CN203933593U - 半双工rs-485隔离通讯电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种半双工RS-485隔离通讯电路，其包括：第一RS-485收发模块、第二RS-485收发模块和隔离控制模块，其中，第一RS-485收发模块用于实现RS-485信号与RS-232信号之间的转换，第二RS-485收发模块用于实现与所述第一RS-485收发模块所进行的信号转换相逆的信号转换，隔离控制模块连接在所述第一RS-485收发模块和第二RS-485收发模块之间以控制第一RS-485收发模块和第二RS-485收发模块的收发状态并对第一RS-485收发模块和第二RS-485收发模块的信号进行隔离传输。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种隔离通讯电路，更具体地涉及一种半双工RS-485隔离通讯电路。
背景技术
RS-485是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口，其被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准。在强干扰环境下，通常采用半双工通信方式及隔离RS-485的方法来提高系统的抗干扰能力，因此，在通讯电路中，例如在上位机和DSP之间的数据通讯传输中通常需要采用半双工RS-485隔离通讯电路来实现RS-485信号的隔离通讯。
现有的半双工RS-485隔离通讯电路通常是单独采用RS-485隔离型收发器来进行信号隔离通讯，在该隔离通讯过程中，RS-485隔离型收发器接收到的是RS-485信号，而隔离后发送的却不是RS-485信号，采用该隔离通讯方式虽然可达到隔离的效果，但却不能满足真正意义上的RS-485信号的隔离要求，也即输入和输出均为RS-485信号。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能满足输入和输出均为RS-485信号的半双工RS-485隔离通讯电路以实现真正意义上的RS-485信号的隔离通讯。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种半双工RS-485隔离通讯电路， 其包括第一RS-485收发模块、第二RS-485收发模块和隔离控制模块；其中，第一RS-485收发模块用于实现RS-485信号与RS-232信号之间的转换，第二RS-485收发模块用于实现与所述第一RS-485收发模块所进行的信号转换相逆的信号转换，隔离控制模块连接在所述第一RS-485收发模块和第二RS-485收发模块之间以控制所述第一RS-485收发模块和第二RS-485收发模块的收发状态并对所述第一RS-485收发模块和所述第二RS-485收发模块的信号进行隔离传输。
其进一步技术方案为：所述第一RS-485收发模块包括第一RS-485收发器，所述第二RS-485收发模块包括第二RS-485收发器，所述第一RS-485收发器和第二RS-485收发器均设有数据输入/输出口AB、数据发送端RO、数据接收端DI、第一使能端DE和第二使能端。
其进一步技术方案为：所述隔离控制模块包括第一隔离单元、第二隔离单元、第一逻辑单元及第二逻辑单元；其中，第一隔离单元的输入端与所述第一RS-485收发器的数据发射端RO相连且其输出端与所述第二RS-485收发器的数据接收端DI相连，用于实现从所述第一RS-485收发器到所述第二RS-485收发器的通讯信号的隔离传输；第二隔离单元的输入端与所述第二RS-485收发器的数据发射端RO相连且其输出端与所述第一RS-485收发器的数据接收端DI相连，用于实现从所述第二RS-485收发器到所述第一RS-485收发器的通讯信号的隔离传输；第一逻辑单元的输入端与所述第一隔离单元的输出端相连且其输出端与所述第二RS-485收发器的第一使能端DE和第二使能端相连，用于根据所述第一隔离单元的输出信号来控制所述第二RS-485收发器的收发状态；第二逻辑单元的输入端与所述第二隔离单元的输出端相连且其输出端与所述第一RS-485收发器的第一使能端DE和第二使能端相连，用于根据所述第一隔离 单元的输出信号来控制所述第二RS-485收发器的收发状态。
