485通讯设计与实施(应用笔记).doc

485通讯设计与实施 2010年02月16日 ? 单片机系统 ? 共 8227字 ? 字号 小 中 大 ? 暂无评论 总线形式 节点数 标准节点数：32 所谓节点数、即每个rs-485接口芯片的驱动器能驱动多少个标准rs-485负载、根据规定、标准rs-485接口的输入阻抗为≥12kω、相应的标准驱动节点数为32、为适应更多节点的通信场合、有些芯片的输入阻抗设计成1/2负载（≥24kω）、1/4负载（≥48kω）甚至1/8负载（≥96kω）、相应的节点数可增加到64、128和256、下列为常用的一些驱动ic比较：型 号 32个节点：sn75176、sn75276、sn75179、sn75180、max485、max488、max490 64个节点：sn75lbc184 128个节点：max487、max1487 256个节点：max1482、max1483、max3080～max3089 ? ? 硬件设计 485芯片 MAX485 MAX1487，上下拉，串联电阻，双向TVS管接到地 光耦隔离 因为是通讯，速率要跟上，光耦的参数要设置适当 在应用系统中，由于要对现场情况进行实时监控及响应，通信数据的波特率往往做得较?高（通常都在4800波特以上）。限制通信波特率提高的“瓶颈”，并不是现场的导线（现场?施工一般使用5类非屏蔽的双绞线），而是在与单片机系统进行信号隔离的光耦电路上。此?处采用TIL117。电路设计中可以考虑采用高速光耦，如6N137、6N136等芯片，也可以优化普?通光耦电路参数的设计，使之能工作在最佳状态。例如：电阻R2、R3如果选取得较大，将会?使光耦的发光管由截止进入饱和变得较慢；如果选取得过小，退出饱和也会很慢，所以这两?只电阻的数值要精心选取，不同型号的光耦及驱动电路使得这两个电阻的数值略有差异，这?一点在电路设计中要特别慎重，不能随意，通常可以由实验来定。3 485总线输出电路部 ? 瞬态防护 ESD 雷电等 瞬态抑制二极管SMBJ12CA ?SMBJ6.0A 贴片封装 ? 在切换大功率感性负载（电机、变压器、继电器等）、闪电等过程中都会产生幅度很高的瞬态干扰，如果不加以适当防护就会损坏接口。对于这种瞬态干扰可以采用隔离或旁路的方法加以防护。 ? 图5a所示为隔离保护方案。这种方案实际上将瞬态高压转移到隔离接口中的电隔离层上，由于隔离层的高绝缘电阻，不会产生损害性的浪涌电流，起到保护接口的作用。通常采用高频变压器、光耦等元件实现接口的电气隔离，已有器件厂商将所有这些元件集成在一片IC中，使用起来非常简便，如Maxim公司的MAX1480/MAX1490，隔离电压可以到2500V。这种方案的优点是可以承受高电压、持续时间较长的瞬态干扰，实现起来也比较容易，缺点是成本较高。 ? 图5b所示为旁路保护方案。这种方案利用瞬态抑制元件（如TVS、MOV、气体放电管等）将危害性的瞬态能量旁路到大地，优点是成本较低，缺点是保护能力有限，只能保护一定能量以内的瞬态干扰，持续时间不能很长，而且需要有一条良好的连接大地的通道，实现起来比较困难。 ? 实际应用中可以将二者结合起来灵活运用（图5c）。隔离接口对大幅度瞬态干扰进行隔离，而旁路元件保护隔离接口不被过高的瞬态电压击穿。 ? ? 雷击过压防护的必要性由于RS485总线实行长距离传输(1200米以上)，而且其传输线通常暴露于户外，因此极易因为雷击等原因引入过电压。而RS485收发器工作电压较低（5V左右），其本身耐压也非常低（-7V~+12V），一旦过压引入，就会击穿损坏。在有强烈的浪涌能量出现时，甚至可以看到收发器爆裂，线路板焦糊的现象。 ? 在构成RS-485总线网时，采用双绞线作传输线，传输线一般在室外架空或沿电缆沟敷设,所以，在雷雨季节常发生因雷电在传输线上引起瞬变干扰而损坏器件。另外，由于RS-485的网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，即通常采用一条总线将各个节点串接起来，不支持环形或星型网络，因此，雷电引发的瞬变往往导致传输线上的多个RS-485收发器损坏，故防雷措施是RS-485技术实际使用中必须考虑的问题，也是提高系统可靠性一个十分重要的措施。 RS-485接收器差分输入端对“地”的共模电压允许范围为-7到+12V，超过此范围的过压瞬变可能会损坏器件。引起过压瞬变的来源通常是雷电、静电放电、电源系统开关干扰等，例如人体接触芯片的引脚而产生静电放电，其电压可以高达数十千伏，可以使工作中的器件产生闭锁而不能运行或使器件受损；而雷电感应在RS-485传输线上引起的瞬变干扰，其能量更可在瞬间烧毁连接在传输线上的全部器件 ? 目前市场上有一些RS-485芯片通过在内部集成瞬变电压抑制二极管(TVS)来防过压瞬变。TVS的作用原理是当管子两端经