CN220440709U - 一种收发自动切换的rs485电路 - Google Patents
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Abstract
收发自动切换的RS485电路，包括反向控制电路、自动延时电路、RS485控制器、上拉下拉控制电路以及ESD电路；反向控制电路和RS485控制器连接TXD线，反向控制电路通过TXD线接收触发信号TXD信号后转换为收发使能信号，收发使能信号经过自动延时电路生成收发控制信号，收发控制信号发送至RS485控制器，RS485电路同上拉下拉控制电路互相通信，上拉下拉控制电路同ESD电路互相通信，利用TXD线逻辑实现发送和接收自动切换，且具有高电平延时强推后转换为接收上拉功能，可在节省控制引脚的基础下实现远距离通信。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路领域，特别涉及一种收发自动切换的RS485电路。
背景技术
RS485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，使用RS485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，行业内将使用RS485标准的数字通信电路称之为RS485电路。RS-485电路通过差分信号传输和具有良好电磁干扰抵抗能力的电缆，提供了一种可靠的方式来在工业环境中进行长距离通信。
传统的RS-485电路多采用手动控制实现主从切换，也有改进型的RS485电路采用只发送低电平方式实现，高电平采用电阻上拉方式实现，虽然此类改进型RS485电路具有一定自动切换功能，但是缺点是采用上拉电阻高电平驱动能力有限，很难实现远距离强驱动输出。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种收发自动切换的RS485电路，利用TXD线逻辑实现发送和接收自动切换，且具有高电平延时强推后转换为接收上拉功能，可在节省控制引脚的基础下实现远距离通信。
为实现以上目的，本技术方案提供收发自动切换的RS485电路，包括：
反向控制电路、自动延时电路、RS485控制器、上拉下拉控制电路以及ESD电路；反向控制电路和RS485控制器连接TXD线，反向控制电路通过TXD线接收触发信号TXD信号后转换为收发使能信号，收发使能信号经过自动延时电路生成收发控制信号，收发控制信号发送至RS485控制器，RS485电路同上拉下拉控制电路互相通信，上拉下拉控制电路同ESD电路互相通信。
相较现有技术，本技术方案具有以下特点和有益效果:本方案通过设计反向控制电路和自动延时电路，在反向控制电路内仅通过增加三极管即可简单地实现逻辑反向和延时控制，在自动延时电路中增加电阻和电容的方式实现延时控制，不需要额外编程外部控制，实现简单。延迟时间通过改变电容电阻值调整，可以实现不同波特率需求；使得本方案提供的RS485电路具有收发自动切换功能，且发送具有高电平强推挽和弱输出自动切换功能，并使得电路在实现多级通信基础上，具有远距离强驱动功能。
附图说明
图1是根据本实用新型的一实施例的一种收发自动切换的RS485电路的简要电路图；
图2是根据本实用新型的一种收发自动切换的RS485电路的电路示意图；
图3是收发自动切换的RS485电路的电平控制逻辑图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
如图1和图2所示，本方案提供的收发自动切换的RS485电路包括：
反向控制电路、自动延时电路、RS485控制器、上拉下拉控制电路以及ESD电路；反向控制电路和RS485控制器连接TXD线，反向控制电路通过TXD线接收触发信号TXD信号后转换为收发使能信号，收发使能信号经过自动延时电路生成收发控制信号，收发控制信号发送至RS485控制器，RS485电路同上拉下拉控制电路互相通信，上拉下拉控制电路同ESD电路互相通信。
在本方案实施例中，收发控制信号包括接收信号REN和发送信号TEN，当TXD线传输的触发信号TXD信号处于高电平时，反向控制电路通过TXD线接收高电平的触发信号TXD信号后转换为收发使能信号，收发使能信号经过自动延时电路生成低电平的接收信号REN，RS485控制器处控制RS485电路处于接收状态，产生高电平的输出信号。对应的，连接于RS485电路的RXD也处于高电平。