其进一步技术方案为：所述第一RS-485收发模块还包括上拉电路R4和下拉电阻R3，所述第一RS-485收发器的数据输入/输出口AB由A引脚和B引脚组成，所述上拉电阻R4一端与该数据输入/输出口AB的A引脚相连，另一端连接高电平，所述下拉电阻R3一端与该数据输入/输出口AB的B引脚相连，另一端连接低电平；所述第二RS-485收发模块还包括上拉电路R2和下拉电阻R1，所述第二RS-485收发器的数据输入/输出口AB由A引脚和B引脚组成，所述上拉电阻R2一端与该数据输入/输出口AB的A引脚相连，另一端连接高电平，所述下拉电阻R1一端与该数据输入/输出口AB的B引脚相连，另一端连接低电平。
其进一步技术方案为：所述第一隔离单元包括光耦合器PC1、限流电阻R8及上拉电阻R9，所述光耦合器PC1的Anode引脚通过限流电阻R8与所述第一RS-485收发器的数据发送端RO相连，所述光耦合器PC1的V0引脚与第二RS-485收发器的数据接收端DI相连，所述上拉电阻R9一端与第一RS-485收发器的数据发送端RO相连，另一端连接高电平；所述第二隔离单元包括光耦合器PC2、限流电阻R5及上拉电阻R10，所述光耦合器PC2的Anode引脚通过限流电阻R5与所述第二RS-485收发器的数据发送端RO相连，所述光耦合器PC2的V0引脚与第一RS-485收发器的数据接收端DI相连，所述上拉电阻R10一端与第二RS-485收发器的数据发送端RO相连，另一端连接高电平。
其进一步技术方案为：所述第一逻辑单元包括单个反相器U4，所述反相器U4的输入端与所述光耦合器PC1的V0引脚相连，其输出端同时与所述第二RS-485收发器的第一使能端DE和第二使能端相连；所述第二逻辑单元包括单个反相器U3，所述反相器U3的输入端与所述光耦合器PC2的V0引脚相连， 其输出端同时与所述第一RS-485收发器的第一使能端DE和第二使能端相连。
其进一步技术方案为：所述反相器U3的输入端通过电阻R12与所述光耦合器PC2的V0引脚相连，且通过电容C2接地；所述反相器U4的输入端通过电阻R11与光耦合器PC1的V0引脚相连，且通过电容C1接地。
与现有技术相比，本实用新型半双工RS-485隔离通讯电路采用隔离控制模块来控制两RS-485收发模块的接收和发送动作，其中一个RS-485收发模块将接收到的RS-485信号转换成RS-232信号，RS-232信号经过隔离控制模块进行隔离传输到另一个RS-485收发模块，该RS-485收发模块再将RS-232信号转换成RS-485信号而输出，实现了稳定的真正意义上的RS-485隔离通讯。
通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。
附图说明
图1是本实用新型半双工RS-485隔离通讯电路的方框原理图；
图2是本实用新型半双工RS-485隔离通讯电路一具体实施例的方框原理图；
图3是图2所示半双工RS-485隔离通讯电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型 中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参照图1，本实用新型半双工RS-485隔离通讯电路10包括第一RS-485收发模块11、第二RS-485收发模块12和隔离控制模块13。其中，第一RS-485收发模块11用于实现RS-485信号与RS-232信号之间的转换；第二RS-485收发模块12与第一RS-485收发模块11相配合，用于实现与所述第一RS-485收发模块11所进行的信号转换相逆的信号转换；隔离控制模块13连接在第一RS-485收发模块11和第二RS-485收发模块12之间以控制所述第一RS-485收发模块11和第二RS-485收发模块12的收发状态并对所述第一RS-485收发模块11和所述第二RS-485收发模块12的信号进行隔离传输。
在上述电路中，由于采用隔离控制模块来控制两RS-485收发模块的接收和发送动作，其中一个RS-485收发模块将接收到的RS-485信号转换成RS-232信号，RS-232信号经过隔离控制模块进行隔离传输到另一个RS-485收发模块，该RS-485收发模块再将RS-232信号转换成RS-485信号而输出，从而使得输入和输出均为RS-485信号，实现了稳定的真正意义上的RS-485隔离通讯。
图2和图3展示了本实用新型半双工RS-485隔离通讯电路10的一具体实施例。
