【文章內(nèi)容簡介】 在傳輸線上相互迭加，嚴(yán)重時(shí)會使通信無法正常進(jìn)行。為解決這一問題，某些芯片的驅(qū)動器設(shè)計(jì)成限斜率方式，使輸出信號邊沿不要過陡，以不致于在傳輸線上產(chǎn)生過多的高頻分量，從而有效地扼制干擾的產(chǎn)生。如MAX48SN75LBC184等都具有此功能。 故障保護(hù)故障保護(hù)技術(shù)是近兩年產(chǎn)生的，一些新的RS485芯片都采用了此項(xiàng)技術(shù)，如SN7527MAX3080~MAX3089。什么是故障保護(hù)，為什么要有故障保護(hù)，如果沒有故障保護(hù)會產(chǎn)生什么后果？眾所周知，RS485接口采用的是一種差分傳輸方式，各節(jié)點(diǎn)之間的通信都是通過一對（半雙工）或兩對（全雙工）雙絞線作為傳輸介質(zhì)。根據(jù)RS485的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，接收器的接收靈敏度為177。200mV，即接收端的差分電壓大于、等于+200mV時(shí)，接收器輸出為高電平；小于、等于200mV時(shí)，接收器輸出為低電平；介于177。200mV之間時(shí)，接收器輸出為不確定狀態(tài)。在總線空閑即傳輸線上所有節(jié)點(diǎn)都為接收狀態(tài)以及在傳輸線開路或短路故障時(shí)，若不采取特殊措施，則接收器可能輸出高電平也可能輸出低電平。一旦某個節(jié)點(diǎn)的接收器產(chǎn)生低電平就會使串行接收器(UART)找不到起始位，從而引起通信異常，解決此類問題的方法有兩種：(1) 使用帶故障保護(hù)的芯片，它會在總線開路、短路和空閑情況下，使接收器的輸出為高電平。確保總線空閑、短路時(shí)接收器輸出高電平是由改變接收器輸入門限來實(shí)現(xiàn)的。例如，MAX3080～MAX 3089輸入靈敏度為50mV/200mV，即差分接收器輸入電壓UAB≥50mV時(shí)，接收器輸出邏輯高電平；如果UAB≤200mV，則輸出邏輯低電平。當(dāng)接收器輸入端總線短路或總線上所有發(fā)送器被禁止時(shí)，接收器差分輸入端為0V，從而使接收器輸出高電平。同理，SN75276的靈敏度為0mV/300mV，因而達(dá)到故障保護(hù)的目的。(2) 若使用不帶故障保護(hù)的芯片，如SN7517MAX1487等時(shí)，可在軟件上作一些處理，從而避免通信異常。即在進(jìn)入正常的數(shù)據(jù)通信之前，由主機(jī)預(yù)先將總線驅(qū)動為大于+200mV，并保持一段時(shí)間，使所有節(jié)點(diǎn)的接收器產(chǎn)生高電平輸出。這樣，在發(fā)出有效數(shù)據(jù)時(shí)，所有接收器能夠正確地接收到起始位，進(jìn)而接收到完整的數(shù)據(jù)。 RS485應(yīng)用設(shè)計(jì) 485芯片DE控制端的設(shè)計(jì) 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(shí)刻完成。如果在此時(shí)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(jì)時(shí)，應(yīng)保證系統(tǒng)上電復(fù)位時(shí)75176的DE端電位為“0”。由于8031在復(fù)位期間，I/O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)“咬”總線的問題。 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(shí)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(jì)中可以考慮采用高速光耦，如6N136N136等芯片，也可以優(yōu)化普通光耦電路參數(shù)的設(shè)計(jì)，使之能工作在最佳狀態(tài)。例如：電阻RR3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(jì)中要特別慎重，不能隨意，通?？梢杂蓪?shí)驗(yàn)來定。 485總線輸出電路部分的設(shè)計(jì) 輸出電路的設(shè)計(jì)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(jì)中采用穩(wěn)壓管DD2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）。 考慮到線路的特殊情況（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的485信號輸出端串聯(lián)了兩個20Ω的電阻RR11。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120Ω左右，所以線路設(shè)計(jì)時(shí)，在RS485網(wǎng)絡(luò)傳輸線的始端和末端各應(yīng)接1只120Ω的匹配電阻（如圖1中 R8），以減少線路上傳輸信號的反射。由于RS485芯片的特性，接收器的檢測靈敏度為177。200mV，即差分輸入端VAVB≥+200mV，輸出邏輯1，VAVB≤200mV，輸出邏輯0；而A、B端電位差的絕對值小于200mV時(shí)，輸出為不確定。