CN204965418U - 一种新型rs-485接口驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型RS-485接口驱动电路，其包括微处理器、RS485通讯芯片以及RS485通讯总线，微处理器的数据接收引脚与RS485通讯芯片的接收器输出端直接连接，RS485通讯芯片的发送器输入端接地，RS-485接口驱动电路进一步包括电平状态切换电路，所述电平状态切换电路包括电阻R13、电阻R14和NPN三极管Q2，NPN三极管Q2的基极通过电阻R14连接于微处理器的数据发送引脚，其发射极接地，其集电极分为二路，一路通过电阻R13连接至电压源，另一路与RS485通讯芯片的接收器输出使能端和发送器输出使能端分别相连。本实用新型将RS485通讯芯片的DI置于低电平，而微处理器的TXD只对接收器输出使能端和发送器输出使能端进行控制，减少I/O口的占用，节省微处理器MCU的资源。
Description
技术领域
本专利涉及通讯接口技术领域，具体涉及一种新型RS-485接口驱动电路。
背景技术
RS-485接口是一种基于平衡发送和差分接收的串行总线，实现网络的物理层连接，具有很强的抗共模干扰能力。
首先对实现RS-485接口电路的RS485通讯芯片的8个管脚做一简单说明：
这里以芯片SN65176B的结构为例(其他RS485通讯芯片例如MAX481、483、485、487以及1487只是管脚编号不同而已)：
RO(第一管脚)：接收器输出端；
/RE(第二管脚)：接收器输出使能端，低电平有效；
DE(第三管脚)：发送器输出使能端，高电平有效；
DI(第四管脚)：发送器输入端；
GND(第五管脚)：接地；
A、B输出端(第六、七管脚)：分别对应连接于RS485通讯总线的两条差分数据传输线；
VCC(第八管脚)：连接电压源。
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，电路如下图1所示：
微处理器(MCU)的标准串行口通过RXD(数据接收管脚)直接连接RS485通讯芯片(芯片U2，例如芯片SN65176B)的RO引脚，通过TXD(数据发送管脚)直接连接RS485通讯芯片的DI引脚，同时微处理器输出的R/D信号直接控制RS485通讯芯片的/RE和DE引脚：R/D信号为“1”，则RS485通讯芯片的发送器有效，接收器禁止，此时微处理器可以向RS-485通讯总线发送数据字节；R/D信号为“0”，则RS485通讯芯片的发送器禁止，接收器有效，此时微处理器可以接收来自RS-485通讯总线的数据字节。此电路中，任一时刻RS485通讯芯片中的“接收器”和“发送器”只能够有1个处于工作状态，为半双工通讯方式。
对于这种情况，现有的一种结构叫RS-485自动换向电路是由串口的TXD信号通过电平状态切换PNP三极管Q1来控制RS485通讯芯片中接收器/发送器的开关切换，如图2所示，PNP三极管Q1的基极通过电阻R9连接于微处理器的TXD引脚，其发射极接地，集电极和RS485通讯芯片的/RE和DE引脚分别连接。
所示电路中，当TXD信号为“1”，即无输入信号时，/RE为低电平，RS485通讯芯片工作在“接收”状态；当TXD为“0”，即有信号输入时，执行发送功能时，来自TXD信号上的有效电平(DE为高电平)将自动禁能接收器，使能发送器，从而将TXD信号发送到RS-485网络。
RS-485接口电路的自动换向功能可以有很多种可实现的不同电路形式，但其基本内容都是由TXD信号来控制RS485通讯芯片中接收器/发送器的开关切换，这种方式下，RS-485接口电路的自动换向功能将占用一部分接口电路的切换时间开销、信号驱动开销，因为这种自动换向电路并不适合所有的RS-485应用。比如，在需要可靠性或高速度长距离，尤其在节点较多、负载重的情况下，不一定能实现稳定的应用。而且，微处理器需要增加一根单独的引脚来控制RS485通讯芯片的收发状态切换，则此时485接口成为专用的接口，不能和串口通用，此应用电路不能方便的接到不同串口上进行使用。
实用新型内容