参照图2，在本实施例中，第一RS-485收发模块11包括第一RS-485收发器111，第二RS-485收发模块12包括第二RS-485收发器121，所述第一RS-485收发器111和第二RS-485收发器121均设有数据输入/输出口AB、数据发送端RO、数据接收端DI、第一使能端DE和第二使能端。其中，第一RS-485收发器111的数据输入/输出口AB用于与上位机进行通信，第二RS-485收发器121的数据输入/输出口AB用于与下位机例如DSP模块进行通信，当然，将第二 RS-485收发器121的数据输入/输出口AB用于与上位机进行通信而第一RS-485收发器111的数据输入/输出口AB用于与下位机例如DSP模块进行通信也可实现相同功能。第一RS-485收发器111的第一使能端DE高电平有效，当该第一使能端DE有效时，第一RS-485收发器111处于发送状态，此时信号可从其数据接收端DI向其数据输入/输出口AB传输；其第二使能端低电平有效，当该第二使能端有效时，第一RS-485收发器111处于接收状态，此时信号可从其数据输入/输出口AB向其数据发送端RO传输。同样地，第二RS-485收发器121的第一使能端DE和第二使能端也具有上述的特点及功能。
隔离控制模块13包括第一隔离单元131、第二隔离单元132、第一逻辑单元133和第二逻辑单元134。其中，第一隔离单元131的输入端、输出端分别与第一RS-485收发器111的数据发射端RO、第二RS-485收发器121的数据接收端DI相连，其用于实现从所述第一RS-485收发器111到所述第二RS-485收发器121的通讯信号的隔离传输；第二隔离单元132的输入端、输出端分别与第二RS-485收发器121的数据发射端RO、第一RS-485收发器111的数据接收端DI相连，其用于实现从所述第二RS-485收发器121到所述第一RS-485收发器111的通讯信号的隔离传输；第一逻辑单元133的输入端与第一隔离单元131的输出端相连，第一逻辑单元133的输出端同时与第二RS-485收发器121的第一使能端DE和第二使能端相连，其用于根据第一隔离单元131的输出信号来控制第二RS-485收发器121的收发状态；第二逻辑单元134的输入端与所述第二隔离单元132的输出端相连，第二逻辑单元134的输出端同时与所述第一RS-485收发器111的第一使能端DE和第二使能端相连，其用于根据所述第一隔离单元131的输出信号来控制所述第二RS-485收发器121的收发状态。
参照图3，在本实施例中，第一RS-485收发器111和第二RS-485收发器 121分别采用RS-485收发器U1和RS-485收发器U2来实现，而RS-485收发器U1和RS-485收发器U2均可采用具有RS485收发功能的不同型号的芯片来实现，例如采用ADM483E、ADM2483或是MAX1487等芯片来实现，本实施例中以RS-485收发器U1和RS-485收发器U2均采用ADM483E为例进行说明。在本实施例中，RS-485收发器U1的数据输入/输出口AB由A引脚和B引脚组成，其A引脚与上拉电阻R4的一端相连，该上拉电阻R4的另一端连接高电平，其B引脚与下拉电阻R3的一端相连，该下拉电阻R3的另一端连接低电平；RS-485收发器U2的数据输入/输出口AB也由A引脚和B引脚组成，其A引脚与上拉电阻R2的一端相连，该上拉电阻R2的另一端连接高电平，其B引脚与下拉电阻R1的一端相连，该下拉电阻R1的另一端连接低电平。
第一隔离单元131主要由光耦合器PC1组成，而为了保障光耦合器PC1的性能，本实施例的第一隔离单元131还包括限流电阻R8、上拉电阻R9和上拉电阻R6。其中，光耦合器PC1的Anode引脚通过限流电阻R8与RS-485收发器U1的数据发送端RO相连，而其V0引脚与RS-485收发器U2的数据接收端DI相连；上拉电阻R9一端与RS-485收发器U1的数据发送端RO相连，另一端连接高电平；上拉电阻R6一端与光耦合器PC1的VDD引脚相连，另一端连接高电平。第一逻辑单元133包括单个反相器U4，也即，该第一逻辑单元133中的反相器数量只有一个，该反相器U4的输入端与光耦合器PC1的V0引脚相连，反相器U4的输出端同时与RS-485收发器U2的第一使能端DE和第二使能端相连。
第二隔离单元132主要由光耦合器PC2组成，而为了保障光耦合器PC2的性能，本实施例的第二隔离单元132还包括限流电阻R5、上拉电阻R10和上拉电阻R7。其中，光耦合器PC2的Anode引脚通过限流电阻R5与RS-485收发 器U2的数据发送端RO相连，其V0引脚与RS-485收发器U1的数据接收端DI相连；上拉电阻R10一端与RS-485收发器U2的数据发送端RO相连，另一端连接高电平；上拉电阻R7一端与光耦合器PC1的VDD引脚相连，另一端连接高电平。所述第二逻辑单元134包括单个反相器U3，也即，该第二逻辑单元134中的反相器数量只有一个，该反相器U3的输入端与所述光耦合器PC2的V0引脚相连，反相器U3的输出端同时与所述RS-485收发器U1的第一使能端DE和第二使能端相连。
