【正文】 瞬態(tài)保護 當(dāng)共模干擾內(nèi)阻很小時上述方法已不能奏效，此時可以考慮將引入干擾的節(jié)點（例如處于惡劣的工作環(huán)境的現(xiàn)場儀表）浮置起來（也就是系統(tǒng)的電路地與機殼或大地隔離），這樣就隔斷了接地環(huán)路，不會形成很大的環(huán)路電流； C、采用隔離接口。筆者認為，可以采取以下三種措施： A、若干擾源內(nèi)阻不是非常小，可以考慮在接地線上加限流電阻限制干擾電流。值得注意的是，這種做法僅對高阻型共模干擾有效，由于干擾源內(nèi)阻大，短接后不會形成很大的接地環(huán)路電流，對于通信不會有很大影響。一條低阻的信號地將兩個接口的工作地連接起來，使共模干擾電壓VGPD被短路。 電磁干擾（EMI）問題 驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如果沒有一個低阻的返回通道（信號地），就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。那么，接收器輸入端的共模電壓就會達到VCM=VOS+VGPD。當(dāng)共模電壓超出此范圍就會影響通信的可靠，直至損壞接口。這種處理方法在某些情況下也可以工作，但給系統(tǒng)埋下了隱患，主要有以下兩方面的問題： 共模干擾問題：的確，RS485接口采用差分方式傳輸信號，并不需要相對于某個參照點來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。有關(guān)RS485網(wǎng)絡(luò)的接地問題很少有資料提及，在設(shè)計者中也存在著很多誤區(qū)，致使通信可靠性降低、接口損壞率較高。 地線與接地 電子系統(tǒng)的接地是一個非常關(guān)鍵而又常常被忽視的問題，接地處理不當(dāng)經(jīng)常會導(dǎo)致不能穩(wěn)定工作甚至危及系統(tǒng)安全。對于收發(fā)控制端DE建議采用MCU引腳通過反相器進行控制，不宜采用MCU引腳直接進行控制，以防止MCU上電時對總線的干擾。為防止干擾信號誤觸發(fā)RO（接收器輸出）產(chǎn)生負跳變，使接收端MCU進入接收狀態(tài)，建議RO外接10kΩ上拉電阻。除上述兩種外還有一種采用二極管的匹配方案，這種方案雖未實現(xiàn)真正的匹配，但它利用二極管的鉗位作用，迅速削弱反射信號達到改善信號質(zhì)量的目的，節(jié)能效果顯著。 總線匹配 總線匹配有兩種方法，一種是加匹配電阻，位于總線兩端的差分端口VA與VB之間應(yīng)跨接120Ω匹配電阻，以減少由于不匹配而引起的反射、吸收噪聲，有效地抑制了噪聲干擾。 總之，發(fā)送和接收控制信號應(yīng)該足夠?qū)?，以保證完整地接收一幀數(shù)據(jù)，任意兩個單機的發(fā)送控制信號在時間上完全分開，避免總線爭端。 為了保證發(fā)送和接收信號的完整和正確，避免總線上信號的碰撞，對總線的使用權(quán)必須進行分配才能避免競爭，連接到總線上的單機，其發(fā)送控制信號在時間上要完全隔離。所以，接收端必須延時大于2位數(shù)據(jù)位的時間（1位數(shù)據(jù)位時間=1/波特率），再作應(yīng)答，否則會發(fā)生總線沖突。但是如果采用較低波特率，如9600，發(fā)送一位數(shù)據(jù)需104μs左右，單靠幾條操作指令的延時遠遠不夠，問題就明顯地暴露出來。如果在這是關(guān)閉發(fā)送控制，勢必造成發(fā)送幀數(shù)據(jù)不完整。 　　在理論上雖然行得通，但在實際聯(lián)調(diào)中卻出現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)時對時錯的現(xiàn)象。控制信號何時為高電平，何時為低電平，一般以單片機的TXC(發(fā)送完成標記)，RXC(接收完成標記)信號作參考。 　　在全雙工通訊過程中，發(fā)送和接收信號分別在不同的物理鏈路上傳輸，發(fā)送端始終為發(fā)送端，接收端始終為接收端，不存在發(fā)送、接收控制信號切換問題。 　　另外，在主從機軟件上也應(yīng)附加若干處理措施，如：上電時或正式通訊之前，對串行口做幾次空操作，清除端口的非法數(shù)據(jù)和命令。在上電復(fù)位時，由于硬件電路穩(wěn)定需要一定的時間，并且單片機各端口復(fù)位后處于高電平狀態(tài)，這樣就會使總線上各個分機處于發(fā)送狀態(tài)，加上上電時各電路的不穩(wěn)定，可能向總線發(fā)送信息。RE*=1，DE=1時，MAX485發(fā)送狀態(tài)；RE*=0，DE=0時，MAX485處于接收狀態(tài)。要做到總線上的設(shè)備在時序上的嚴格配合，必須要遵從以下幾項原則： 　?。?） 復(fù)位時，主從機都應(yīng)該處于接收狀態(tài)。半雙工通訊對主機和從機的發(fā)送和接收時序有嚴格的要求。在任意時刻只允許一臺單機處于發(fā)送狀態(tài)。采用RS－485構(gòu)成的多機通信原理框圖，如圖36所示。圖35 MAX485芯片RS－485方式構(gòu)成的多機通信原理在由單片機構(gòu)成的多機串行通信系統(tǒng)中，一般采用主從式結(jié)構(gòu)：從機不主動發(fā)送命令或數(shù)據(jù)，一切都由主機控制?！　〕Ｓ玫腞S－485總線驅(qū)動芯片有MAX48MAX3080、MAX308SN75176，MAX48MAX3080、MAX3088芯片都有一個發(fā)送器和一個接收器，非常適合作為RS－485總線驅(qū)動芯片，其中MAX3080、MAX3088可以在一條通訊線上連接256只，MAX3088達到10Mbps的通訊速率，下面以MAX485為例介紹其邏輯表。MAX487/MAX1487與其他RS485收發(fā)器的任意組合可以允許32個收發(fā)器或更少的收發(fā)器連接在同一條總線上。另外，MAX48MAX48MAX48MAX48MAX48MAX491以及MAX1487中包含驅(qū)動器使能(DE)與接收器使能(RE)控制引腳，被禁用時，驅(qū)動器或接收器輸出為高阻態(tài)。MAX48MAX48MAX490、 的數(shù)據(jù)速率發(fā)送并接收數(shù)據(jù)；而MAX48MAX48MAX488以及MAX489則用于最高250kbps的數(shù)據(jù)速率。