[发明专利]一种简易的RS485接口极性切换电路

说明书

技术领域

 本发明涉及工业控制领域常用的RS485通信网络，多设备单元之间交换数据需要区分极性布线连接。具体涉及一种可以通过逻辑控制自动切换极性的功能，使调试和接线不需区分极性从而变得更方便。

背景技术

目前，市场上常见的各控制单元常用RS485通信网络连接，而RS485接口规范是采用差分传输的，所以需要区分两条线的极性才能正确通信。

一个大型系统往往有多个RS485设备，他们需要相互连接，而且要保证极性相同，给多人调试大系统时带来一定的难度，特别是布线区域相对宽广的场合，需要调试人员逐个检查连接线的极性。通常的方法就是做成设备带通信指示，然后通过使用一个主动发送数据的装置检查接收方是否收到正确数据来判断连接是否正确。

本发明就是为了简化施工和调试，只要线路连接良好，电气指标测试没有短路和断路就可以自动连通网络。各个设备模块的微处理器自动识别总线极性，通过本切换电路切换到正确的连接极性而不需要人工干预，从而简化施工调试，提高自动化程度降低人员调试费用。

发明内容

为了简化RS485设备组网调试的问题，将本发明内置到各个带RS485通信口的模块中，配合适当的通信协议，其内置的微处理器就可以根据线路的连接情况判断是否正确，如果连接错误则通过一个控制口线来切换极性到正确的连接状态。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

鉴于RS485采用差分传输的特点，只要将数据取反就相当于将总线连接互换。互换总线连接可以用双刀双掷继电器简单实现（如图2）。数据取反可以采用异或逻辑运算实现。

我们知道当异或门的一条输入为逻辑0时，其输出和另一条输入逻辑状态相同，而当一条输入为逻辑1时，其输出和另一条输入就为取反逻辑关系。一片74HC86正好4个异或门，分别用来实现对数据接收、数据发送、正极性总线上拉、负极性总线下拉的切换控制。4个异或门的一条输入线连接在一起用来做极性切换控制线，当它为逻辑0时电路相当于直通无切换，当控制线为逻辑1时所有的被控制端都取反，如此实现了极性切换。

对数据接收和发送端取反后相当于RS485接口引线反接，此时还需要将此时的“正极性”线上拉到正电源，“负极性”线下拉到电源地，目的是当所有的RS485设备都为接收状态时，总线空闲时没有被任何器件驱动，只能靠这些上下拉电阻来决定总线的状态。由于异步串口UART的规范定义以逻辑0为起始位，如此设置总线其状态就为逻辑1，所以不会误触发数据接收，从而提高总线的可靠性和抗干扰性，实现了总线空闲时的保护。

如图1所示，当“极性切换”线为低电平时，74HC86的4个门的输出为另一输入相同状态，可以看做输入和输出直通。此时RS485接口芯片的A所连接的“引线X”为RS485+信号线，B所连接的“引线Y”为RS485-，此时A被R6通过U3D上拉到VCC,B被R7通过U3A下拉到GND，具有总线空闲保护。当“极性切换”为高电平时，74HC86的4个门的输出为另一输入逻辑取反。那么对收发的数据而言，AB实质已经倒换，“数据发送”为低电平时RS485接口芯片的D脚为高电平，则输出A>B，而发送数据0时“RS485-”>“RS485+”，所以此时“引线X”实际为RS485-信号线，而“引线Y”为RS485+信号线，R6所连接的U3D输出为低电平，R7所连接的U3A输出为高电平，也同步实现了RS485+上拉到高，RS485-下拉到低的目的，完成总线空闲保护。

本发明与现有技术相比，本发明将人员参与的环节转化到控制器程序自动处理，提高自动化程度，减少人工环节提高可靠性。

附图说明

图1为本发明的典型电路示意图；

图2为本发明的简化引申方案具体电路图；