为了改善电路性能，第一逻辑单元133还包括电阻R11和电容C1，电阻R11一端与反相器U4的输入端相连，另一端与光耦合器PC1的V0引脚相连，电容C1一端与反相器U4的输入端相连，另一端接地，电阻R11和电容C1组成RC电路以提供滤波作用。同样地，第二逻辑单元134还包括电阻R12和电容C2，电阻R12一端与反相器U3的输入端相连，另一端与光耦合器PC2的V0引脚相连，电容C2一端与反相器U3的输入端相连，另一端接地，电阻R12和电容C2组成RC电路以提供滤波作用。
基于上述电路设计，本实施例半双工RS-485隔离通讯电路的工作原理如下所述：
当电路处于初始状态时，光耦合器PC2的Anode引脚在上拉电阻R10的作用下处于高电平，其V0引脚输出高电平，反相器U3的输入端为高电平，其输出端为低电平，RS-485收发器U1的第二使能端有效，其第一使能端DE无效，因此，RS-485收发器U1处于接收状态以接收来自上位机的信号；同理，光耦合器PC1的Anode引脚在上拉电阻R9的作用下处于高电平，其V0引脚输出高电平，反相器U4的输入端为高电平，其输出端为低电平，RS-485收发器U2的第二使能端有效，其第一使能端DE无效，因此，RS-485收发器U2也 处于接收状态以接收来自下位机例如DSP的信号。
当信号由上位机向下位机例如DSP模块传送时，假如RS-485收发器U1的A引脚的电平高于B引脚的电平，则其数据发送端RO为高电平，光耦合器PC1的Anode引脚为高电平，其V0引脚输出高电平，反相器U4的输入端为高电平，其输出端为低电平，RS-485收发器U2的第二使能端有效，其第一使能端DE无效，因此，RS-485收发器U2的数据接收端DI的信号不能传到其A、B引脚，此时，由于上拉电阻R2和下拉电阻R1的作用，RS-485收发器U2的A引脚电平高于其B引脚的电平，从而与RS-485收发器U1的输入信号保持一致，信号得到隔离传输；假如RS-485收发器U1的B引脚的电平高于A引脚的电平，则其数据发送端RO为低电平，光耦合器PC1的Anode引脚为低电平，其V0引脚输出低电平，反相器U4的输入端为低电平，其输出端为高电平，RS-485收发器U2的第二使能端无效，其第一使能端DE有效，此时，RS-485收发器U2的数据接收端DI的低电平信号传到其A、B引脚使得B引脚的电平高于A引脚的电平，从而实现信号的隔离传输。
当信号由下位机例如DSP模块向上位机传送时，假如RS-485收发器U2的A引脚的电平高于B引脚的电平，则其数据发送端RO为高电平，光耦合器PC2的Anode引脚为高电平，其V0引脚输出高电平，反相器U3的输入端为高电平，其输出端为低电平，RS-485收发器U1的第二使能端有效，其第一使能端DE无效，因此，RS-485收发器U1的数据接收端DI的信号不能传到其A、B引脚，此时，由于上拉电阻R4和下拉电阻R3的作用，RS-485收发器U1的A引脚电平高于其B引脚的电平，从而与RS-485收发器U2的输入信号保持一致，信号得到隔离传输；假如RS-485收发器U2的B引脚的电平高于A引脚的电平，则其数据发送端RO为低电平，光耦合器PC2的Anode引脚为低电平，其V0引 脚输出低电平，RS-485收发器U1的数据接收端DI为低电平，反相器U3的输入端为低电平，其输出端为高电平，RS-485收发器U1的第二使能端无效，其第一使能端DE有效，此时，RS-485收发器U1的数据接收端DI的低电平信号传到其A、B引脚使得B引脚的电平高于A引脚的电平，从而实现信号的隔离传输。
如上所述，本实用新型半双工RS-485隔离通讯电路采用隔离控制模块来控制两RS-485收发模块的接收和发送动作，其中一个RS-485收发模块将接收到的RS-485信号转换成RS-232信号，RS-232信号经过隔离控制模块进行隔离传输到另一个RS-485收发模块，该RS-485收发模块再将RS-232信号转换成RS-485信号而输出，实现了稳定的真正意义上的RS-485隔离通讯。其中，隔离控制模块采用了两路隔离控制电路的对称设计，每路隔离控制电路均由单个光耦合器和单个反相器来实现，从而以简单的电路设计实现了RS-485隔离通讯传输，本实用新型采用简单的电路设计不仅可降低电路成本，而且改善了电路的稳定性。
以上结合较佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改。
Claims (7)
1.一种半双工RS-485隔离通讯电路，其特征在于，包括：