需要解释说明的是：在电子通信中，RXD指的是接收数据的信号线或引脚,在串行通信中，当设备接收到数据时，它会将数据放置在RXD线上，以便其他设备或系统读取。RXD线是一条单向信号线，用于将数据从发送设备传输到接收设备。TXD(Transmit Data)和RXD是一对配对的信号线，用于双向通信，一个设备的TXD线发送数据，另一个设备的RXD线接收数据，实现了双向通信的交互。
而当TXD线传输的触发信号TXD信号处于低电平时，反向控制电路通过TXD线接收低电平的触发信号TXD信号后转换为收发使能信号，收发使能信号经过自动延时电路生成高电平的发送信号TEN，RS485控制器处控制RS485电路处于发送状态，RS485电路输出低电平的输出信号，TXD线的触发信号TXD信号通过RS485控制器输出到外部端口。需要说明的是，此时自动延时电路延时为0，即认为此时的自动延时电路不起作用，对应产生的发送信号TEN可以认为是空，此时触发信号TXD信号通过TXD直接传输给RS485控制器。
当TXD传输的触发信号TXD信号从低电平发送至高电平时，TXD信号的上升沿触发信号通过反向控制电路转换为收发使能信号，收发使能信号触发自动延时电路的自动延时功能，此时自动延时电路依旧生成高电平的发送信号TEN，RS485控制器处控制RS485电路处于发送状态，TXD线的触发信号TXD信号通过RS485控制器输出到外部端口；当自动延时电路延时结束后发送低电平的接收信号REN,RS485控制器处控制RS485电路处于接收状态，对应的，连接于RS485电路的RXD也处于高电平。此时由于上拉下拉控制电路中存在上拉电阻和下拉电阻，故RS485电路保持着高电平输出状态，允许其他主机或设备竞争总线。
具体的，如图2所示，TXD线连接于RS485控制器的T引脚，反向控制电路包括三极管，其中三极管的基极连接一号电阻，发射极连接电源电压，集电极连接自动延时电路，且电源电压和一号电阻之间连接有二号电阻，本方案提供的反向控制电路中的三极管用一个简单的方法实现了逻辑反向和延时控制。自动延时电路包括并联的电容和电阻，且电阻和电容的另一端接地，自动延时电路产生的信号连接RS485控制器的TEN引脚和REN引脚，本方案提供的自动延时电路通过调节电容和电阻的值实现了延时控制，当三极管导通时候立即充电完成。当三极管关断的时候，电容通过电阻放电，实现延时切换收发。
当触发信号TXD信号处于高电平时，反向控制电路中的三级管关断，此时自动延时电路中存在的电阻将收发接收信号下拉为低电平进而产生接收信号REN；而当触发信号TXD信号处于低电平时，反向控制电路中的三极管开通，此时电源电压使得自动延时电路中的收发控制信号作用为高电平进而产生发送信号TEN，此时TXD线产生的触发信号TXD信号通过RS485控制器的T脚被传输。而当触发信号TXD信号从低电平转换为高电平的过程中，三极管关断，但是由于自动延时电路中存在电容，故使得高电平的发送信号TEN不会立即变低而是经过一段时间后才会变低，在发送信号TEN变低之前的这段时间内，TXD信号依旧是可以通过RS485控制器的T端被传输，以实现远距离强驱动功能；而当自动延时电路中的电容放电达到阈值时，自动延时电路产生低电平的接收信号REN；而当触发信号TXD信号从高电平转换为低电平的过程中，三极管直接开通，低电平接收信号REN瞬间变位为高电平的发送信号TEN,实现无需等待强制输出低电平的效果。
本方案提供的上拉下拉控制电路包括串联的Ru拉电阻、中间电阻以及Rd拉电阻，其中RS485控制器的A端连接Ru拉电阻和中间电阻中间的电路，RS485控制器的B端连接Rd拉电阻和中间电阻中间的电路，Ru拉电阻和Rd拉电阻分别接地。本方案提供的上拉下拉控制电路通过Ru拉电阻和Rd拉电阻，实现接收状态下有一个确定的差分状态，除了用于在接收状态中维持高电平的差分状态，还有一个意义就是在数据位的高电平延时发送完成后，用于保持当前发送的高电平状态，实现了隐形的状态切换，也就是当触发信号TXD信号从低电平转换为高电平时，RS485电路依靠Ru拉电阻和Rd拉电阻维持短暂的输出高电平。
