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液位计RS485通讯问题

点击次数:973 发布时间:2018-11-21

公司技术部门反应近很多厂家咨询关于液位计RS485通讯协议问题,因此决定对RS485通讯协议进行培训。

RS-485 通讯接口电路
      RS-485 接口电路的主要功能是:将来自微处理器的发送信号TX 通过“发送器”转换成通讯网络中的差分信号,也可以将通讯网络中的差分信号通过“接收器”转换成被微处理器接收的RX 信号。任一时刻,RS-485 收发器只能够工作在“接收”或“发送”两种模式之一,因此,必须为RS-485 接口电路增加一个收/发逻辑控制电路。另外,由于应用环境的各不相同,RS-485 接口电路的附加保护措施也是必须重点考虑的环节。下面以选用SP485R 芯片为例,列出RS-485 接口电路中的几种常见电路,并加以说明。

1.基本RS-485 电路
      一个经常被应用到的SP485R芯片的示范电路,可以被直接嵌入实际的RS-485应用电路中。微处理器的标准串行口通过RXD 直接连接SP485R 芯片的RO 引脚,通过TXD直接连接SP485R 芯片的DI 引脚。
     由微处理器输出的R/D 信号直接控制SP485R 芯片的发送器/接收器使能:R/D 信号为“1”,则SP485R 芯片的发送器有效,接收器禁止,此时微处理器可以向RS-485 总线发送数据字节;R/D 信号为“0”,则SP485R 芯片的发送器禁止,接收器有效,此时微处理器可以接收来自RS-485 总线的数据字节。此电路中,任一时刻SP485R 芯片中的“接收器”和“发送器”只能够有1 个处于工作状态。
     连接至A 引脚的上拉电阻R7、连接至B 引脚的下拉电阻R8 用于保证无连接的SP485R芯片处于空闲状态,提供网络失效保护,以提高RS-485 节点与网络的可靠性。R7,R8,R9这三个电阻 要根据实际应用而改变大小,特别在用120欧或更小终端电阻时,R9就不需要了,R7和R8应使用680欧电阻。
    如果将SP485R 连接至微处理器80C51 芯片的UART 串口,则SP485R 芯片的RO 引脚不需要上拉;否则,需要根据实际情况考虑是否在RO 引脚增加1 个大约10K 的上拉电阻。
     SP485R 芯片本身集成了有效的ESD 保护措施。但为了更加可靠地保护RS-485 网络,确保系统安全,我们通常还会额外增加一些保护电路。
      电路图中,钳位于6.8V 的TVS 管V4、V5、V6 都是用来保护RS-485 总线的,避免RS-485总线在受外界干扰时(雷击、浪涌)产生的高压损坏RS-485 收发器。当然,也选择集成的总线保护元件,比如ONSemi 半导体的NUP2105L 器件(SOT-23 封装,集成2 个双向TVS器件),作为SP485R 芯片的附加保护措施。
      另外,电路中的L1、L2、C1、C2 是可选安装元件,用于提高电路的EMI 性能。图中附加的保护电路能够对SP485R 芯片起到良好的保护效果。
2.隔离RS-485 电路
      一个使用光电隔离方式连接的SP485R 芯片的示范电路,可以被直接嵌入实际的RS-485 应用电路中。微处理器的UART 串口的RXD、TXD 通过光电隔离电路连接SP485R 芯片的RO、DI 引脚,控制信号R/D 同样经光电隔离电路去控制SP485R 芯片的DE和/RE 引脚。
      由微处理器输出的R/D 信号通过光电隔离器件控制SP485R 芯片的发送器/接收器使能:R/D 信号为“1”,则SP485R 芯片的DE 和/RE 引脚为“1”,发送器有效,接收器禁止,此时微处理器可以向RS-485 总线发送数据字节;R/D 信号为“0”,则SP485R 芯片的DE和/RE 引脚为“0”,发送器禁止,接收器有效,此时微处理器可以接收来自RS-485 总线的数据字节。任一时刻,SP485R 芯片中的“接收器”和“发送器”只能够有1 个处于工作状态。
      连接至A 引脚的上拉电阻R7、连接至B 引脚的下拉电阻R8 用于保证无连接的SP485R芯片处于空闲状态,提供网络失效保护,以提高RS-485 节点与网络的可靠性。R7,R8,R9这三个电阻 要根据实际应用而改变大小,特别在用120欧或更小终端电阻时,R9就不需要了,R7和R8应使用680欧电阻。
      使用DC-DC 器件可以产生1 组与微处理器电路完全隔离的电源输出,用于向RS-485 收发器电路提供+5V 电源。
      电路中光耦器件的速率将会影响RS-485 电路的通讯速率。图2 中选用了NEC 公司的光耦器件PS2501 芯片,受PS2501 芯片的响应速率影响,这一示范RS-485 接口电路的通讯速率只可保障在19200bps 速率下正常工作;如果需要达到更高的RS-485 通讯速率,则需要选用响应速度更快的光耦器件,比如Agilent 公司的超高速光耦元件。

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