第一RS-485收发模块，用于实现RS-485信号与RS-232信号之间的转换；
第二RS-485收发模块，用于实现与所述第一RS-485收发模块所进行的信号转换相逆的信号转换；
隔离控制模块，连接在所述第一RS-485收发模块和第二RS-485收发模块之间以控制所述第一RS-485收发模块和第二RS-485收发模块的收发状态并对所述第一RS-485收发模块和所述第二RS-485收发模块的信号进行隔离传输。
2.根据权利要求1所述的半双工RS-485隔离通讯电路，其特征在于：所述第一RS-485收发模块包括第一RS-485收发器，所述第二RS-485收发模块包括第二RS-485收发器，所述第一RS-485收发器和第二RS-485收发器均设有数据输入/输出口AB、数据发送端RO、数据接收端DI、第一使能端DE和第二使能端。
3.根据权利要求2所述的半双工RS-485隔离通讯电路，其特征在于：所述隔离控制模块包括：
第一隔离单元，该第一隔离单元的输入端与所述第一RS-485收发器的数据发射端RO相连，该第一隔离单元的输出端与所述第二RS-485收发器的数据接收端DI相连，用于实现从所述第一RS-485收发器到所述第二RS-485收发器的通讯信号的隔离传输；
第二隔离单元，该第二隔离单元的输入端与所述第二RS-485收发器的数据发射端RO相连，该第二隔离单元的输出端与所述第一RS-485收发器的数据接 收端DI相连，用于实现从所述第二RS-485收发器到所述第一RS-485收发器的通讯信号的隔离传输；
第一逻辑单元，该第一逻辑单元的输入端与所述第一隔离单元的输出端相连，该第一逻辑单元的输出端同时与所述第二RS-485收发器的第一使能端DE和第二使能端相连，用于根据所述第一隔离单元的输出信号来控制所述第二RS-485收发器的收发状态；以及
第二逻辑单元，该第二逻辑单元的输入端与所述第二隔离单元的输出端相连，该第二逻辑单元的输出端同时与所述第一RS-485收发器的第一使能端DE和第二使能端相连，用于根据所述第一隔离单元的输出信号来控制所述第二RS-485收发器的收发状态。
4.根据权利要求2所述的半双工RS-485隔离通讯电路，其特征在于：
所述第一RS-485收发模块还包括上拉电路R4和下拉电阻R3，所述第一RS-485收发器的数据输入/输出口AB由A引脚和B引脚组成，所述上拉电阻R4一端与该数据输入/输出口AB的A引脚相连，另一端连接高电平，所述下拉电阻R3一端与该数据输入/输出口AB的B引脚相连，另一端连接低电平；
所述第二RS-485收发模块还包括上拉电路R2和下拉电阻R1，所述第二RS-485收发器的数据输入/输出口AB由A引脚和B引脚组成，所述上拉电阻R2一端与该数据输入/输出口AB的A引脚相连，另一端连接高电平，所述下拉电阻R1一端与该数据输入/输出口AB的B引脚相连，另一端连接低电平。
5.根据权利要求3所述的半双工RS-485隔离通讯电路，其特征在于：
所述第一隔离单元包括光耦合器PC1、限流电阻R8及上拉电阻R9，所述 光耦合器PC1的Anode引脚通过限流电阻R8与所述第一RS-485收发器的数据发送端RO相连，所述光耦合器PC1的V0引脚与第二RS-485收发器的数据接收端DI相连，所述上拉电阻R9一端与第一RS-485收发器的数据发送端RO相连，另一端连接高电平；
所述第二隔离单元包括光耦合器PC2、限流电阻R5及上拉电阻R10，所述光耦合器PC2的Anode引脚通过限流电阻R5与所述第二RS-485收发器的数据发送端RO相连，所述光耦合器PC2的V0引脚与第一RS-485收发器的数据接收端DI相连，所述上拉电阻R10一端与第二RS-485收发器的数据发送端RO相连，另一端连接高电平。
6.根据权利要求5所述的半双工RS-485隔离通讯电路，其特征在于：
所述第一逻辑单元包括单个反相器U4，所述反相器U4的输入端与所述光耦合器PC1的V0引脚相连，所述反相器U4的输出端同时与所述第二RS-485收发器的第一使能端DE和第二使能端相连；
所述第二逻辑单元包括单个反相器U3，所述反相器U3的输入端与所述光耦合器PC2的V0引脚相连，所述反相器U3的输出端同时与所述第一RS-485收发器的第一使能端DE和第二使能端相连。
7.根据权利要求6所述的半双工RS-485隔离通讯电路，其特征在于：所述反相器U3的输入端通过电阻R12与所述光耦合器PC2的V0引脚相连，且通过电容C2接地；所述反相器U4的输入端通过电阻R11与光耦合器PC1的V0引脚相连，且通过电容C1接地。
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