CN106980589A - 一种rs‑485自动收发电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种RS‑485自动收发电路，所述RS‑485自动收发电路包括：RS‑485通信芯片、第一电路和第二电路；其中，所述RS‑485通信芯片的发送信号接收端接地；所述第一电路用于对信号输入端的信号进行反相输出，所述第一电路的信号输出端与所述RS‑485通信芯片的信号发送使能端和信号接收使能端均连接；所述第二电路包括与所述RS‑485通信芯片的A端相连接的上拉电阻，与所述RS‑485通信芯片的B端相连接的下拉电阻。本发明提供的RS‑485自动收发电路，可实现RS‑485通讯自动收发功能，当发送或接收数据的时候，无需单独控制RS‑485芯片的收发模式，节省了控制器的IO口和程序控制过程，节约了控制器IO口资源。

Description

一种RS-485自动收发电路
技术领域
本发明涉及电路技术领域，具体涉及一种RS-485自动收发电路。
背景技术
RS-485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。RS-485使得廉价本地网络以及多支路通信链路的配置成为可能。
RS485总线，在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。RS-485共模输出电压是-7V至+12V之间，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mbps。
普通的RS-485电路，除了“用单片机的RXD引脚连接RS-485芯片的RO引脚、用单片机的TXD引脚连接RS-485芯片的DI引脚”，还会用一个单片机的普通IO引脚连接到RE、DE引脚上，不仅占用一个IO口，还会增加此控制此IO口的软件控制程序。
发明内容
本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供解决以上问题的一种RS-485自动收发电路。
本发明提供了一种RS-485自动收发电路，包括：RS-485通信芯片、第一电路和第二电路；其中，所述RS-485通信芯片的发送信号接收端接地；所述第一电路用于对信号输入端的信号进行反相输出，所述第一电路的信号输出端与所述RS-485通信芯片的信号发送使能端和信号接收使能端均连接；所述第二电路包括与所述RS-485通信芯片的A端相连接的上拉电阻，与所述RS-485通信芯片的B端相连接的下拉电阻。
上述RS-485自动收发电路还具有以下特点：所述第一电路包括第一电阻、第二电阻和NPN三极管，其中，所述第一电阻的一端与所述NPN三极管的集电极相连接，另一端为电源输入端，所述第二电阻的一端与所述NPN三极管的基极相连接，另一端为所述第一电路的信号输入端，所述NPN三极管的发射极接地，所述NPN三极管的集电极为所述第一电路的信号输出端。
上述RS-485自动收发电路还具有以下特点：所述第一电路包括第一电阻、第二电阻和NMOS管，其中，所述第一电阻的一端与所述NMOS管的漏极相连接，另一端为电源输入端，所述第二电阻的一端与所述NMOS管的栅极相连接，另一端为所述第一电路的信号输入端，所述NMOS管的源极接地，所述NMOS管的漏极为所述第一电路的信号输出端。
上述RS-485自动收发电路还具有以下特点：所述RS-485自动收发电路还包括与所述RS-485通信芯片的A端和B端相连接的过压保护电路。
上述RS-485自动收发电路还具有以下特点：所述过压保护电路包括第一稳压二极管、第二稳压二极管和第三稳压二极管，所述第一稳压二极管的一端接地，另一端与所述A端连接，所述第二稳压二极管的一端接地，另一端与所述B端连接，所述第三稳压二极管的一端与所述A端连接，另一端与所述B端连接。
上述RS-485自动收发电路还具有以下特点：所述第一稳压二极管、所述第二稳压二极管和所述第三稳压二极管为双向稳压二极管，所述双向稳压二极管的工作电压范围为6V～12V。
上述RS-485自动收发电路还具有以下特点：所述RS-485自动收发电路还包括限流电阻，所述限流电阻的一端与所述RS-485通信芯片的接收数据输出端相连接。
上述RS-485自动收发电路还具有以下特点：所述RS-485自动收发电路还包括电源旁路电容，所述电源旁路电容的一端与所述RS-485通信芯片的电源输入端相连接，另一端接地。
上述RS-485自动收发电路还具有以下特点：所述RS-485自动收发电路还包括供电电源，所述供电电源的输出端分别与所述RS-485通信芯片的电源端和所述第一电路的电源输入端相连接。
本发明提供的RS-485自动收发电路，可实现RS-485通讯自动收发功能，当发送或接收数据的时候，无需单独控制RS-485芯片的收发模式，节省了控制器的IO口和程序控制过程，与现有技术相比控制方便，价格低廉，节约控制器IO资源。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明的实施例一提供的一种RS-485自动收发电路示意图；