如图3所示为本方案提供的收发自动切换的RS485电路的电平控制逻辑图，当触发信号TXD信号处于高电平时，收发控制信号处于低电平得到接收信号REN，RS485控制器输出高电平；当触发信号TXD信号处于低电平时，收发控制信号处于高电平得到发送信号TEN,RS485控制器输出低电平；当触发信号TXD信号在t1时刻从低电平转换为高电平，此时收发控制信号维持高电平的发送信号TEN直到t2时刻得到低电平的接收信号REN。可见RS485电路输出的信号在低电平到高电平转换的过程中，有一段时间(t)实现强推驱动，又能自动恢复到弱输出状态，既实现多级通信又具有强推功能以满足远距离通信需求，本方案的RS485电路只需增加一个PNP三极管和一个电阻一个电容，不需要额外编程外部控制，实现简单。延迟时间通过改变电容电阻值调整，可以实现不同波特率需求。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种收发自动切换的RS485电路，其特征在于，包括：
反向控制电路、自动延时电路、RS485控制器、上拉下拉控制电路以及ESD电路；反向控制电路和RS485控制器连接TXD线，反向控制电路通过TXD线接收触发信号TXD信号后转换为收发使能信号，收发使能信号经过自动延时电路生成收发控制信号，收发控制信号发送至RS485控制器，RS485电路同上拉下拉控制电路互相通信，上拉下拉控制电路同ESD电路互相通信。
2.根据权利要求1所述的收发自动切换的RS485电路，其特征在于，TXD线连接于RS485控制器的T引脚，反向控制电路包括三极管，其中三极管的基极连接一号电阻，发射极连接电源电压，集电极连接自动延时电路，且电源电压和一号电阻之间连接有二号电阻。
3.根据权利要求1所述的收发自动切换的RS485电路，其特征在于，自动延时电路包括并联的电容和电阻，且电阻和电容的另一端接地，自动延时电路产生的信号连接RS485控制器的TEN引脚和REN引脚。
4.根据权利要求1所述的收发自动切换的RS485电路，其特征在于，收发控制信号包括接收信号REN和发送信号TEN，当TXD线传输的触发信号TXD信号处于高电平时，反向控制电路通过TXD线接收高电平的触发信号TXD信号后转换为收发使能信号，收发使能信号经过自动延时电路生成低电平的接收信号REN，RS485控制器处控制RS485电路处于接收状态。
5.根据权利要求1所述的收发自动切换的RS485电路，其特征在于，收发控制信号包括接收信号REN和发送信号TEN，当TXD线传输的触发信号TXD信号处于低电平时，反向控制电路通过TXD线接收低电平的触发信号TXD信号后转换为收发使能信号，收发使能信号经过自动延时电路生成高电平的发送信号TEN，RS485控制器处控制RS485电路处于发送状态，TXD线的触发信号TXD信号通过RS485控制器输出到外部端口。
6.根据权利要求1所述的收发自动切换的RS485电路，其特征在于，当TXD传输的触发信号TXD信号从低电平发送至高电平时，TXD信号的上升沿触发信号通过反向控制电路转换为收发使能信号，收发使能信号触发自动延时电路的自动延时功能，自动延时电路依旧生成高电平的发送信号TEN，RS485控制器处控制RS485电路处于发送状态，TXD线的触发信号TXD信号通过RS485控制器输出到外部端口；当自动延时电路延时结束后发送低电平的接收信号REN,RS485控制器处控制RS485电路处于接收状态。
7.根据权利要求2所述的收发自动切换的RS485电路，其特征在于，当触发信号TXD信号处于高电平时，反向控制电路中的三级管关断，自动延时电路中存在的电阻将收发控制信号下拉为低电平产生接收信号REN。
8.根据权利要求2所述的收发自动切换的RS485电路，其特征在于，当触发信号TXD信号处于低电平时，反向控制电路中的三极管开通，电源电压使得自动延时电路中的收发控制信号作用为高电平产生发送信号TEN。
9.根据权利要求2所述的收发自动切换的RS485电路，其特征在于，当触发信号TXD信号从低电平转换为高电平的过程中，三极管关断，自动延时电路中存在的电容使得高电平的发送信号TEN经过一段时间后才会变低，在发送信号TEN变低之前TXD信号依旧通过RS485控制器的T端被传输，当自动延时电路中的电容放电达到阈值时，自动延时电路产生低电平的接收信号REN。
10.根据权利要求1所述的收发自动切换的RS485电路，其特征在于，上拉下拉控制电路包括串联的Ru拉电阻、中间电阻以及Rd拉电阻，其中RS485控制器的A端连接Ru拉电阻和中间电阻中间的电路，RS485控制器的B端连接Rd拉电阻和中间电阻中间的电路，Ru拉电阻和Rd拉电阻分别接地。
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