CN2697963Y - 半双工rs485串行通讯中继分支装置 - Google Patents
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Abstract
一种半双工RS485串行通讯中继分支装置(10)，包括总线收发器(11)和支线收发器组(20)，所述支线收发器组(20)中各支线收发器的DE端相连在一起，然后接反向器(15)的输出端，反向器(15)的输入端接总线收发器(11)的RO端；支线收发器组(20)中各支线收发器的RO端接与非门逻辑电路(13)的输入端，然后与非门逻辑电路(13)的输出接总线收发器(11)的DE端；本实用新型结构简单，性能稳定，节能可靠，信号转换延迟极短，通讯速率的变化、两次的交互通信数据的时间间隔长短，都不会影响中继功能的实现，使原来的总线型传输模式可变为星型连接的通讯模式，可以解决容量问题，延长通讯距离，提高适应性。
Description
技术领域 本实用新型涉及以交换功能为特征的通讯线连接器，尤其是涉及半双工RS485串行通讯中继分支的装置。
背景技术 在工业控制、住宅监控等领域目前广泛采用了半双工RS485串行通讯总线，该总线用一对双绞线上可以并联若干个RS485收发器，每个收发器与一个采集控制设备相连，从而实现半双工串行通讯。但是收发器驱动能力总是有限的，总线上挂接的收发器要受到容量限制；由于在双绞线上的电平损耗，RS-485通信的传输距离也受到限制，最大不能超过1.5公里；另外分支线长度不能过长，但是实际现场装置分布相对分散，情况比较复杂，如果用户将现场各节点分别连到中心并将总线直接并接在一起，将导致总线信号传输严重反射，最终可能无法通信，而大多数用户为了避免星型的接法，将RS-485总线进行来回的环绕组成总线方式，这样即浪费了通讯线，也增加的总线长度，降低了总线的通讯可靠性。
目前已存在的RS485中继器能解决部分的问题，例如专利号00265070的名为《用于RS485总线的通讯网络集线器》中国实用新型专利，它中继的基本原理是：一对485收发器背-背相接传送双向的数据，平常两收发器，都处于接受状态，一端串行通讯数据起始位的从1到0的变化触发一个单稳态信号驱动另一端的收发器处于发送状态，单稳态信号翻转后，收发器又恢复接受状态。单稳态信号的宽度必须略大于1个字节的数据传输时间。这样能实现数据的双向传输，但是通讯的波特率会受到单稳态信号的时间宽度的限制，并且要求两次的交互通信数据的时间间隔也必须大于单稳态信号的时间宽度。
另外，为了适应通讯速率的变化，一些中继器利用复杂的电路，甚至单片机来监测通讯信号，并自动调整单稳态信号的时间宽度，其功能实现的成本较高，而且由于结构变复杂，稳定性、可靠性也会受到一定影响。
发明内容 本实用新型所要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种半双工RS485串行通讯中继分支装置，中继器中总线端收发器和支线端收发器只借助了简单的逻辑电路器件进行连接，使得平常总线端收发器和支线端收发器都处于接收状态待命，一旦总线向支线发送数据或是支线往总线回复数据，其中继功能的实现不受通讯速率变化影响，对两次的交互通信数据的时间间隔也没有要求，结构简单，稳定可靠。
本实用新型解决所述技术问题可以通过以下技术方案来实现：
设计制造一种半双工RS485串行通讯中继分支装置，包括电源，尤其是还包括总线收发器和支线收发器组，所述总线收发器的A端和B端接RS485通讯总线，所述支线收发器组中各支线收发器的DE端相连在一起后，然后接反相器的输出端，反相器的输入端接总线收发器的RO端；支线收发器组中各支线收发器的RO端接与非门逻辑电路的各输入端，然后与非门逻辑电路的输出端接总线收发器的DE端；所述支线收发器组中各支线收发器的A端和B端接各条支线。
总线收发器的A端通过上拉电阻到收发器电源正极，B端通过下拉电阻接到电源地，A端与B端之间接通讯匹配电阻。
