CN220709571U - 一种带隔离保护自动收发的rs485电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业硬件通信接口技术领域，具体涉及一种带隔离保护自动收发的RS485电路，包括MCU串口、隔离模块、反相器、485芯片和层级保护模块，MCU串口连接隔离模块，隔离模块连接反相器，反相器连接485芯片，485芯片连接层级保护模块，当MCU串口发送低电平信号时，发送的信号经隔离电路发送给反相器，反相器将低电平信号反相为高电平，并发送给485芯片，使485芯片进入发送模式，当MCU串口发送高电平信号时，发送的信号经隔离电路发送给反相器，反相器将高电平信号反相为低电平，并发送给485芯片，使485芯片进入接收模式，从而485芯片不是直接通过MCU串口进行收发状态的控制，解决了收发出现错误的概率，提高了数据的准确性和稳定性。

Description

一种带隔离保护自动收发的RS485电路

技术领域

本实用新型涉及工业硬件通信接口技术领域，尤其涉及一种带隔离保护自动收发的RS485电路。

背景技术

RS485是一种广泛应用于工业控制系统的数据通信协议，其主要特点是通信方式简单，具有多站点传输能力，总线上允许挂多达128个接收器，还具有传送距离远、速度快、有很强的抗干扰能力等特点。

RS485为半双工多点通信，采用两线差分信号传输数据，在实际使用时一般采用主机轮询或令牌传递的方法来分配总线控制权，在使用过程中RS485设备需要进行发送和接收的方向转换，通过MCU来控制收发器的接收状态。

目前现有的RS485电路是直接通过MCU来控制收发器状态，在这个过程中容易出现失控现象，造成收发错误，从而导致收发数据丢失或错误，影响使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带隔离保护自动收发的RS485电路，旨在解决目前现有的RS485电路是直接通过MCU来控制收发器状态，在这个过程中容易出现失控现象，造成收发错误，从而导致收发数据丢失或错误，影响使用的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的一种带隔离保护自动收发的RS485电路，包括MCU串口、隔离模块、反相器、485芯片和层级保护模块；

所述MCU串口连接所述隔离模块，所述隔离模块连接所述反相器，所述反相器连接所述485芯片，所述485芯片连接所述层级保护模块；

所述MCU串口，用于接收信号和发射信号，将处理后的信号发送给所述隔离模块；

所述隔离模块，用于实现电气隔离，并将所述MCU串口发送的信号发送给所述反相器；

所述反相器，用于将所述隔离模块发送的信号进行反相，并将反相后的信号发送给所述485芯片；

所述485芯片，用于信号的发送和接收，并将接收到的信号发送给所述隔离模块；

所述层级保护模块，用于保护所述485芯片，防止静电过大造成所述485芯片损坏。

其中，所述隔离模块包括隔离电路，所述隔离电路电性连接于所述MCU串口和所述反相器之间，所述隔离电路与所述485芯片电性连接；

所述隔离电路，用于隔离所述MCU串口和所述反相器，将所述MCU串口发送的信号发送给所述反相器，并接收所述485芯片发送的信号。

其中，所述隔离电路包括芯片U1、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R3电性连接于所述MCU串口和所述芯片U1之间；所述电阻R5电性连接于所述MCU串口和所述芯片U1之间；所述电阻R4第一端与所述芯片U1的VDB引脚电性连接，所述电阻R4的第二端与所述485芯片电性连接；所述电阻R6的第一端与所述芯片U1的VIA引脚电性连接，所述电阻R6的第二端与所述反相器电性连接。

其中，所述反相器包括自动控制收发电路，所述自动控制收发电路电性连接于所述隔离电路和所述485芯片之间；

所述自动控制收发电路，用于对所述隔离电路发送的信号进行反向，并控制所述485芯片的工作状态。

其中，所述自动控制收发电路包括芯片U2和电阻R1，所述芯片U2电性连接于所述电阻R6和所述485芯片；所述电阻R1的第一端与所述芯片U1的GND2引脚电性连接，所述电阻R1的第二端与所述芯片U1的VIA引脚电性连接。