使用MAX488MAX491可以實現(xiàn)全雙工通信，而MAX48MAX48MAX48MAX487與MAX1487則為半雙工應(yīng)用設(shè)計。接收器輸入具有失效保護特性，當(dāng)輸入開路時，可以確保邏輯高電平輸出。所有器件都工作在5V單電源下。這些收發(fā)器在驅(qū)動器禁用的空載或滿載狀態(tài)下，吸取的電源電流在120(A 至500(A 之間。MAX48MAX48MAX488以及MAX489具有限擺率驅(qū)動器，可以減小EMI，并降低由不恰當(dāng)?shù)慕K端匹配電纜引起的反射，實現(xiàn)最高250kbps 的無差錯數(shù)據(jù)傳輸。 在實際應(yīng)用中，為了保證復(fù)位電路可靠地工作，常將RC電路接施密特電路后接入單片機復(fù)位端，特別適合于應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)場干擾大，電壓波動大的工作環(huán)境，如圖34所示的抗干擾復(fù)位電路。這時可在復(fù)位引腳上接一個去耦電容。圖33 80C51復(fù)位電路按鍵手動復(fù)位電路見圖33。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。只要Vcc的上升時間不超過1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。 復(fù)位電路80C51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。 圖32 80C51時鐘電路在設(shè)計印刷電路板時，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。所以本設(shè)計中，振蕩晶體選擇6MHZ,電容選擇65pF。本設(shè)計采用最常用的內(nèi)部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。圖31 80C51單片機最小系統(tǒng) 時鐘電路80C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。(2) 內(nèi)部存儲器容量有限。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計80C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單﹑可靠。1位機在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而8位機在數(shù)據(jù)采集，運算處理方面有明顯的長處。由上可見，80C51單片機的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強等特點。特殊功能寄存器：共有21個，用于對片內(nèi)的個功能的部件進行管理、控制、監(jiān)視?？捎脕磉M行串行通訊，擴展并行I/O口，甚至與多個單片機相連構(gòu)成多機系統(tǒng)，從而使單片機的功能更強且應(yīng)用更廣。定時器/計數(shù)器：片內(nèi)有2個16位的定時器/計數(shù)器， 具有四種工作方式。程序存儲器：由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲器的容量不夠，則需用擴展片外的只讀存儲器，片外最多可外擴至64k字節(jié)。微處理器：該單片機中有一個8位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以進行位變量的處理。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。 80C51單片機硬件結(jié)構(gòu)80C51單片機是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上[2]。第3章 硬件設(shè)計及原理一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內(nèi)部的功能單元，如ROM﹑RAM﹑I/O口﹑定時/記數(shù)器﹑中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計相應(yīng)的電路。而當(dāng)SM2為0時，該從機接收所有發(fā)送來的信息。當(dāng)主機給從機發(fā)送信息時，要根據(jù)發(fā)送信息的性質(zhì)來設(shè)置TB8，發(fā)送地址信號時，設(shè)置TB8=1；發(fā)送數(shù)據(jù)或命令時，設(shè)置TB8=0。其他從機則一直在SM2=1下繼續(xù)自己的工作，不會因為主、從機之間的數(shù)據(jù)通信而被打斷。接收到的地址數(shù)據(jù)與從機地址相等達到為被呼叫從機，該從機將串口控制寄存器SCON中的控制位SM2清為0，去接收主機發(fā)送來的數(shù)據(jù)幀（數(shù)據(jù)幀的第9位為0），此時不管接收到的第9位數(shù)據(jù)是否為1或0，都要產(chǎn)生串口中斷，這就保證了主機與被呼叫從機間的正常數(shù)據(jù)通信。解決的方法是：當(dāng)主機發(fā)送一幀地址信息時，應(yīng)保持這幀數(shù)據(jù)的第9位為1。當(dāng)發(fā)送的是地址信息時，各從機都響應(yīng)串口中斷，接收主機下發(fā)的一幀地址數(shù)據(jù)。利用單片機的串口工作方式方式3可以很好解決上述問題。而未被呼叫的從機則繼續(xù)進行各自的工作。不僅可以實現(xiàn)半雙工通信，而且可以實現(xiàn)全雙工通信。如果降低波特率，傳輸距離還可進一步提高。同時，最大傳輸速率和最大傳輸距離也大大提高。RS485采用平衡發(fā)送和差分接收方式來實現(xiàn)通信：在發(fā)送端TXD將串行口的TTL電平信號轉(zhuǎn)換成差分信號A、B兩路輸出，經(jīng)傳輸后在接收端將差分信號還原成TTL電平信號。一般15米長的雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。理論上,RS485標準最多接入32個設(shè)備(受芯片驅(qū)動能力的影響),可以工作在半雙工或全雙工模式下,最大傳輸距離約為1219米,最大傳輸速率約為10Mbps[