所述支线收发器组包括1～32只支线收发器。
支线收发器组中各支线收发器A端通过上拉电阻到收发器电源正极，B端通过下拉电阻接到电源地，A端与B端之间接通讯匹配电阻。
总线收发器和支线收发器组的各支线收发器选用型号包括MAX483～491、MAX1487、MAX3080～3089、SN75276、SN75LBC184中的一种，也可以选用其他型号的RS485通讯芯片。
各收发器的/RE端或接本收发器的DE端，或直接接地，都可以达到同样的效果。
总线收发器的DI端或直接接地，或接支线收发器组中各支线收发器的RO端经与门逻辑电路后的输出端；各支线收发器的DI端或直接接地，或接总线收发器的RO端，都可以达到相同的效果。
与现有技术相比较，本实用新型结构简单，使用稳定，节能可靠，信号转换延迟极短，通讯速率的变化、两次的交互通信数据的时间间隔长短，都不会影响中继功能的实现。本实用新型接入RS485通讯系统，原系统中各个节点软件、硬件无须经任何改动，实现了通讯信号高质量传输。
附图说明 图1是本实用新型半双工RS485串行通讯中继分支装置的原理方框图；
图2是本实用新型所述中继分支装置中使用与非门逻辑电路的电原理图；
图3是本实用新型所述中继分支装置中使用非门和或门逻辑电路的电原理图；
图4是本实用新型所述中继分支装置中使用光电耦合器将总线收发器电路和支线收发器组电路进行电隔离的原理图。
具体实施方式 下面结合附图和各实施例对本实用新型作进一步详尽的描述。
由图1、图2可知：在本实用新型的一个实施例中，所述半双工RS485串行通讯中继分支装置10，包括电源50，尤其是还包括总线收发器11和支线收发器组20，所述总线收发器11的A端和B端接RS485通讯总线，所述支线收发器组20中各支线收发器的DE端相连在一起，然后接反相器15的输出端，反相器15的输入端接总线收发器11的RO端；支线收发器组20中各支线收发器的RO端接与非门逻辑电路13的输入端，然后与非门逻辑电路13的输出接总线收发器11的DE端；所述支线收发器组20中各支线收发器的A端和B端接各条支线。
总线收发器11的A端通过上拉电阻R1到收发器电源VCC，B端通过下拉电阻R3接到电源地GND，A端与B端之间接通讯匹配电阻R2。
所述支线收发器组20包括1～32只支线收发器。
支线收发器组20中支线收发器20-1的A端通过上拉电阻R6到收发器电源VCC，B端通过下拉电阻R4接到电源地GND，A端与B端之间接通讯匹配电阻R5。支线收发器组20中其他支线收发器也都与支线收发器20-1一样配接电阻。
总线收发器11和支线收发器组20的各支线收发器选用型号包括MAX483～491、MAX1487、MAX3080～3089、SN75276、SN75LBC184中的一种，也可以选用其他型号的RS485通讯芯片。
各收发器的/RE端或接本收发器的DE端，或直接接地，都可以达到同样的效果。
总线收发器11的DI端或直接接地，或接支线收发器组20中各支线收发器的RO端经与门逻辑电路后的输出端；各支线收发器的DI端或直接接地，或接总线收发器11的RO端，都可以达到相同的效果。
本实用新型的再一个实施例如图3所示：各支线收发器的RO端先各接一反向器17、18、19，然后各反向器的输出接入或门逻辑电路16的输入端，或门逻辑电路16的输出端接总线收发器11的DE端；本实施例与图2所示实施例有相同的功能，但是多用了一些反向器器件。
为了使本实用新型更加稳定的工作，如图4所示，在总线收发器11和支线收发器组20之间采用光电耦合器30、40将总线收发器11的电路和支线收发器组20的电路进行电隔离，这时电源50输出两组不共地的电源+5V-GND、Vdd-Vss，分别向光电耦合器30、40两边的电路供电。
本实用新型的工作原理如下：