其中，所述485芯片包括RS485芯片外围电路，所述RS485芯片外围电路电性连接于所述芯片U2和所述层级保护模块之间；

所述RS485芯片外围电路，用于接收所述芯片U2的信号，并根据所述芯片U2的信号调整工作状态。

其中，所述RS485芯片外围电路包括芯片U4、电阻R7，电阻R8和电阻R9，所述电阻R9与所述芯片U2电性连接，所述芯片U2的Y引脚分别与所述芯片U4的nRE引脚和所述芯片U4的DE引脚电性连接；所述芯片U4的R引脚与所述电阻R4的第二端电性连接；所述电阻R7的第一端与所述芯片U4的VCC引脚电性连接，所述电阻R7的第二端与所述芯片U4的A引脚电性连接；所述电阻R8与所述芯片U4的B引脚电性连接；所述芯片U4的B引脚与所述层级保护模块电性连接；所述芯片U4的A引脚与所述层级保护模块电性连接。

其中，所述层级保护模块包括保护电路，所述保护电路电性连接所述芯片U4的B引脚和A引脚；

所述保护电路，用于保护所述芯片U4，避免静电过大损坏所述芯片U4。

其中，所述保护电路包括ESD管U3、自恢复保险丝F1和自恢复保险丝F2，所述ESD管U3的1引脚电性连接所述芯片U4的B引脚；所述自恢复保险丝F1电性连接所述ESD管U3的8引脚；所述ESD管U3的4引脚与所述芯片U4的A引脚电性连接；所述自恢复保险丝F2电性连接所述ESD管U3的5引脚。

本实用新型的一种带隔离保护自动收发的RS485电路，所述MCU串口连接所述隔离模块，所述隔离模块连接所述反相器，所述反相器连接所述485芯片，所述485芯片连接所述层级保护模块，当所述MCU串口没有发送信号时，经所述反相器提供高电平并反相后，给所述485芯片输入低电平，使所述485芯片处于接收状态，接收外部数据，当所述MCU串口发送低电平信号时，发送的信号经所述隔离电路发送给所述反相器，所述反相器将低电平信号反相为高电平，并发送给所述485芯片，使所述485芯片进入发送模式，当所述MCU串口发送高电平信号时，发送的信号经所述隔离电路发送给所述反相器，所述反相器将高电平信号反相为低电平，并发送给所述485芯片，使所述485芯片进入接收模式，从而所述485芯片不是直接通过所述MCU串口进行收发状态的控制，解决了收发出现错误的概率，提高了数据的准确性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的带隔离保护自动收发的RS485电路的原理框图。

图2是本实用新型的自动控制收发电路的原理框图。

图3是本实用新型的隔离电路的电路原理图。

图中：1-MCU串口、2-隔离模块、3-反相器、4-485芯片、5-层级保护模块、201-隔离电路、301-自动控制收发电路、401-RS485芯片外围电路、501-保护电路。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实施方式的第一实施例：

请参阅图1至图3，本实用新型提供了一种带隔离保护自动收发的RS485电路，包括MCU串口1、隔离模块2、反相器3、485芯片4和层级保护模块5，所述MCU串口1连接所述隔离模块2，所述隔离模块2连接所述反相器3，所述反相器3连接所述485芯片4，所述485芯片4连接所述层级保护模块5；所述MCU串口1，用于接收信号和发射信号，将处理后的信号发送给所述隔离模块2；所述隔离模块2，用于实现电气隔离，并将所述MCU串口1发送的信号发送给所述反相器3；所述反相器3，用于将所述隔离模块2发送的信号进行反相，并将反相后的信号发送给所述485芯片4；所述485芯片4，用于信号的发送和接收，并将接收到的信号发送给所述隔离模块2；所述层级保护模块5，用于保护所述485芯片4，防止静电过大造成所述485芯片4损坏。

进一步地，所述隔离模块2包括隔离电路201，所述隔离电路201电性连接于所述MCU串口1和所述反相器3之间，所述隔离电路201与所述485芯片4电性连接；所述隔离电路201，用于隔离所述MCU串口1和所述反相器3，将所述MCU串口1发送的信号发送给所述反相器3，并接收所述485芯片4发送的信号。

