CN211744489U - 一种rs-485通讯电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种RS‑485通讯电路，包括RS‑485通讯芯片、信号隔离电路、第一光耦隔离电路、第二光耦隔离电路和限压电路；所述RS‑485通讯芯片分别与信号隔离电路、第一光耦隔离电路、第二光耦隔离电路和限压电路连接。本实用新型通过SN65LBC184芯片对RS‑485电路进行设计和改进，RS‑485电路更加的稳定、可靠，数据抗干扰能力有更大的提升。
Description
技术领域
本实用新型涉及通讯技术领域，更具体的说是涉及一种RS-485通讯电路。
背景技术
随着科学技术的进步与发展，微型计算机和微机网络技术日益广泛和深入的应用，使得通信技术不断的成熟和完善，从而推动了整个信息社会的快速发展。其中数字信号处理技术的出现改变了信息与信号处理技术的整个面貌，而数据采集作为数字信号处理的必不可少的前期工作，在整个数字系统中起到关键性乃至决定性的作用，其应用已经深入到信号处理的各个领域中。伴随通信技术的改变,接口技术有了迅速的发展，并已成为直接影响微机系统功能和推广应用的关键。
从硬件的角度来看，微机的开发与应用，在很大程度上就是微机接口电路的开发与应用。其中大部分的仪表都带有RS485通讯端口，由于RS-485总线网络结构简单，布线成本低，有较高的性能价格比，且RS-485可带多个负载，只要对程序稍做修改即可实现一台PC机监控多台下位机。目前，在商业POS收款机和考勤机的联网，以及工业集散控制系统等需要多点通信的网络中，应用极为广泛。
由于RS-485能在一对平衡传输线上连接32个发送器/接收器对,RS-485的共线电路结构是在一对平衡传输线的两端都配置终端。电阻，其发送器、接收器、组合收发器可挂在平衡传输线上的任何位置，实现在数据传输中多个驱动器和接收器共用同一传输线的多点应用，这使它在多点通信系统中得到广泛应用。所以通过各种比较，可以看出RS-485是很有发展前途的串行通信接口标准。
综上所述，RS-485具有诸多特点:采用差分信号、通信速率快，最大传输速度可以达到10Mb/s以上、采用的是平衡驱动器和差分接收器的组合，抗干扰能力也大大增加。目前的RS-485通讯方案的工作原理是MCU的接收和发送信号直接与MAX485芯片连接，通过485_DIR控制处于发送还是接收状态，然后经芯片的A、B接口，与总线的RS485相连接，进行数据的发送和接收过程，芯片的VCC直接与+5V相连。但是，此种方案对接收和发送信号无隔离处理，对信号的抗干扰能力较弱，通讯数据容易发生错误，电路通讯可靠性不高问题。除此以外，此RS-485电路设计简单，供电电源DC没有做到隔离处理，容易引起后端连接的电路损坏，对总线的抗干扰能力需要加强。
因此，如何针对一些现有的方案进行升级，使RS-485电路更加的稳定、可靠，数据抗干扰能力有更大的提升，是我们亟待解决的问题。
实用新型内容
针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种RS-485通讯电路，具有总线抗干扰能力强，通讯可靠性高的优点。
本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种RS-485通讯电路，包括RS-485通讯芯片、信号隔离电路、第一光耦隔离电路、第二光耦隔离电路和限压电路；所述信号隔离电路设有信号隔离芯片，用于通过光耦隔离实现信号的隔离传输；所述第一光耦隔离电路和第二光耦隔离电路均设有光耦隔离芯片，用于降低高共模电压；所述限压电路，用于抑制总线的瞬态电压；
所述RS-485通讯芯片的接收器输出端通过第一光耦隔离电路与光耦隔离芯片连接，所述RS-485通讯芯片的驱动器输入端通过第二光耦隔离电路与光耦隔离芯片连接，所述RS-485通讯芯片的接收器输出使能端和驱动器输出使能端并联后通过信号隔离电路与信号隔离芯片连接；所述RS-485通讯芯片与限压电路连接。