如图2所示：在通讯总线上无数据时，总线收发器11的端口A到B的电压保持在0.2V以上，当通讯总线上的数据为逻辑“1”时，收发器11端口A到B的电压远大于0.2V，总线收发器11的数据输出端RO为高电平，总线收发器11数据输出端RO的高电平经反相器15变换后控制各支线收发器的使能控制端DE、使得各支线收发器都为接收状态。在通讯线上无数据时，各支线收发器的端口A到B的电压保持在0.2V以上，当某一支线上的数据为逻辑“1”时，该支线收发器端口A到B的电压远大于0.2V，各支线收发器的数据输出端RO为高电平，各支线收发器的数据输出端RO高电平信号接与非门逻辑电路13的输入端，然后与非门逻辑电路13的输出接总线收发器11的DE端，使得总线收发器为接收状态。
当通讯总线的数据为逻辑“0”时，总线收发器11的数据输出端RO为低电平，该信号经过反向器15变换后，控制各支线收发器的使能控制端DE，使得各收发器变为发送状态，将数据“0”发送到各支线上去。
当某一支线的数据为逻辑“0”时，该支线收发器的数据输出端RO为低电平，该信号经过与非门逻辑电路13后，控制总线收发器11的使能控制端DE，使该收发器变为发送状态，将数据“0”发送到输入总线上去。
在通讯数据变为逻辑“1”，或发送终止后，各收发器又恢复为接收状态。这样本实用新型的RS485通讯中继分支装置在实现通讯数据双向交换时，延迟极短，而且省略了通讯数据逻辑“1”的发送，降低了收发器近一半发送功率。
本实用新型半双工RS485串行通讯中继分支装置可将RS485总线型连接传输模式可变为星型连接的通讯模式，从而解决分支问题，也同时解决了容量问题，延长了通讯距离，提高了适应性。
实践证明，本实用新型结构简单，性能稳定，节能可靠，信号转换延迟极短，通讯速率的变化、两次的交互通信数据的时间间隔长短，都不会影响中继功能的实现。本实用新型接入RS485通讯系统，原系统中各个节点软件、硬件无须经任何改动，实现了通讯信号高质量传输。
Claims (7)
1.一种半双工RS485串行通讯中继分支装置(10)，包括电源(50)，其特征在于：
还包括总线收发器(11)和支线收发器组(20)，所述总线收发器(11)的A端和B端接RS485通讯总线，所述支线收发器组(20)中各支线收发器的DE端相连在一起，然后接反相器(15)的输出端，反相器(15)的输入端接总线收发器(11)的RO端；支线收发器组(20)中各支线收发器的RO端接与非门逻辑电路(13)的输入端，然后与非门逻辑电路(13)的输出接总线收发器(11)的DE端；所述支线收发器组(20)中各支线收发器的A端和B端接各条支线。
2.根据权利要求1所述的半双工RS485串行通讯中继分支装置(10)，其特征在于：总线收发器(11)的A端通过上拉电阻R1到收发器电源VCC，B端通过下拉电阻R3接到电源地GND，A端与B端之间接通讯匹配电阻R2。
3.根据权利要求1所述的半双工RS485串行通讯中继分支装置(10)，其特征在于：所述支线收发器组(20)包括1～32只支线收发器。
4.根据权利要求1所述的半双工RS485串行通讯中继分支装置(10)，其特征在于：支线收发器组(20)中支线收发器(20-1)A端通过上拉电阻R6到收发器电源VCC，B端通过下拉电阻R4接到电源地GND，A端与B端之间接通讯匹配电阻R5。
5.根据权利要求1所述的半双工RS485串行通讯中继分支装置(10)，其特征在于：总线收发器(11)和支线收发器组(20)的各支线收发器选用的型号包括MAX483～491、MAX1487、MAX3080～3089、SN75276、SN75LBC184。
6.根据权利要求1所述的半双工RS485串行通讯中继分支装置(10)，其特征在于：各收发器的/RE端接本收发器的DE端，或直接接地。
7.根据权利要求1所述的半双工RS485串行通讯中继分支装置(10)，其特征在于：总线收发器(11)的DI端或直接接地，或接支线收发器组(20)中各支线收发器的RO端经与门逻辑电路(13)后的输出端；各支线收发器的DI端或直接接地，或接总线收发器(11)的RO端。
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