图2是根据本发明提供的发送信号与TTL电平对应关系的示意图；
图3是根据本发明提供的接收信号与TTL电平对应关系的示意图；
图4是根据本发明的实施例二提供的一种RS-485自动收发电路示意图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例一种RS-485自动收发电路。
实施例一
图1是示出根据本发明的实施例一提供的一种RS-485自动收发电路示意图。参照图1，所述RS-485自动收发电路包括：
RS-485通信芯片101、第一电路102和第二电路103；其中，RS-485通信芯片101的发送信号接收端(DI)接地；第一电路102用于对信号输入端的信号进行反相输出，第一电路102的信号输出端与所述RS-485通信芯片101的信号发送使能端(DE)和信号接收使能端(RE)均连接；所述第二电路103包括与所述RS-485通信芯片101的A端相连接的上拉电阻R5，与所述RS-485通信芯片101的B端相连接的下拉电阻R4。
上述第一电路102包括第一电阻R2、第二电阻R3和NPN三极管，其中，第一电阻的R2一端与NPN三极管的集电极相连接，另一端为电源输入端，第二电阻R3的一端与NPN三极管的基极相连接，另一端为第一电路的信号输入端，NPN三极管的发射极接地，NPN三极管的集电极为第一电路的信号输出端。
上述第一电路102内的NPN三极管，还可用NMOS管代替，具体连接方式如下：
包括第一电阻R2、第二电阻R3和NMOS管(图中未示出)，第一电阻的一端与NMOS管的漏极相连接，另一端为电源输入端，第二电阻的一端与NMOS管的栅极相连接，另一端为第一电路的信号输入端，NMOS管的源极接地，NMOS管的漏极为第一电路的信号输出端。
以下详细说明如图1所示的RS-485自动收发电路的原理。
数据发送端(TXD)发送的串行数据以TTL电平的形式从第一电路102输入，高电平代表数据“1”，低电平代表数据“0”，如图2所示，当发送二进制数据01010101时，TXD端的电平随二进制数据的变化而改变。
RS-485通信芯片101的DE端为高电平时，进入发送模式，RS-485通信芯片的RE端为低电平时，进入接收模式。
具体工作过程为：当发送“0”时，TXD端为低电平，三极管不导通，DE端为高电平，进入发送模式，RS-485通信芯片正常输出数据，因为RS-485通信芯片的DI端接地，即DI端接收“0”，所以A端与B端的电压差表现为二进制数据“0”；当发送“1”时，TXD端为高电平，三极管导通，RE端为低电平，进入接收模式，RS-485通信芯片的A端和B端进入高阻状态，因为A端接上拉电阻R5，因此A端为高电平，因为B端接下拉电阻R4，因此B端为低电平，此时A端与B端的电压差表现为二进制数据“1”。
在接收数据的过程中，如图3所示，TXD端一直保持高电平，此时RE端为低电平，RS-485通信芯片为接收模式，然后RS-485通信芯片的接收数据输出端(RO)会输出A端与B端的电压差所表现的二进制数据。
实施例二
图4是示出根据本发明的实施例二提供的一种RS-485自动收发电路示意图，可视为图1所示实施例的一种具体实现方式。
参照图4，RS-485自动收发电路包括RS-485通信芯片U1、第一电路和第二电路；其中，RS-485通信芯片U1的发送信号接收端(DI)接地；第一电路的信号输出端与RS-485通信芯片U1的信号发送使能端(DE)和信号接收使能端(RE)均连接；第二电路103包括与所述RS-485通信芯片U1的A端相连接的上拉电阻R5，与所述RS-485通信芯片U1的B端相连接的下拉电阻R4。
优选地，RS-485通信芯片U1的型号为SP3485，上拉电阻R5和下拉电阻R4的阻值均为4.7kΩ。
进一步地，第一电路用于对信号输入端的信号进行反相输出，包括第一电阻R2、第二电阻R3和NPN三极管Q1，其中，第一电阻R2的一端与NPN三极管Q1的集电极相连接，另一端为电源输入端，第二电阻R2的一端与NPN三极管Q1的基极相连接，另一端为第一电路的信号输入端，NPN三极管Q1的发射极接地，NPN三极管的集电极为第一电路的信号输出端。
优选地，第一电阻R2和第二电阻R3的阻值为4.7kΩ或10kΩ，NPN三极管Q1的型号为LMBT3904。
进一步地，RS-485自动收发电路还包括与RS-485通信芯片U1的A端和B端相连接的过压保护电路。
具体地，过压保护电路包括第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2和第三稳压二极管D3，所述第一稳压二极管D1的一端接地，另一端与所述A端连接，所述第二稳压二极管D2的一端接地，另一端与所述B端连接，所述第三稳压二极管D3的一端与所述A端连接，另一端与所述B端连接。