进一步，所述第一光耦隔离电路包括：光耦隔离芯片U1、电阻R3、电阻R7、电容C1；
所述光耦隔离芯片U1的二脚串联电阻R3后与5V电源连接；光耦隔离芯片U1的三脚与RS-485通讯芯片的一脚连接；光耦隔离芯片U1的五脚分别与地线和电容C1的一端连接，电容C1的另一端与3.3V电源连接；光耦隔离芯片U1的六脚与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端分别与光耦隔离芯片U1的八脚和3.3V电源连接。
进一步，信号隔离电路包括：信号隔离芯片U2、电阻R1、电阻R4；
所述信号隔离芯片U2的一脚与5V电源连接；信号隔离芯片U2的二脚分别与电阻R4的一端、RS-485通讯芯片的二脚、RS-485通讯芯片的三脚连接，电阻R4的另一端接地；信号隔离芯片U的三脚与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与3.3V电源连接。
进一步，所述第二光耦隔离电路包括：光耦隔离芯片U3、电阻R2、电阻R5和电容C2；
所述光耦隔离芯片U3的二脚与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与3.3V电源连接；光耦隔离芯片U3的五脚分别与地线和电容C2的一端连接，电容C2的另一端与5V电源连接；光耦隔离芯片U3的六脚分别与电阻R5的一端、RS-485通讯芯片的四脚连接；光耦隔离芯片U3的八脚分别与电阻R5的另一端、5V电源连接。
进一步，所述限压电路包括：电阻R6、电阻R8、电阻R9、电阻R10、稳压二极管Z10、稳压二极管Z11、稳压二极管Z12、稳压二极管Z13、接线端子J1；所述RS-485通讯芯片的五脚接地，RS-485通讯芯片的六脚分别与电阻R8的一端、电阻R10的一端连接，电阻R8的另一端与5V电源连接，电阻R10的另一端分别与稳压二极管Z11的阳极、接线端子J1的一脚连接；稳压二极管Z11的阴极与稳压二极管Z10的阴极连接，稳压二极管Z10的阳极接地；RS-485通讯芯片的七脚分别与电阻R6的一端、电阻R9的一端连接，电阻R6的另一端接地，电阻R9的另一端分别与稳压二极管Z12的阳极、接线端子J1的二脚连接，稳压二极管Z12的阴极与稳压二极管Z13的阴极连接，稳压二极管Z13的阳极接地；RS-485通讯芯片的八脚与5V电源连接。
进一步，所述RS-485通讯芯片采用SN65LBC184芯片。
进一步，所述光耦隔离芯片U1和光耦隔离芯片U3均采用HCPL0601光耦隔离芯片，信号隔离芯片U2采用P181光耦隔离芯片，所述接线端子J1采用R29102A接线端子。
对比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型中的电路简单可靠，成本较低，只需要MCU的接收、发送和控制端三个控制信号。
2、本实用新型更加安全可靠，通过稳压二极管将外界总线上存在的浪涌冲击、电源线与485线短路、雷击等潜在危害减小到最低，将总线上的瞬态电压抑制到最低。
3、本实用新型通过芯片和MCU电源实现隔离，避免了高共模电压，提高了系统的安全可靠性。
4、本实用新型采用光耦隔离芯片，保证后端芯片的安全，即使前端电路出现故障也不会影响到后端芯片。
由此可见，本实用新型具有实质性特点和进步。
附图说明
附图1是本实用新型的结构示意图。
附图2是本实用新型的电路结构图。
附图3是本实用新型的隔离电源芯片的电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做出说明。
如图1所示的一种RS-485通讯电路，包括RS-485通讯芯片、信号隔离电路、第一光耦隔离电路、第二光耦隔离电路和限压电路；所述RS-485通讯芯片分别与信号隔离电路、第一光耦隔离电路、第二光耦隔离电路和限压电路连接；所述信号隔离电路，用于通过光耦隔离实现信号的隔离传输；所述第一光耦隔离电路和第二光耦隔离电路，用于保证后端芯片的安全；所述限压电路，用于抑制总线的瞬态电压。