进一步地，所述隔离电路201包括芯片U1、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R3电性连接于所述MCU串口1和所述芯片U1之间；所述电阻R5电性连接于所述MCU串口1和所述芯片U1之间；所述电阻R4第一端与所述芯片U1的VDB引脚电性连接，所述电阻R4的第二端与所述485芯片4电性连接；所述电阻R6的第一端与所述芯片U1的VIA引脚电性连接，所述电阻R6的第二端与所述反相器3电性连接。所述芯片U1为数字隔离器，所述芯片U1将所述MCU串口1的UART_RX和UART_TX与所述485芯片4实现电气隔离，将内部和外部电路实现隔离，起到保护内部系统的作用；所述电阻R3、所述电阻R4、所述电阻R5和所述电阻R6为限流电阻，起到保护芯片U1引脚的作用；当所述MCU串口1的UART_TX发送信号时，发送的信号通过所述芯片U1发送给所述反相器3，从而使所述反相器3对信号进行反相，控制所述485芯片4的工作状态。

进一步地，所述反相器3包括自动控制收发电路301，所述自动控制收发电路301电性连接于所述隔离电路201和所述485芯片4之间；所述自动控制收发电路301，用于对所述隔离电路201发送的信号进行反向，并控制所述485芯片4的工作状态。

进一步地，所述自动控制收发电路301包括芯片U2和电阻R1，所述芯片U2电性连接于所述电阻R6和所述485芯片4；所述电阻R1的第一端与所述芯片U1的GND2引脚电性连接，所述电阻R1的第二端与所述芯片U1的VIA引脚电性连接。所述芯片U2对信号进行反相，若输入的为低电平，就反相为高电平，若输入的为高电平，则反相为低电平；所述电阻R1为上拉电阻；当所述MCU串口1的UART_TX没有发送信号，处于空闲状态时，上拉的所述电阻R1将TX处于高电平，经所述芯片U2反相后输出的TX_485为低电平，从而使所述485芯片4为接收状态，直接接收外部的数据，反之为发送状态，控制所述485芯片4工作状态的改变。

在本实施例中，当所述MCU串口1的UART_TX没有发送信号，处于空闲状态时，上拉的所述电阻R1将TX处于高电平，经所述芯片U2反相后输出的TX_485为低电平，使所述485芯片4为接收状态，当所述MCU串口1的UART_TX发送低电平时，通过所述芯片U1发送给所述芯片U2，经所述芯片U2反相后输出的TX_485为高电平，使所述485芯片4为发送模式，从而所述485芯片4不是直接通过所述MCU串口1进行收发状态的控制，解决了收发出现错误的概率，提高了数据的准确性和稳定性。

在本实施方式的第二实施例：

请参阅图1至图3，本实用新型提供了一种带隔离保护自动收发的RS485电路，包括MCU串口1、隔离模块2、反相器3、485芯片4和层级保护模块5，所述MCU串口1连接所述隔离模块2，所述隔离模块2连接所述反相器3，所述反相器3连接所述485芯片4，所述485芯片4连接所述层级保护模块5；所述MCU串口1，用于接收信号和发射信号，将处理后的信号发送给所述隔离模块2；所述隔离模块2，用于实现电气隔离，并将所述MCU串口1发送的信号发送给所述反相器3；所述反相器3，用于将所述隔离模块2发送的信号进行反相，并将反相后的信号发送给所述485芯片4；所述485芯片4，用于信号的发送和接收，并将接收到的信号发送给所述隔离模块2；所述层级保护模块5，用于保护所述485芯片4，防止静电过大造成所述485芯片4损坏。

进一步地，所述485芯片4包括RS485芯片外围电路401，所述RS485芯片外围电路401电性连接于所述芯片U2和所述层级保护模块5之间；所述RS485芯片外围电路401，用于接收所述芯片U2的信号，并根据所述芯片U2的信号调整工作状态。

