CN212256075U - 一种rs485接口电路 - Google Patents

Abstract

一种RS485接口电路，包括高速光耦隔离器，低功耗收发器U4和隔离电源IC21，IC8的CATHODE引脚通过R90连接U4的RO引脚，RS485‑1通过R96连接IC20的CATHODE引脚，经IC20隔离后经OUT引脚连接U4的/RE和DE引脚，TXD0通过R100连接IC18的CATHODE引脚，经IC18隔离后经OUT引脚连接U4的DI引脚，U4的B引脚经C86滤波经R63下拉后经R65连接B‑1‑IC接口，U4的A引脚经C88滤波再经R64上拉后经R66连接A+1‑IC接口。本RS485接口电路有效避免干扰信号，在MAX485芯片被击穿短路时，不影响总线上其它单元通信。

Description

一种RS485接口电路

技术领域

本实用新型涉及汽车尾气遥感监测技术领域，具体涉及一种安全可靠的 RS485通信接口电路。

背景技术

RS485通信接口电路的常规处理方法是将MAX485芯片与单片机直接连接， MAX485芯片RO和DI端分别为接收器的输出端和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可，该方法虽然简单、成本低，但在现场使用时，受到干扰、高电压辐射等不可控因素影响，易击穿MAX485芯片，进而烧坏单片机，造成元器件损坏，可靠性不高。另外，由于RS485总线采用一主多从的结构，当MAX485芯片被击穿短路时，还影响总线上其它单元通信，使系统瘫痪。且在总线上所有发送器被禁止时，收发器输出逻辑0使单片机误认为是通信帧的起始而接收到错误数据。

实用新型内容

本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种RS485接口电路，该电路可有效避免干扰信号，且在MAX485芯片被击穿短路时，不会影响总线上其它单元通信。

本实用新型的技术方案如下：

一种RS485接口电路，包括与单片机串行数据接收引脚相连的RXD0接口、与单片机串行数据发送引脚相连的TXD0接口、与单片机控制数据收发引脚相连的RS485-1接口，高速光耦隔离器IC8、高速光耦隔离器IC20和高速光耦隔离器IC18，用于RS-485通信的低功耗收发器U4，隔离电源IC21，用于数据输入输出的B-1-IC接口和A+1-IC接口；隔离电源IC21的输入侧IN+和IN-分别连接 +5V和GND，输出侧OUT+和OUT-分别连接+5V1和0V1。+5V经电容C92滤波，通过电阻R88连接RXD0接口，连接于IC8的OUT引脚，IC8的ANODE引脚连接+5V1， IC8的CATHODE引脚通过电阻R90连接于U4的RO引脚；+5V连接于IC20的ANODE 引脚，RS485-1接口通过R96连接于IC20的CATHODE引脚，经IC20隔离后经OUT 引脚连接U4的/RE和DE引脚，同时IC20的OUT引脚输出经电阻R98上拉于+5V1；+5V连接于IC18的ANODE引脚，TXD0接口通过R100连接于IC18的CATHODE引脚，经IC18隔离后经OUT引脚连接U4的DI引脚，同时IC18的OUT引脚输出经电阻R102上拉于+5V1；U4的B引脚经电容C86滤波再经电阻R63下拉后经电阻R65连接B-1-IC接口，U4的A引脚经电容C88滤波再经电阻R64上拉后经电阻 R66连接A+1-IC接口，电容C86、电容C88和电阻R63的另一端均连接至0V1，电阻R64的另一端连接至+5V1，电阻R63和电阻R64间串联有电阻R62。

进一步的，所述高速光耦隔离器IC8、IC20和IC18的型号为HCPL0600；IC8 的GND引脚接地，EN引脚和VCC引脚连接+5V，并经C92电容滤波；IC20的GND 引脚连接0V1，EN引脚和VCC引脚连接+5V1，并经C115电容滤波；IC18的GND 引脚连接0V1，OUT引脚接到U4的DI引脚，同时OUT引脚经电阻R102上拉到+5V1， EN引脚和VCC引脚连接+5V1，并经C94电容滤波。