如图2所示，所述第一光耦隔离电路包括：光耦隔离芯片U1、电阻R3、电阻R7、电容C1；所述光耦隔离芯片U1的二脚串联电阻R3后与5V电源连接；光耦隔离芯片U1的三脚与RS-485通讯芯片U4的一脚连接；光耦隔离芯片U1的五脚分别与地线和电容C1的一端连接，电容C1的另一端与3.3V电源连接；光耦隔离芯片U1的六脚与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端分别与光耦隔离芯片U1的八脚和3.3V电源连接。
所述信号隔离电路包括：信号隔离芯片U2、电阻R1、电阻R4；所述信号隔离芯片U2的一脚与5V电源连接；信号隔离芯片U2的二脚分别与电阻R4的一端、RS-485通讯芯片U4的二脚、RS-485通讯芯片U4的三脚连接，电阻R4的另一端接地；信号隔离芯片U的三脚与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与3.3V电源连接。
所述第二光耦隔离电路包括：光耦隔离芯片U3、电阻R2、电阻R5和电容C2；所述光耦隔离芯片U3的二脚与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与3.3V电源连接；光耦隔离芯片U3的五脚分别与地线和电容C2的一端连接，电容C2的另一端与5V电源连接；光耦隔离芯片U3的六脚分别与电阻R5的一端、RS-485通讯芯片U4的四脚连接；光耦隔离芯片U3的八脚分别与电阻R5的另一端、5V电源连接。
所述限压电路包括：电阻R6、电阻R8、电阻R9、电阻R10、稳压二极管Z10、稳压二极管Z11、稳压二极管Z12、稳压二极管Z13、接线端子J1；所述RS-485通讯芯片U4的五脚接地，RS-485通讯芯片U4的六脚分别与电阻R8的一端、电阻R10的一端连接，电阻R8的另一端与5V电源连接，电阻R10的另一端分别与稳压二极管Z11的阳极、接线端子J1的一脚连接；稳压二极管Z11的阴极与稳压二极管Z10的阴极连接，稳压二极管Z10的阳极接地；RS-485通讯芯片U4的七脚分别与电阻R6的一端、电阻R9的一端连接，电阻R6的另一端接地，电阻R9的另一端分别与稳压二极管Z12的阳极、接线端子J1的二脚连接，稳压二极管Z12的阴极与稳压二极管Z13的阴极连接，稳压二极管Z13的阳极接地；RS-485通讯芯片U4的八脚与5V电源连接。
另外，所述RS-485通讯芯片U4采用SN65LBC184芯片。所述光耦隔离芯片U1和光耦隔离芯片U3均采用HCPL0601光耦隔离芯片，信号隔离芯片U2采用P181光耦隔离芯片，所述接线端子J1采用R29102A接线端子。
本实施例提供的一种RS-485通讯电路，包括SN65LBC184芯片、HCPL0601芯片和P181芯片，在SN65LBC184芯片的一侧设有RO接口、RE接口、DE接口和DI接口，在SN65LBC184芯片的另一端设有VCC接口、第一接口、第二接口和GND接口，SN65LBC184芯片的RO接口、DI接口分别与HCPL0601相连接，RE接口与DE接口并联后与P181相连接，第一接口、第二接口分别与RS-485的A、B线相连接。如图3所示，SN65LBC184芯片的VCC通过常用的隔离电源芯片B0505LS-1WR2，将+5V转换为AS+5V给芯片供电，实现DC-DC的电源隔离功能。
当MCU的发送数据通过SCIRX经HCPL0601光耦隔离，等待PT13T信号置高，通讯芯片就可以发送数据通过第一接口发送出去，通过软件延时，等待数据发送完毕延时后转换为接收状态，接收来自总线的信号。同样的，当总线的接收数据通过第二接口，经芯片的DI接口，再经HCPL0601光耦隔离将信号送到SCITX,MCU就可以接收到数据。