进一步地，所述RS485芯片外围电路401包括芯片U4、电阻R7，电阻R8和电阻R9，所述电阻R9与所述芯片U2电性连接，所述芯片U2的Y引脚分别与所述芯片U4的nRE引脚和所述芯片U4的DE引脚电性连接；所述芯片U4的R引脚与所述电阻R4的第二端电性连接；所述电阻R7的第一端与所述芯片U4的VCC引脚电性连接，所述电阻R7的第二端与所述芯片U4的A引脚电性连接；所述电阻R8与所述芯片U4的B引脚电性连接；所述芯片U4的B引脚与所述层级保护模块5电性连接；所述芯片U4的A引脚与所述层级保护模块5电性连接。所述芯片U4用于接收和发送信号；所述电阻R7为所述芯片U4的A引脚的上拉电阻；所述电阻R8为所述芯片U4的B引脚的下拉电阻；所述电阻R9为上拉电阻；当所述MCU串口1输出低电平0时，经所述芯片U2反相输出的TX_485为高电平1，使所述芯片U4进入发送模式，所述芯片U4把所述芯片U4的D引脚的电平反应到所述芯片U4的A引脚和B引脚上，而所述芯片U4的D引脚接地，一直处于低电平0，所以所述芯片U4的A引脚和B引脚传输0，实现所述MCU串口1的UART_TX为0，所述芯片U2的A引脚和B引脚传输0的状态；当所述MCU串口1输出高电平1时，经所述芯片U2反相输出的TX_485为低电平0，使所述芯片U4进入接收模式，所述芯片U4的A引脚和B引脚进入高阻状态，由于电阻R7把所述芯片U4的A引脚拉高，电阻R8把所述芯片U4的B引脚拉低，所以所述芯片U4的A引脚和B引脚传输1，实现所述MCU串口1的UART_TX为1，所述芯片U2的A引脚和B引脚传输1的状态。

在本实施例中，通过所述芯片U4来实现信号的接收和发送，从而完成信号的传输。

在本实施方式的第三实施例：

请参阅图1至图3，本实用新型提供了一种带隔离保护自动收发的RS485电路，包括MCU串口1、隔离模块2、反相器3、485芯片4和层级保护模块5，所述MCU串口1连接所述隔离模块2，所述隔离模块2连接所述反相器3，所述反相器3连接所述485芯片4，所述485芯片4连接所述层级保护模块5；所述MCU串口1，用于接收信号和发射信号，将处理后的信号发送给所述隔离模块2；所述隔离模块2，用于实现电气隔离，并将所述MCU串口1发送的信号发送给所述反相器3；所述反相器3，用于将所述隔离模块2发送的信号进行反相，并将反相后的信号发送给所述485芯片4；所述485芯片4，用于信号的发送和接收，并将接收到的信号发送给所述隔离模块2；所述层级保护模块5，用于保护所述485芯片4，防止静电过大造成所述485芯片4损坏。

进一步地，所述层级保护模块5包括保护电路501，所述保护电路501电性连接所述芯片U4的B引脚和A引脚；所述保护电路501，用于保护所述芯片U4，避免静电过大损坏所述芯片U4。

进一步地，所述保护电路501包括ESD管U3、自恢复保险丝F1和自恢复保险丝F2，所述ESD管U3的1引脚电性连接所述芯片U4的B引脚；所述自恢复保险丝F1电性连接所述ESD管U3的8引脚；所述ESD管U3的4引脚与所述芯片U4的A引脚电性连接；所述自恢复保险丝F2电性连接所述ESD管U3的5引脚。所述ESD管U3的作用是保护电子元件，并使电路稳定，所述ESD管U3和所述自恢复保险丝F2设置在RS485_A差分线上，所述ESD管U3和所述自恢复保险丝F1设置在RS485_B差分线上，当大电压经过RS485_A和RS485_B差分线时，所述ESD管U3内部的二极管导通流到地中，将电压钳位在低压下，当大电流流过RS485_A和RS485_B差分线时，所述自恢复保险丝F1和所述自恢复保险丝F2断开，正常后自动恢复，从而保护所述芯片U4，起到抑制外部的静电和浪涌的作用。

在本实施例中，当大电压经过所述芯片U4的A引脚和B引脚时，所述ESD管U3导通，可以有效防止静电过大影响所述芯片U4的通断以及防止所述芯片U4损坏，当大电流经过时，所述自恢复保险丝F1和所述自恢复保险丝F2断开，起到了防止电流过大烧毁电路的作用，当电流恢复到正常状态时，所述自恢复保险丝F1和所述自恢复保险丝F2自动恢复，从而保护所述芯片U4，起到抑制外部的静电和浪涌的作用，避免设备损坏危害人身安全。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种带隔离保护自动收发的RS485电路，其特征在于，包括MCU串口、隔离模块、反相器、485芯片和层级保护模块；