如果在總線上所有發(fā)送器被禁止時(shí)，接收器輸出邏輯0，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(shí)）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RR9，即可很好地解決這個問題。 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(shí)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(shí)共用。這里采用的是數(shù)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(shí)需要做適當(dāng)延時(shí)，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(shí)1ms左右的時(shí)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(shí)1ms后，將控制端置“0”。這樣的處理會使總線在狀態(tài)切換時(shí)，有一個穩(wěn)定的工作過程。5 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)采用RS485CAN總線協(xié)議，有主從兩個獨(dú)立系統(tǒng)，所以在硬件設(shè)計(jì)上有兩種框圖，：從機(jī)采用485芯片為串口通信芯片，輔助兩個按鍵判鍵電路構(gòu)成總體的硬件結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)都是采用+5V電源供電，： 總體框圖1 總體框圖2 本設(shè)計(jì)總體框圖 硬件模塊 系統(tǒng)時(shí)鐘電路MCS51單片機(jī)芯片內(nèi)部設(shè)有一個反向放大器所構(gòu)成的振蕩器，XTAL1和XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端，時(shí)鐘可以由內(nèi)部或外部產(chǎn)生。在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)振蕩電路回路。，通常選擇為6MHz，CC4電容值取5pF~30pF，電容的大小可起頻率微調(diào)的作用。 晶振電路 系統(tǒng)復(fù)位電路通過某種方式，使單片機(jī)內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復(fù)位。，在時(shí)鐘電路工作后，在REST端持續(xù)給2個機(jī)器周期（24個振蕩周期）的高電平就可完成復(fù)位操作。 復(fù)位電路 系統(tǒng)報(bào)警電路當(dāng)從機(jī)有呼叫主機(jī)時(shí)，主機(jī)會顯示其從機(jī)號碼，并及時(shí)的采用蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，因單片機(jī)的電壓驅(qū)動蜂鳴器的能力不夠，用三極管進(jìn)行信號發(fā)大，： 系統(tǒng)報(bào)警電路 485多機(jī)通信電路RS485通信協(xié)議要求485芯片一般都處于接受狀態(tài)，這樣可以防止多個總線被占用的情況。而在現(xiàn)實(shí)中每當(dāng)單片機(jī)一復(fù)位時(shí)，單片機(jī)的各個引腳的電壓都變?yōu)槌跏蓟癄顟B(tài)（高電平），從而是485芯片處于發(fā)送狀態(tài)，這樣會出現(xiàn)多個從機(jī)同時(shí)向主機(jī)發(fā)送命令情況，造成總線占有沖突，影響通信正常進(jìn)行。在硬件上加上74LS04反向器，每當(dāng)芯片一復(fù)位各引腳電壓變?yōu)楦唠妷簳r(shí)，通過反向降至低電壓，使芯片處于接受狀態(tài)。74LS04是6非門（反相器）他的工作電壓5V，他的內(nèi)部含有6個s反相器，74LS04的作用就是反相把1變成0，芯片的管腳順序是U字型走向。(1) ： 通信硬件設(shè)計(jì)電路 (2) 系統(tǒng)要顯示256位床號，根據(jù)學(xué)校的現(xiàn)實(shí)情況采用4位共陽的LED數(shù)碼管作為顯示器件。51系列單片機(jī)的P0口沒有上拉電阻，所以在給數(shù)碼管供電時(shí)加上1K的上拉排阻，模塊如圖所示： 通信顯示電路(3) 單片機(jī)控制中心：CPU采用40引腳的89S51為控制核心，并附有ISP六針下載芯方便程序的調(diào)試，在P1口還連接四個LED發(fā)光二極管作為多機(jī)通信的指示燈，： 硬件設(shè)計(jì)電路6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 多機(jī)通信程序設(shè)計(jì)原理在多機(jī)通信時(shí)，TB8可置“1”或者清“0”，與SM2配合使用。當(dāng)SM2=1時(shí)，實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信功能。若接受到的TB8=1，接受內(nèi)容進(jìn)入SBUF，RI置“1”，向CPU發(fā)中斷請求；若RB8=0，RI不置“1”，即不向CPU發(fā)中斷請求。當(dāng)SM2=0時(shí)，不判RB8的狀態(tài)，均向CPU發(fā)送中斷請求。因此，