进一步的，所述低功耗收发器U4的型号为MAX485，MAX485的VCC引脚连接 +5V1，并经C116电容滤波，MAX485的GND引脚连接0V1。

进一步的，隔离电源IC21的型号为B0505S-2W，IC21的IN+引脚连接+5V， IN-引脚接地，IN+引脚和IN-引脚间同时并联电容C118和C119，OUT+引脚和OUT- 引脚分别连接+5V1和0V1，同时并联电阻R16和电容C117。

本实用新型相对于现有技术所取得的有益效果在于：

本实用新型RS485接口电路，为有效避免干扰信号对RS485总线通信的影响，在U4的A端和B端分别并联电容C88和C86。为有效避免U4被击穿短路时对总线上其它单元通信的影响，在U4的A端和A+1-IC接口之间串联电阻R66，在U4 的B端和B-1-IC接口之间串联电阻R65，不至于U4的A端和B端短路时，使得总线A+1-IC接口和B-1-IC接口之间短路，造成通信系统瘫痪。为避免总线上所有发送器被禁止时，收发器输出逻辑0使单片机误认为是通信帧的起始，采用电阻R63、R62和R64组成串联电阻网络，在A端通过电阻R64上拉到+5V1，在B 端通过电阻R63下拉到0V1，使收发器在发送器被禁止时，输出高电平(逻辑1)。为有效避免击穿U4芯片时烧坏单片机，采用隔离电源IC21和高速光耦隔离器 IC8，高速光耦隔离器IC20和高速光耦隔离器IC18，完全隔离单片机侧和RS 485 总线接口电路侧，有效保护单片机芯片，提高接口电路的可靠性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为实施例1中电路原理图；

图1中，IC8、IC18和IC20为高速光耦隔离器，U4为用于RS-485通信的低功耗收发器，IC21为隔离电源。

具体实施方式

下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。

实施例1

参见图1，图1是本实施例1的一种用于遥测控制单元与客户端间通信的 RS485接口电路，包括与单片机串行数据接收引脚相连的RXD0接口、与单片机串行数据发送引脚相连的TXD0接口、与单片机控制数据收发引脚相连的RS485-1 接口，高速光耦隔离器IC8、高速光耦隔离器IC20和高速光耦隔离器IC18，用于RS-485通信的低功耗收发器U4，隔离电源IC21，用于数据输入输出的B-1-IC 接口和A+1-IC接口；隔离电源IC21的输入侧IN+和IN-分别连接+5V和GND，输出侧OUT+和OUT-分别连接+5V1和0V1。+5V经电容C92滤波，通过电阻R88连接RXD0接口，连接于IC8的OUT引脚，IC8的ANODE引脚连接+5V1，IC8的CATHODE 引脚通过电阻R90连接于U4的RO引脚；+5V连接于IC20的ANODE引脚，RS485-1 接口通过R96连接于IC20的CATHODE引脚，经IC20隔离后经OUT引脚连接U4 的/RE和DE引脚，同时IC20的OUT引脚输出经电阻R98上拉于+5V1；+5V连接于IC18的ANODE引脚，TXD0接口通过R100连接于IC18的CATHODE引脚，经IC18 隔离后经OUT引脚连接U4的DI引脚，同时IC18的OUT引脚输出经电阻R102 上拉于+5V1；U4的B引脚经电容C86滤波再经电阻R63下拉后经电阻R65连接 B-1-IC接口，U4的A引脚经电容C88滤波再经电阻R64上拉后经电阻R66连接 A+1-IC接口，电容C86、电容C88和电阻R63的另一端均连接至0V1，电阻R64 的另一端连接至+5V1，电阻R63和电阻R64间串联有电阻R62。

所述低功耗收发器U4的型号为MAX485，MAX485的VCC引脚连接+5V1，并经 C116电容滤波，MAX485的GND引脚连接0V1。MAX485芯片的引脚包括R0、/RE、 DE、DI以及VCC、B、A和GND共计8个引脚。采用半双工通讯方式，它完成将 TTL电平转换为RS-485电平的功能。RO和DI端分别为接收器的输出端和驱动器的输入端，/RE端和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE为逻辑0时，器件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端，当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当 A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。

