rs-485总线在多节点远距离通信系统中的应用

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1、RS-485总线在多节点远距离通信系统中的应用刘楠楠（中国联通辽源分公司，吉林辽源136200）摘要：介绍RS-485接口SN75LBC184芯片的性能特点，及以该芯片为主的通信系统的构成，包括它们的硬件电路和软件设计方法；说明了该系统的优点及应用领域。关键词：通信系统；RS-485接口；芯片在工业控制及测量领域较为常用的网络之一就是物理层采用RS-485通信接口所组成的工控设备网络。这种通信接口可以十分方便地将许多设备组成一个控制网络。从目前解决单片机之间中长距离通信的诸多方案分析来看，RS-485总线通信模式由于具有结构

2、简单、价格低廉、通信距离和数据传输速率适当等特点而被广泛应用于仪器仪表、智能化传感器集散控制、楼宇控制、监控报警等领域。1系统的硬件设计1.1系统总体设计系统由一台IBM-PC机和多个AT89C51单片机构成，采用主从式结构，以AT89C51芯片为核心的从机既可以独立地完成数据处理和控制任务，又可以将数据传给上位PC机。PC机将这些数据进行处理、显示、打卬，同时将各种控制命令传给各个从机，以实现集中管理和最优控制。它们之间的通信由SN75LBC184芯片完成。SN75LBCI84芯片采用单一电源Vcc,电压在+3~+5.5V

3、范围内都能正常工作。与普通的RS-485芯片相比，它不但能抗雷电的冲击而且能承受高达8kV的静电放电冲击，片内集成4个瞬时过压保护管，可承受高达400V的瞬态脉冲电压。因此，它能显著提高防止雷电损坏器件的可靠性。对一些环境比较恶劣的现场，可直接与传输线相接而不需要任何外加保护元件。该芯片还有一个独特的设计，当输入端开路时，其输出为高电平，这样可保证接收器输入端电缆有开路故障时，不影响系统的正常工作。另外，它的输入阻抗为RS485标准输入阻抗的2倍(≥24kΩ),故可以在总线上连接64个收发器。芯片内部设计了

4、限斜率驱动，使输岀信号边沿不会过陡，使传输线上不会产生过多的高频分量，从而有效扼制电磁干扰。系统组成框图如图1所示。在接口之间接有匹配电阻，用于吸收总线上的反射信号，保证正常传播信号干净、无毛刺(其取值与总线的特性阻抗相当)。当总线上没有信号传输吋，总线处于悬浮状态，容易受干扰信号的影响。在总线上，差分信号的正端和+5V电源间接一个lOkΩ的电阻，正端和负端之间也接一个lOkΩ的电阻:负端和地之间再接一个lOkΩ的屯阻，形成一个电阻网络。当总线上没有信号传输时，正端的电平大约为3.2V,负

5、端的电平大约为1.6V,即使有干扰信号，也很难产生串行通信的起始信号0,从而增加了总线抗干扰的能力。1.2RS232/RS485的转换部分选用DAQ485A系列产品DAQ485A-6N作为RS-232/RS-485转换器。其一端为DB9S插头，可直接与PC机的RS-232M图2RS-232/RS-485转换器与RS-485的连线图相连，而其另一端为四端子接线座，分别为A、B、GND、VCCo可由计算机RS-232口直接供电，亦可在VCC和GND间外按+5V直流电源，DQ485A转换器内部具有自动处理功能，外部电源不影响内部窃

6、电，内部窃电亦不影响外部电源，因此，两者可分而供之，亦可同时供之。DAQ485A-6N系列使用了TI的E系列ESD保护器件，因此，适合于长线室外使用。2系统的软件设计本系统软件设计以Windows98为平台，采用Delphi和C++语言设计，下面仅介绍上下位机通信及界面的主要程序的设计思想和设计方法。通信软件必须符合RS・485协议标准。上位机与下位机之间实行主从结构的通信方式，上位机为主，下位机为从。一切都由主机控制，任一吋刻主机只与一台从机传输信息，从机之间不能直接通信，若要通信可通过主机实观。数据通信波特率定为9600

7、波特，每个从机都有唯一的地址号，用来区分各从机。单片机的数据通信由串口完成，定时器T1为波特发生器，数据传送格式为1位起始位，8位数据位，1位停止位，1位可编程位(TB8)O工作方式：定吋器T1设置为方式2,串口设置为工作方式3。单片机通过中断方式发送和接收数据。由于RS-485是-•种半双工通信方式，发送与接收共用同一物理信道。各任何吋刻只允许一台单机处于发送状态。因此，要求应答的单机必须在侦听到总线上呼叫信号已经发送完毕，且没有其他单机发出应答信号的情况下才能应答。主从机的吋序有严格的要求，若配合不好会发生总线冲突，使系

8、统的通信瘫痪，无法正常。应采取的措施：(1)复位时，主从机均应处于接收状态。在软件设计时，应使系统上电或正式通信前对串口做几次空操作，清除端口的非法数据和命令；(2)控制端RE3和DE信号的有效脉宽应大干发送或接收■帧信号的宽度；(3)总线上所连接的各单机的发送控制信号在时序上应完全隔开，