针对以上不足，本实用新型的目的在于提供一种新型RS-485接口驱动电路，其将RS485通讯芯片的发送器输入端置于低电平，而微处理器的数据发送引脚(TXD)只通过电平状态切换电路对接收器输出使能端和发送器输出使能端进行控制，减少一路IO口的占用，节省微处理器MCU的资源。
为解决上述问题，本实用新型采取的技术方案是：
一种新型RS-485接口驱动电路，其包括微处理器、RS485通讯芯片以及RS485通讯总线，所述微处理器通过RS485通讯芯片与RS485通讯总线连接，所述微处理器的数据接收引脚与RS485通讯芯片的接收器输出端直接连接，所述RS485通讯芯片的发送器输入端接地，所述RS485通讯芯片的A输出端以及B输出端分别连接于RS485通讯总线的两条差分数据传输线；所述RS-485接口驱动电路进一步包括电平状态切换电路，所述电平状态切换电路包括电阻R13、电阻R14和NPN三极管Q2，所述NPN三极管Q2的基极通过电阻R14连接于微处理器的数据发送引脚，其发射极接地，其集电极分为二路，一路通过电阻R13连接至电压源，另一路与RS485通讯芯片的接收器输出使能端和发送器输出使能端分别相连。
在RS485通讯芯片的A输出端与其中一差分数据传输线之间的连线上通过一上拉电阻R3连接至电压源，在RS485通讯芯片的B输出端与另一差分数据传输线之间的连线上通过一上拉电阻R4接地。
所述两条差分数据传输线之间连接一电阻R2。
所述RS485通讯芯片的发送器输入端通过一电阻R1接地。
所述RS485通讯芯片为MAX485、MAX487、MAX491、MAX1487、SN65176B、ISL8483EIBZ-T以及SP485R中的任一种。
本实用新型所阐述的新型RS-485接口驱动电路，与现有技术相比，其有益效果在于：其将RS485通讯芯片的发送器输入端置于低电平，而微处理器的数据发送引脚(TXD)只通过电平状态切换电路对接收器输出使能端和发送器输出使能端进行控制，可以快捷的把RS-485接口电路应用到不同的串口，对微处理器来讲，和其相接的都是串口设备，减少一路I/O口的占用，节省微处理器的资源。可以方便的把RS-485接口电路做成一个模块，插接到不同的串口上。同时，对于***复位期间I/O口为高的微处理器，在复位期间RS-485为接收态，防止总线竞争。
附图说明
附图1为现有RS-485接口驱动电路的原理图；
附图2为现有增加电平状态切换电路的RS-485接口驱动电路原理图；
附图3为本实用新型RS-485接口驱动电路的原理图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型的新型RS-485接口驱动电路做进一步描述，以便于更清楚的理解本实用新型所要求保护的技术思想。
为了更方便RS-485接口电路在不同串口上的使用，同时减少对微处理器MCU的I/O口占用，本实用新型设计一种新型的RS-485接口驱动电路。本实用新型区别于现有技术的显著特征是微处理器MCU的标准串行口通过RXD直接连接RS485通讯芯片的RO引脚，TXD通过三级管反向后与R485的DE/RE引脚相接，RS485通讯芯片的DI引脚直接置于低电平就可以实现：1、发送器有效，接收器禁止，微处理器可以向RS-485总线发送数据字节；2、发送器禁止，接收器有效，微处理器可以接收来自RS-485总线的数据字节。在节省一个I/O口的同时可以方便快捷的应用到不同的串口上，并且此方法不占用接口电路的切换切换时间开销、信号驱动开销，几乎可以应用在所有的RS-485应用电路中。
具体地，请参照图3所示，一种新型RS-485接口驱动电路，其包括微处理器MCU，RS485通讯芯片U1、电平状态切换电路以及RS485通讯总线。其中，微处理器MCU为带串口功能的微处理器，用来实现RS-485应用数据的处理功能，RS485通讯芯片SN65176B实现把串口数据转换为RS-485数据进行传送，输出电路实现RS-485信号的输出功能。