光耦隔离芯片SN65LBC184通过光耦隔离来实现信号的隔离传输，保证了信号的安全可靠，供电系统也实现完全的隔离，而且对于总线A、B则使用串联的2个二极管，则有效的抑制了总线上的瞬态电压，大大降低了RS485的芯片损坏率，提高了系统的稳定性。
结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
Claims (6)
1.一种RS-485通讯电路，其特征在于：包括RS-485通讯芯片、信号隔离电路、第一光耦隔离电路、第二光耦隔离电路和限压电路；
所述信号隔离电路设有信号隔离芯片，用于通过光耦隔离实现信号的隔离传输；所述第一光耦隔离电路和第二光耦隔离电路均设有光耦隔离芯片，用于降低高共模电压；
所述限压电路，用于抑制总线的瞬态电压；
所述RS-485通讯芯片的接收器输出端通过第一光耦隔离电路与光耦隔离芯片连接，所述RS-485通讯芯片的驱动器输入端通过第二光耦隔离电路与光耦隔离芯片连接，所述RS-485通讯芯片的接收器输出使能端和驱动器输出使能端并联后通过信号隔离电路与信号隔离芯片连接；所述RS-485通讯芯片与限压电路连接。
2.根据权利要求1所述的RS-485通讯电路，其特征在于，所述第一光耦隔离电路包括：光耦隔离芯片U1、电阻R3、电阻R7、电容C1；
所述光耦隔离芯片U1的二脚串联电阻R3后与5V电源连接；光耦隔离芯片U1的三脚与RS-485通讯芯片的一脚连接；光耦隔离芯片U1的五脚分别与地线和电容C1的一端连接，电容C1的另一端与3.3V电源连接；光耦隔离芯片U1的六脚与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端分别与光耦隔离芯片U1的八脚和3.3V电源连接。
3.根据权利要求1所述的RS-485通讯电路，其特征在于，所述信号隔离电路包括：信号隔离芯片U2、电阻R1、电阻R4；
所述信号隔离芯片U2的一脚与5V电源连接；信号隔离芯片U2的二脚分别与电阻R4的一端、RS-485通讯芯片的二脚、RS-485通讯芯片的三脚连接，电阻R4的另一端接地；信号隔离芯片U的三脚与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与3.3V电源连接。
4.根据权利要求1所述的RS-485通讯电路，其特征在于，所述第二光耦隔离电路包括：光耦隔离芯片U3、电阻R2、电阻R5和电容C2；
所述光耦隔离芯片U3的二脚与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与3.3V电源连接；光耦隔离芯片U3的五脚分别与地线和电容C2的一端连接，电容C2的另一端与5V电源连接；光耦隔离芯片U3的六脚分别与电阻R5的一端、RS-485通讯芯片的四脚连接；光耦隔离芯片U3的八脚分别与电阻R5的另一端、5V电源连接。
5.根据权利要求1所述的RS-485通讯电路，其特征在于，所述限压电路包括：电阻R6、电阻R8、电阻R9、电阻R10、稳压二极管Z10、稳压二极管Z11、稳压二极管Z12、稳压二极管Z13、接线端子J1；
所述RS-485通讯芯片的五脚接地，RS-485通讯芯片的六脚分别与电阻R8的一端、电阻R10的一端连接，电阻R8的另一端与5V电源连接，电阻R10的另一端分别与稳压二极管Z11的阳极、接线端子J1的一脚连接；稳压二极管Z11的阴极与稳压二极管Z10的阴极连接，稳压二极管Z10的阳极接地；RS-485通讯芯片的七脚分别与电阻R6的一端、电阻R9的一端连接，电阻R6的另一端接地，电阻R9的另一端分别与稳压二极管Z12的阳极、接线端子J1的二脚连接，稳压二极管Z12的阴极与稳压二极管Z13的阴极连接，稳压二极管Z13的阳极接地；RS-485通讯芯片的八脚与5V电源连接。
6.根据权利要求1所述的RS-485通讯电路，其特征在于：所述RS-485通讯芯片采用SN65LBC184芯片。
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