优选地，第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2和第三稳压二极管D3为双向稳压二极管，型号为SMCJ6.5CA，可以将A端、B端对地的电压以及A端、B端之间的电压，限制在6.5V以内，保护RS-485通信芯片。
进一步地，RS-485自动收发电路还包括限流电阻R1，用于限制RS-485通信芯片的接收数据输出端的电流，防止电流过大对器件造成损害，限流电阻R1的一端与RS-485通信芯片的接收数据输出端相连接，另一端为数据接收端(RXD)。
优选地，限流电阻R1的阻值为以下任一种：330Ω、470Ω、560Ω和1kΩ。
进一步地，RS-485自动收发电路还包括电源旁路电容C1，用于对RS-485通信芯片U1的输入供电电压进行滤波，使RS-485通信芯片U1的供电电压为稳定的直流电压，电源旁路电容C1的一端与RS-485通信芯片U1的电源输入端相连接，另一端接地，在制作印制电路板时，电源旁路电容C1与RS-485通信芯片U1的电源输入端距离在2mm以内。
优选地，电源旁路电容C1的电容值为0.1μF。
RS-485自动收发电路还包括供电电源，供电电源的输出电压为3.3V，分别与RS-485通信芯片的电源端(VCC)和第一电路的电源输入端相连接。
进一步地，RS-485自动收发电路还包括接线端子P1，用于连接通信电缆，其中，接线端子P1的一端接RS-485通信芯片U1的A端，另一端接RS-485通信芯片U1的B端。
综上所述，本发明提供的RS-485自动收发电路，可实现RS-485通讯自动收发功能，当发送或接收数据的时候，无需单独控制RS-485芯片的收发模式，节省了控制器的IO口和程序控制过程，与现有技术相比控制方便，价格低廉，节约控制器IO资源。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各装置/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能装置的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种RS-485自动收发电路，其特征在于，包括：RS-485通信芯片、第一电路和第二电路；其中，所述RS-485通信芯片的发送信号接收端接地；所述第一电路用于对信号输入端的信号进行反相输出，所述第一电路的信号输出端与所述RS-485通信芯片的信号发送使能端和信号接收使能端均连接；所述第二电路包括与所述RS-485通信芯片的A端相连接的上拉电阻，与所述RS-485通信芯片的B端相连接的下拉电阻。
2.如权利要求1所述的RS-485自动收发电路，其特征在于，
所述第一电路包括第一电阻、第二电阻和NPN三极管，其中，所述第一电阻的一端与所述NPN三极管的集电极相连接，另一端为电源输入端，所述第二电阻的一端与所述NPN三极管的基极相连接，另一端为所述第一电路的信号输入端，所述NPN三极管的发射极接地，所述NPN三极管的集电极为所述第一电路的信号输出端。
3.如权利要求1所述的RS-485自动收发电路，其特征在于，
所述第一电路包括第一电阻、第二电阻和NMOS管，其中，所述第一电阻的一端与所述NMOS管的漏极相连接，另一端为电源输入端，所述第二电阻的一端与所述NMOS管的栅极相连接，另一端为所述第一电路的信号输入端，所述NMOS管的源极接地，所述NMOS管的漏极为所述第一电路的信号输出端。
4.如权利要求1所述的RS-485自动收发电路，其特征在于，
所述RS-485自动收发电路还包括与所述RS-485通信芯片的A端和B端相连接的过压保护电路。
5.如权利要求4所述的RS-485自动收发电路，其特征在于，
所述过压保护电路包括第一稳压二极管、第二稳压二极管和第三稳压二极管，所述第一稳压二极管的一端接地，另一端与所述A端连接，所述第二稳压二极管的一端接地，另一端与所述B端连接，所述第三稳压二极管的一端与所述A端连接，另一端与所述B端连接。
6.如权利要求5所述的RS-485自动收发电路，其特征在于，
所述第一稳压二极管、所述第二稳压二极管和所述第三稳压二极管为双向稳压二极管。
7.如权利要求1所述的RS-485自动收发电路，其特征在于，
所述RS-485自动收发电路还包括限流电阻，所述限流电阻的一端与所述RS-485通信芯片的接收数据输出端相连接。
8.如权利要求1所述的RS-485自动收发电路，其特征在于，
所述RS-485自动收发电路还包括电源旁路电容，所述电源旁路电容的一端与所述RS-485通信芯片的电源输入端相连接，另一端接地。
9.如权利要求1所述的RS-485自动收发电路，其特征在于，
所述RS-485自动收发电路还包括供电电源，所述供电电源的输出端分别与所述RS-485通信芯片的电源端和所述第一电路的电源输入端相连接。
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