微处理器MCU的数据接收引脚(RXD)与RS485通讯芯片U1的接收器输出端(RO)直接连接，RS485通讯芯片U1的发送器输入端(DI)通过电阻R1接地，RS485通讯芯片U1的A输出端以及B输出端分别连接于RS485通讯总线的差分数据传输线RS485A和RS485B，两条差分数据传输线之间连接一电阻R2。上拉电阻R3的一端连接于电压源VCC，另一端连接至A输出端与差分数据传输线RS485A之间的连线上；下拉电阻R4的一端接地，另一端连接至B输出端与差分数据传输线RS485B之间的连线上。电平状态切换电路包括电阻R13、电阻R14和NPN三极管Q2，NPN三极管Q2的基极通过电阻R14连接于微处理器MCU的数据发送引脚(TXD)，其发射极接地，其集电极分为二路，一路通过电阻R13连接至电压源，另一路与RS485通讯芯片U1的接收器输出使能端和发送器输出使能端分别相连。在此电路中，NPN三极管Q2的开关速度一般在100MHz以上，不会影响到RS485通讯芯片的通讯。
工作原理：以RS485通讯芯片U1采用芯片SN65176B为例，当微处理器MCU的TXD引脚发送TXD信号为1时，三极管Q2导通，三极管Q2集电极对地电压小于1V，/RE和DE均为低电平，根据表1中芯片SN65176B的发送状态真值表，输出端A，B为高阻，此时，芯片SN65176B的接收器有效，而发送器禁止，因A有上拉电阻，B有下拉，在总线上看来，A、B输出端分别输出1和0。当发送TXD为0时，三极管Q2截止，三极管Q2的集电极被上拉到电源，/RE和DE均为高电平，此时，芯片SN65176B的接收器禁止，而发送器有效，芯片SN65176B的发送状态真值表，A、B输出端分别输出0和1。
表1SN65176B发送状态真值表
当需要接收数据时，只需要把TXD引脚发送高电平信号使/RE输出低电平即可，此时差分数据传输线RS485A和RS485B电平由外部端口控制，如表2中芯片SN65176B的发送状态真值表所示，当外部端口输入至差分数据传输线RS485A和RS485B的电压VID大于0.2V或小于-0.2V时，则接收器输出端RO分别输出高电平和低电平，从而实现数据的接收。
表2SN65176B接收状态真值表
| 总线A/B的输入电压 | 接收器输出使能端/RE | 接收器输出端RO |
| VID≥0.2V | 低电平 | 高电平 |
| -0.2V<VID<0.2V | 低电平 | 不确定 |
| VID≤-0.2V | 低电平 | 低电平 |
| 任意 | 高电平 | 高阻 |
| 空载 | 低电平 | 不确定 |
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种新型RS-485接口驱动电路，其包括微处理器、RS485通讯芯片以及RS485通讯总线，所述微处理器通过RS485通讯芯片与RS485通讯总线连接，其特征在于，所述微处理器的数据接收引脚与RS485通讯芯片的接收器输出端直接连接，所述RS485通讯芯片的发送器输入端接地，所述RS485通讯芯片的A输出端以及B输出端分别连接于RS485通讯总线的两条差分数据传输线；所述RS-485接口驱动电路进一步包括电平状态切换电路，所述电平状态切换电路包括电阻R13、电阻R14和NPN三极管Q2，所述NPN三极管Q2的基极通过电阻R14连接于微处理器的数据发送引脚，其发射极接地，其集电极分为二路，一路通过电阻R13连接至电压源，另一路与RS485通讯芯片的接收器输出使能端和发送器输出使能端分别相连。
2.如权利要求1所述的新型RS-485接口驱动电路，其特征在于，在RS485通讯芯片的A输出端与其中一差分数据传输线之间的连线上通过一上拉电阻R3连接至电压源，在RS485通讯芯片的B输出端与另一差分数据传输线之间的连线上通过一上拉电阻R4接地。
3.如权利要求1所述的新型RS-485接口驱动电路，其特征在于，所述两条差分数据传输线之间连接一电阻R2。
4.如权利要求1所述的新型RS-485接口驱动电路，其特征在于，所述RS485通讯芯片的发送器输入端通过一电阻R1接地。
5.如权利要求1所述的新型RS-485接口驱动电路，其特征在于，所述RS485通讯芯片为芯片MAX485、MAX487、MAX491、MAX1487、SN65176B、ISL8483EIBZ-T以及SP485R中的任一种。
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