIL117。電路設(shè)計中可以考慮采用高速光耦，如6N137、6N136 等芯片，也可以優(yōu)化普 通光耦電路參數(shù)的設(shè)計，使之能工作在最佳狀態(tài)。例如：電阻R2、R3如果選取得較大，將會 使光耦的發(fā)光管由截止進(jìn)入飽和變得較慢；如果選取得過小，退出飽和也會很慢，所以這兩

6、只電阻的數(shù)值要精心選取，不同型號的光耦及驅(qū)動電路使得這兩個電阻的數(shù)值略有差異，這一點(diǎn)在電路設(shè)計中要特別慎重，不能隨意，通常可以由實(shí)驗(yàn)來定。2.3 485總線輸出電路部分的設(shè)計輸出電路的設(shè)計要充分考慮到線路上的各種干擾及線路特性阻抗的匹配。由于工程環(huán)境比較復(fù)雜，現(xiàn)場常有各種形式的干擾源，所以485總線的傳輸端一定要加有保護(hù)措施。在電路設(shè)計中采用穩(wěn)壓管 D1、D2組成的吸收回路， 也可以選用能夠抗浪涌的TVS瞬態(tài)雜波抑制器件，或者直接選用能抗雷擊的485芯片（如SN75LBC184 等）?？紤]到線路的特殊情況（如某一臺分機(jī)的485芯片被擊穿短路），為防止總線中其它分機(jī)的通信受到影響，在 75176

7、的485信號輸出端串聯(lián)了兩個 20Q的電阻R10、R11。這樣 本機(jī)的硬件故障就不會使整個總線的通信受到影響。在應(yīng)用系統(tǒng)工程的現(xiàn)場施工中， 由于通信載體是雙絞線， 它的特性阻抗為120Q左右，所以 線路設(shè)計時，在 RS-485網(wǎng)絡(luò)傳輸線的始端和末端各應(yīng)接 1只120Q的匹配電阻（如圖 2 中R8 ），以減少線路上傳輸信號的反射。由于RS-485芯片的特性，接收器的檢測靈敏度為土 200mV，即差分輸入端 VA VB +200mV ，輸出邏輯1 , VA VB 200mV，輸出邏輯0 ;而A、B端電位差的絕對值 小于200mV 時，輸出為不確定。如果在總線上所有發(fā)送器被禁止時，接收器輸出邏輯0,

8、這會誤認(rèn)為通信幀的起始引起工作不正常。解決這個問題的辦法是人為地使A端電位高于B兩端電位，這樣 RXD的電平在485總線不發(fā)送期間（總線懸浮時）呈現(xiàn)唯一的高電平， 8031單片機(jī)就不會被誤中斷而收到亂字符。通過在 485電路的A、B輸出端加接上拉、 下拉電阻R7、R9，即可很好地解決這個問題。3軟件的編程485芯片的軟件編程對產(chǎn)品的可靠性也有很大影響。由于485總線是異步半雙工的通信總線，在某一個時刻，總線只可能呈現(xiàn)一種狀態(tài)，所以這種方式一般適用于主機(jī)對分機(jī)的查詢方式通信，總線上必然有一臺始終處于主機(jī)地位的設(shè)備在巡檢其它的分機(jī)，所以需要制定一套合理的通信協(xié)議來協(xié)調(diào)總線的分時共用。這里采用的是數(shù)

9、據(jù)包通信方式。通信數(shù)據(jù)是成幀成包發(fā)送的，每包數(shù)據(jù)都有引導(dǎo)碼、長度碼、地址碼、命令碼、內(nèi)容、校驗(yàn)碼等部分組成。其中引導(dǎo)碼是用于同步每一包數(shù)據(jù)的引導(dǎo)頭；長度碼是這一包數(shù)據(jù)的總長度； 命令碼是主機(jī)對分機(jī)（或分機(jī)應(yīng)答主機(jī)）的控制命令；地址碼是分機(jī)的本機(jī)地址號；內(nèi)容”是這一包數(shù)據(jù)里的各種信息；校驗(yàn)碼是這一包數(shù)據(jù)的校驗(yàn)標(biāo)志， 可以采用奇偶校驗(yàn)、和校驗(yàn)等不同的方式。在485芯片的通信中，尤其要注意對485控制端DE的軟件編程。為了可靠的工作，在485總線狀態(tài)切換時需要做適當(dāng)延時，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。具體的做法是在數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)下，先 將控制端置“1”延時1ms左右的時間，再發(fā)送有效的數(shù)據(jù)，一包數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后 再延時1ms后，將控制端置 “0”這樣的處理會使總線在狀態(tài)切換時，有一個穩(wěn)定的工作 過程。4結(jié)論經(jīng)過以上的軟硬件共同處理，RS-485總線在應(yīng)用系統(tǒng)工程中的可靠性大大提高，在通常的環(huán)境條件下，24小時連續(xù)開機(jī)，系統(tǒng)的通信始終處于正常狀態(tài)，整機(jī)性能滿足了現(xiàn)場工程但是RS-485總線仍然只是一種常規(guī)的通信總線，它不能夠做總線的自動仲裁，也就是不能夠同時發(fā)送數(shù)據(jù)以避免總線競爭， 所以整個系統(tǒng)的通信效率必然較低， 數(shù)據(jù)的冗余量較大， 對于速度要求高的應(yīng)用場所不適宜用 RS-485總線。同