[发明专利]一种RS-485收发自动转换电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于硬件实现的RS-485收发自动转换电路。

背景技术

RS-485是一种基于差分信号传送的串行通信链路层协议，它解决了RS-232协议传输距离太近的缺陷，是工业上广泛采用的较长距离数据通信链路层协议。由于它使用一对双绞线传送差分信号，属半双工通信，所以需进行接收和发送状态的转换。RS-485芯片通常处于接收状态，当要发送数据时，由软件控制RS-485芯片使之为发送数据状态，等待发送完毕后再由软件将RS-485芯片转换到接收状态。是否发送完毕一般由UART的特定寄存器提供状态指示，或者由软件估计数据发送完大约所需时间，延时一段时间确保数据发送完毕后，再转换到接收状态。

用软件控制RS-485进行收发转换时，存在以下问题：由软件控制数据的收发转换时，在发送完数据转换为接收数据时，存在一定的转换延时，在想要发送数据和真正的能发送数据之间，存在一定的转换延时；如果软件控制发送和接收的转换时机不当，则会造成数据丢失；在由软件控制接收和发送数据转换期间，容易引入干扰，使UART单元收到多余的杂乱数据。

发明内容

为解决软件控制RS-485进行收发转换存在的上述问题，本发明提供了一种RS-485收发自动转换电路，其所采取的技术方案为：

该电路包括由RS-485芯片U1构成的RS-485收发电路、以及由555定时器U2构成的单稳态触发器，单稳态触发器控制RS-485收发电路接收状态和发送状态的转换。

在RS-485收发电路中，RS-485芯片U1的4脚为数据发送引脚，1脚为数据接收引脚，4脚和1脚分别连接具有通讯功能单片机的Data Out脚和Data In脚，2脚为接收使能脚，3脚为发送使能脚，6脚和7脚构成RS-485差分总线，其中6脚通过偏置电阻R1接到电源+5V上，7脚通过偏置电阻R3接到电源地上，且6脚和7脚之间接终端匹配电阻R2；在单稳态触发器中，555定时器U2的6脚和7脚通过上拉电阻R4接到电源+5V上，通过电容C1接到电源地上，通过反馈二极管D1接到2脚，5脚通过电容C2接到电源地上；555定时器U2的3脚接到RS-485芯片U1的2脚和3脚，555定时器U2的2脚接到RS-485芯片U1的4脚；当单片机控制Data Out的下降沿到来时，U2的3脚输出高电平，U1变为发送状态，当Data Out保持为低电平时，U2的3脚一直保持为高电平，U1也一直为发送状态，从而U1把Data Out的逻辑0状态发送出去，当Data Out的上升沿到来时，U2开始计时，延时后U2的3脚输出低电平，U1变为接收状态，偏置电阻R1和R3把RS-485差分总线拉为逻辑1的状态，从而U1继续把Data Out的逻辑1状态发送出去。

该电路减少了程序编写的复杂度，由硬件实现了RS-485接收和发送数据转换的零延时，提高了RS-485数据传输的可靠性。

附图说明

附图为本发明的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图所示，在RS-485收发电路中，RS-485芯片U1的型号可选用75176B，它的4脚为数据发送引脚，1脚为数据接收引脚，4脚和1脚分别连接单片机或其它控制电路的Data Out脚和DataIn脚，单片机型号可选用80C51单片机，它具有通讯功能，通过485总线可进行数据交换，U1的2脚为接收使能脚，3脚为发送使能脚，6脚和7脚构成RS-485差分总线，其中6脚通过偏置电阻R1接到电源+5V上，7脚通过偏置电阻R3接到电源地上，且6脚和7脚之间接终端匹配电阻R2。在单稳态触发器中，555定时器U2的6脚和7脚通过上拉电阻R4接到电源+5V上，通过电容C1接到电源地上，同时6脚和7脚连接反馈二极管D1的正极，2脚连接反馈二极管D1的负极，5脚通过电容C2接到电源地上。U2的555定时器U2的3脚接到RS-485芯片U1的2脚和3脚，555定时器U2的2脚接到RS-485芯片U1的4脚。

不发送数据时，由单片机控制的Data Out将保持为高电平，U2的2脚为高电平，U2的输出脚3脚为低电平，从而U1的2脚和3脚为低电平，U1处于接收状态。发送数据时，由于数据的起始位是低电平，即Data Out为低电平时，U2的2脚也为低电平，这时U2的3脚输出为高电平，从而U1的2脚和3脚也为高电平，U1将处于发送状态，起始位将被发送到RS-485差分总线上。同理，如果发送的数据位是低电平，U1也将处于发送状态，逻辑0也将被发送到RS-485差分总线上。如果发送的数据位是高电平，在Data Out的上升沿到来后的40uS内，U2的3脚输出还为高电平，U1还处于发送状态，逻辑1将被发送到RS-485差分总线上，40uS后，U2的3脚输出变为低电平，U1变为接收状态，RS-485差分总线为高阻状态，此时，偏置电阻R1，R3将把RS-485差分总线拉为逻辑1的状态，从而U1把Data Out的逻辑1状态发送出去。从而实现单稳态触发器控制RS-485收发电路接收状态和发送状态的转换。