MAX485接口芯片A和B端之间加匹配电阻R62，一般可选120Ω的电阻。在 A端通过电阻R64上拉到+5V1，在B端通过电阻R63下拉到0V1，A引脚的电平高于B引脚的电平，代表发送的数据为1，使RXD0电平在总线不发送数据时呈现高电平，避免总线上所有发送器被禁止时，收发器输出逻辑0使单片机误认为是通信帧的起始。增加限流电阻R65和R66，当A、B间短路时，由于串联了电阻，B-1-IC接口和A+1-IC接口之间为R65和R66电阻值之和，总线上其它通信单元仍可正常工作。

当数据发送时，TXD0接口通过电阻R100连接于IC18的CATHODE引脚，经IC18隔离后经OUT引脚输出，连接于U4的DI引脚，通过U4转化为B-1-IC接口和A+1-IC接口之间的差分电平信号；当数据接收时，B-1-IC接口和A+1-IC 接口之间的差分电平信号经U4转化为逻辑电平信号经RO引脚输出，通过电阻 R90连接于IC8的CATHODE引脚，经IC8隔离后经OUT引脚输出到RXD0接口； RS485-1接口通过R96连接于IC20的CATHODE引脚，经IC20隔离后经OUT引脚输出，连接于U4的/RE和DE引脚，控制收发器使能状态。

其中，U4的A、B引脚经电容C86和C88滤波，在A、B输出端利用R64和 R63进行上拉和下拉，使得R0引脚为高电平，从而使RXD0端的电平在总线不发送数据时呈现高电平，这是因为通信帧的起始为0，即便是发生故障短路，高电平可避免单片机误认为是通信帧从而避免接收错误数据。串联了电阻R65和R66，避免U4芯片被击穿短路时对总线上其它单元通信的影响。

进一步的，所述高速光耦隔离器IC8、IC20和IC18的型号为HCPL0600；IC8 的GND引脚接地，EN引脚和VCC引脚连接+5V，并经C92电容滤波；IC20的GND 引脚连接0V1，EN引脚和VCC引脚连接+5V1，并经C115电容滤波；IC18的GND 引脚连接0V1，OUT引脚接到U4的DI引脚，同时OUT引脚经电阻R102上拉到+5V1， EN引脚和VCC引脚连接+5V1，并经C94电容滤波。

进一步的，隔离电源IC21的型号为B0505S-2W，IC21的IN+引脚连接+5V， IN-引脚接地，IN+引脚和IN-引脚间同时并联电容C118和C119，OUT+引脚和OUT- 引脚分别连接+5V1和0V1，同时并联电阻R16和电容C117。连接负载电阻R16，以满足负载10％～100％的变化，提高电压转换精度。

数据发送时，TXD0接口为单片机发送的高、低电平。当信号为高电平时，高速光耦隔离器HCPL0600(IC18)的发光二极管侧不导通，IC18内部光检测器与地不导通，OUT引脚经电阻R102上拉到+5V1，为高电平，连接到收发器MAX485 的DI引脚，完成了信号隔离；当信号为低电平时，高速光耦隔离器HCPL0600 发光二极管侧导通，IC18内部光检测器与地导通，OUT引脚输出隔离后的低电平，连接到收发器MAX485的DI引脚，完成信号隔离。

当单片机控制的RS485-1接口信号为高电平时，高速光耦隔离器HCPL0600 (IC20)的发光二极管侧不导通，IC20内部光检测器与地不导通，OUT引脚经电阻R98上拉到+5V1，为高电平，连接到收发器MAX485的/RE和DE引脚，控制RS485 通信的数据发送，完成信号隔离；当单片机控制的RS485-1接口信号为低电平时，高速光耦隔离器HCPL0600发光二极管侧导通，IC20内部光检测器与地导通，OUT 引脚输出隔离后的低电平，连接到收发器MAX485的/RE和DE引脚，控制RS485 通信的数据接收，完成信号隔离。

数据接收时，收发器MAX485的RO引脚输出高、低电平。当信号为高电平时，高速光耦隔离器HCPL0600(IC8)发光二极管侧不导通，IC8内部光检测器与地不导通，OUT引脚经电阻R88上拉到+5V，为高电平，连接到RXD0接口，进而连接到单片机接收数据引脚，完成信号隔离；当信号为低电平时，高速光耦隔离器 HCPL0600发光二极管测导通，IC8内部光检测器与地导通，OUT引脚输出隔离后的低电平，连接到RXD0接口，进而连接到单片机接收数据引脚，完成信号隔离。