所述MCU串口连接所述隔离模块，所述隔离模块连接所述反相器，所述反相器连接所述485芯片，所述485芯片连接所述层级保护模块；

所述MCU串口，用于接收信号和发射信号，将处理后的信号发送给所述隔离模块；

所述隔离模块，用于实现电气隔离，并将所述MCU串口发送的信号发送给所述反相器；

所述反相器，用于将所述隔离模块发送的信号进行反相，并将反相后的信号发送给所述485芯片；

所述485芯片，用于信号的发送和接收，并将接收到的信号发送给所述隔离模块；

所述层级保护模块，用于保护所述485芯片，防止静电过大造成所述485芯片损坏。

2.如权利要求1所述的带隔离保护自动收发的RS485电路，其特征在于，

所述隔离模块包括隔离电路，所述隔离电路电性连接于所述MCU串口和所述反相器之间，所述隔离电路与所述485芯片电性连接；

所述隔离电路，用于隔离所述MCU串口和所述反相器，将所述MCU串口发送的信号发送给所述反相器，并接收所述485芯片发送的信号。

3.如权利要求2所述的带隔离保护自动收发的RS485电路，其特征在于，

所述隔离电路包括芯片U1、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R3电性连接于所述MCU串口和所述芯片U1之间；所述电阻R5电性连接于所述MCU串口和所述芯片U1之间；所述电阻R4第一端与所述芯片U1的VDB引脚电性连接，所述电阻R4的第二端与所述485芯片电性连接；所述电阻R6的第一端与所述芯片U1的VIA引脚电性连接，所述电阻R6的第二端与所述反相器电性连接。

4.如权利要求3所述的带隔离保护自动收发的RS485电路，其特征在于，

所述反相器包括自动控制收发电路，所述自动控制收发电路电性连接于所述隔离电路和所述485芯片之间；

所述自动控制收发电路，用于对所述隔离电路发送的信号进行反向，并控制所述485芯片的工作状态。

5.如权利要求4所述的带隔离保护自动收发的RS485电路，其特征在于，

所述自动控制收发电路包括芯片U2和电阻R1，所述芯片U2电性连接于所述电阻R6和所述485芯片；所述电阻R1的第一端与所述芯片U1的GND2引脚电性连接，所述电阻R1的第二端与所述芯片U1的VIA引脚电性连接。

6.如权利要求5所述的带隔离保护自动收发的RS485电路，其特征在于，

所述485芯片包括RS485芯片外围电路，所述RS485芯片外围电路电性连接于所述芯片U2和所述层级保护模块之间；

所述RS485芯片外围电路，用于接收所述芯片U2的信号，并根据所述芯片U2的信号调整工作状态。

7.如权利要求6所述的带隔离保护自动收发的RS485电路，其特征在于，

所述RS485芯片外围电路包括芯片U4、电阻R7，电阻R8和电阻R9，所述电阻R9与所述芯片U2电性连接，所述芯片U2的Y引脚分别与所述芯片U4的nRE引脚和所述芯片U4的DE引脚电性连接；所述芯片U4的R引脚与所述电阻R4的第二端电性连接；所述电阻R7的第一端与所述芯片U4的VCC引脚电性连接，所述电阻R7的第二端与所述芯片U4的A引脚电性连接；所述电阻R8与所述芯片U4的B引脚电性连接；所述芯片U4的B引脚与所述层级保护模块电性连接；所述芯片U4的A引脚与所述层级保护模块电性连接。

8.如权利要求7所述的带隔离保护自动收发的RS485电路，其特征在于，

所述层级保护模块包括保护电路，所述保护电路电性连接所述芯片U4的B引脚和A引脚；

所述保护电路，用于保护所述芯片U4，避免静电过大损坏所述芯片U4。

9.如权利要求8所述的带隔离保护自动收发的RS485电路，其特征在于，

所述保护电路包括ESD管U3、自恢复保险丝F1和自恢复保险丝F2，所述ESD管U3的1引脚电性连接所述芯片U4的B引脚；所述自恢复保险丝F1电性连接所述ESD管U3的8引脚；所述ESD管U3的4引脚与所述芯片U4的A引脚电性连接；所述自恢复保险丝F2电性连接所述ESD管U3的5引脚。