RS485典型电路分析

今天讲解RS485的典型电路。

1RS485简介

RS485是一种硬件接口或者通讯电路或者串行总线，其信号是查分信号，能较好的抑制共模信号，所以其通讯距离高达数千米，所以被广泛的应用在工业现场中。RS485有四线制和两线制之分，四线制是全双工通信，两线制是半双工通信。现场应用最多的是两线制，RS485有主从之分，一个系统中只能有一个主机，但是可以有很多个从机。主机定时轮询从机，从机收到信号应答，从机之间通过地址区分。

2RS485硬件电路设计思路

在用单片机设计RS485电路的时候，必须要考虑电平的转换情况，所以有两个问题你要有概念：

1. 单片机的电平是TTL电平；

2. RS485的电平是以AB两线之间的压差定义的；

3. TTL电平与RS485电平不兼容；

所以在设计电路的时候，必须想到要电平转换，这也是该电路的设计核心，幸好很多半导体公司都替你想好了，所以你只需要选择一款合适的电平转换芯片就可以了。常用的RS485的电平转换芯片有：MAX3082，SP3485等。这些芯片可以将UART转换为RS485，所以在设计RS485电路时要选择带有UART功能的单片机。

由于是一主多从的系统，所以主机必须要牢牢把握系统总线的绝对控制权。说直白一点就是：总线处于发送状态还是接收状态，必须由主机说了算。这些芯片都有发送/接收的控制引脚，通过控制这对引脚就可以控制总线。

上图就是RS485接口的硬件电路图，电路很简单，U4就是电平转换芯片，U4芯片的管脚介绍如下：

• 1-RO:TTL电平输出引脚，接单片机的RXD；

• 2-RE:收发控制引脚，接单片机的IO口；

• 3-DE:收发控制引脚，接单片机的IO口；

由于总线要么处于接收状态，要么处于发送状态，所以通常将2、3引脚接在一起。

• 4-DI:TTL电平输入引脚，接单片机的TXD；

• 5-GND:电源负引脚；

• 8-VCC:电源正引脚；

• 7-B:RS485总线B；

• 6-A:RS485总线A；

电阻R16将总线B下拉到地，电阻R17将总线A上拉至VCC，这么做的目的是提高电平转换芯片的抗干扰能力，因为A\B之间的门限电压的压差只有200mV左右，所以很容易受到干扰。

3抗干扰设计

由于工业环境现场比较恶劣，干扰因素太多，所以要考虑电路的抗干扰设计，以保证通讯的正常稳定。

• 通讯隔离

所谓隔离即将RS485的电源网络/信号与单片机隔离起来，通常的隔离方案如下图所示：

将与单片机与电平转换芯片有3个脚直接连接：方向控制脚DIR、数据发送脚TXD，数据接收脚RXD。将DIR通过光耦的方式隔离，TXD/RXD通过数字隔离芯片隔离。

• 限流保护

防止A/B总线的电流过大将芯片烧坏，可以在A/B总线上串入自恢复保险丝，当电流过大时，保险丝熔断，电流恢复正常时保险丝自恢复。

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