值得注意的是，本实施例中，连接GND和连接0V1均为一般意义上的“接地”，但二者略有不同，具体可参照图示1。

通过本实施例的方案，在U4的A端和B端分别并联电容C88和C86，有效避免干扰信号对RS485总线通信的影响；为有效避免U4被击穿短路时对总线上其它单元通信的影响，在U4的A端和A+1-IC接口之间串联电阻R66，在U4的B 端和B-1-IC接口之间串联电阻R65，不至于U4的A端和B端短路时，使得总线 A+1-IC接口和B-1-IC接口之间短路，避免通信系统瘫痪；为避免总线上所有发送器被禁止时，收发器输出逻辑0使单片机误认为是通信帧的起始，采用电阻 R63、R62和R64组成串联电阻网络，在A端通过电阻R64上拉到+5V1，在B端通过电阻R63下拉到0V1，使收发器在发送器被禁止时，输出高电平(逻辑1)；为有效避免击穿U4芯片时烧坏单片机，采用隔离电源IC21和高速光耦隔离器 IC8，高速光耦隔离器IC20和高速光耦隔离器IC18，完全隔离单片机侧和RS 485 总线接口电路侧，有效保护单片机芯片，提高接口电路的可靠性。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或增减替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种RS485接口电路，其特征在于：包括与单片机串行数据接收引脚相连的RXD0接口、与单片机串行数据发送引脚相连的TXD0接口、与单片机控制数据收发引脚相连的RS485-1接口，高速光耦隔离器IC8、高速光耦隔离器IC20和高速光耦隔离器IC18，用于RS-485通信的低功耗收发器U4，隔离电源IC21，用于数据输入输出的B-1-IC接口和A+1-IC接口；隔离电源IC21的输入侧IN+和IN-分别连接+5V和GND，输出侧OUT+和OUT-分别连接+5V1和0V1；+5V经电容C92滤波，通过电阻R88连接RXD0接口，连接于IC8的OUT引脚，IC8的ANODE引脚连接+5V1，IC8的CATHODE引脚通过电阻R90连接于U4的RO引脚；+5V连接于IC20的ANODE引脚，RS485-1接口通过电阻R96连接于IC20的CATHODE引脚，经IC20隔离后经OUT引脚连接U4的/RE和DE引脚，同时IC20的OUT引脚输出经电阻R98上拉于+5V1；+5V连接于IC18的ANODE引脚，TXD0接口通过R100连接于IC18的CATHODE引脚，经IC18隔离后经OUT引脚连接U4的DI引脚，同时IC18的OUT引脚输出经电阻R102上拉于+5V1；U4的B引脚经电容C86滤波再经电阻R63下拉后经电阻R65连接B-1-IC接口，U4的A引脚经电容C88滤波再经电阻R64上拉后经电阻R66连接A+1-IC接口，电容C86、电容C88和电阻R63的另一端均连接至0V1，电阻R64的另一端连接至+5V1，电阻R63和电阻R64间串联有电阻R62。

2.根据权利要求1所述的一种RS485接口电路，其特征在于：所述高速光耦隔离器IC8、IC20和IC18的型号为HCPL0600；IC8的GND引脚接地，EN引脚和VCC引脚连接+5V，并经C92电容滤波；IC20的GND引脚连接0V1，EN引脚和VCC引脚连接+5V1，并经C115电容滤波；IC18的GND引脚连接0V1，OUT引脚接到U4的DI引脚，同时OUT引脚经电阻R102上拉到+5V1，EN引脚和VCC引脚连接+5V1，并经C94电容滤波。

3.根据权利要求1所述的一种RS485接口电路，其特征在于：所述低功耗收发器U4的型号为MAX485，MAX485的VCC引脚连接+5V1，并经C116电容滤波，MAX485的GND引脚连接0V1。

4.根据权利要求1所述的一种RS485接口电路，其特征在于：隔离电源IC21的型号为B0505S-2W，IC21的IN+引脚连接+5V，IN-引脚接地，IN+引脚和IN-引脚间同时并联电容C118和C119，OUT+引脚和OUT-引脚分别连接+5V1和0V1，同时并联电阻R16和电容C117。

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