专利名称：RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的制作方法
技术领域：
本实用新型是RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的电路结构，其 技术领域涉及RS-485或Profibus的信号通信，是一种信号极性自动识别与切换技术的电 路结构。这种电路可以应用在任何RS-485类的差分信号通信上，使差分信号通信免除信号 极性容易接反的困扰。
背景技术：
RS-485采用差分信号负逻辑，+2V +6V表示“0”，-6V -2V表示“1”。RS-485标准最初由电子工业协会(EIA)于1983年制订并发布，后由TIA通讯工业 协会修订后命名为TIA/EIA-485-A。工程师还是习惯地称之为RS-485。RS-485由RS-422发展而来，后者是为弥补 RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平 衡通信接口，将传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺，即1219米(速率低于 IOOkbps时)，并允许在一条平衡线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机 接收的单向、平衡传输规范，为扩展应用范围，随后又为其增加了多点、双向通信能力，即允 许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展 了总线共模范围，这就是后来的EIARS-485标准。RS-485是一个电气接口规范，它只规定了平衡驱动器和接收器的电特性，而没有 规定接插件、传输电缆和通信协议。RS-485标准定义了一个基于单对平衡线的多点、双向 (半双工)通信链路，是一种极为经济、并具有相当高噪声抑制、传输速率、传输距离和宽共 模范围的通信平台。RS-485接口的主要特点如下平衡传输多点通信驱动器输出电压(带载)彡I 1. 5V I接收器输入门限士 200mV-7V至+12V总线共模范围最大输入电流1. 0mA/-0. 8mA (12Vin/-7Vin)最大总线负载32个单位负载(UL)最大传输速率10Mbps最大电缆长度4000英尺(即1219米)Profibus现场总线技术已被列为IEC61158国际标准，是世界上应用最广泛的现 场总线技术，由 Profibus-FMS、Profibus-PA 和 Profibus-DP 等 3 部分组成。其中Profibus-DP是一种高速(数据传输速率9. 6kb/s 12Mb/s)、经济的设备级 网络，主要用于现场控制器与分散I/O之间的通信，可满足交直流调速系统快速响应的时 间要求。Proftbus-PA用于过程控制，用IEC1158-2标准，传输速率为31. 25kb/s，提供本质安全特性，适用于安全性要求较高以及由总线供电的场合。Profibus-FMS主要解决车间级通信问题，完成中等传输速率的循环或非循环数据 交换任务。现有RS-485或Profibus接口电路的弊端由于是差分信号，各个公司对A、B信号 的定义不尽相同，容易导致信号极性接反。
发明内容本实用新型的目的是为了克服上述现有RS-485或Profibus接口电路的弊端， 这种电路结构，由双刀双掷继电器、RS-485或Profibus接口芯片、长O长1计数比较锁存 控制电路、继电器驱动电路组成，实现RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换。当 RS-485或Profibus外部输入电路的正负极性接反时，长O长1计数比较锁存控制电路对信 号极性进行自动识别，通过继电器驱动电路，驱动双刀双掷继电器切换开关，把RS-485或 Profibus外部输入电路的正负极进行反接，实现正确的极性输入。当RS-485或Profibus 外部输入电路的正负极性接法是正确时，长O长1计数比较锁存控制电路对信号极性进行 自动识别，使继电器不动作，保证正常的通信。本实用新型的目的是通过以下技术方案达到的如图3所示，长O长1计数比较电路，当RX信号为O时，长O计数器根据时钟计数， 和RS-485的最低波特率(30bps)的8bit X4倍以上时间比较(定时为ls，这是RS-485最 低波特率不可能出现的逻辑O的情况)，如果出现则表明是信号接反，如果是Prof ibus，最 低 波特率是9600，比较时间为3ms。如果RX信号为1时，长1计数器根据时钟计数，如果达 到同样的比较值，表明是信号极性接法正确时的信号空闲。长O长1计数比较锁存控制电路的输入信号是RS-485或Profibus接口芯片的TTL 信号的RX，长O长1计数比较锁存控制电路的时钟频率应至少应大于RS-485或Profibus 最大波特率的4倍，通常选择8倍，但不限于8倍，普通RS-485的最高波特率为115. 2k，时 钟频率可选1M，Profibus的最高波特率为12M，时钟频率可选100M。长O长1计数比较电路的输出结果控制D触发器的prn和clrn脚，如果有长0， 使D触发器输出1并锁存，切换继电器；如果有长1，使D触发器输出O并锁存，不切换继电 器。如果不是空闲信号，而是数据信号，则长O长1计数比较电路都不会有输出，所以不会 改变锁存值，保证RS-485或Profibus信号的正常传输。本实用新型的优点实现了 RS-485或Profibus信号极性的自动识别，通过控制电 路自动切换继电器电路，实现RS-485或Prof ibus信号自动反转，节省了线缆连接排查的成 本。
图1是本实用新型的结构框图，由双刀双掷继电器、RS-485或Profibus接口芯 片、长O长1计数比较锁存控制电路、继电器驱动电路组成。双刀双掷继电器用于切换信号 极性，RS-485或Profibus接口芯片把RS-485电平转换为TTL电平，输出的RX-TTL信号为 TTL电平，用于逻辑判断。继电器驱动电路一般用三极管电路组成，使TTL信号进行功率放 大以驱动继电器线圈。长O长1计数比较锁存控制电路对信号极性进行自动识别。[0027]图2是本实用新型采用的双刀双掷继电器，常闭开关是表示RS-485的信号极性连 接正确时的信号通道。当信号极性接反时，控制线圈使开关动作，常开的开关闭合，实现了 信号的自动反转。图3表示长0长1计数比较锁存控制电路，当RX信号为0时，长0计数器根据时 钟计数，如果达到比较值，表明信号接反。如果RX信号为1时，长1计数器根据时钟计数， 如果达到同样的比较值，表明是信号极性接法正确时的信号空闲。长0长1计数比较电路 的输出结果控制D触发器的prn和clrn脚，如果有长0，使D触发器输出1并锁存，切换继 电器；如果有长1，使D触发器输出0并锁存，不切换继电器。如果不是空闲信号，而是数据 信号，则长0长1计数比较电路都不会有输出。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式
。参考图1可知，整个电路的实现由双刀双掷继电器、RS-485或Profibus接口芯片、 长O长1计数比较锁存控制电路、继电器驱动电路组成。常闭开关是表示RS-485的信号极 性连接正确时的信号通道。常开开关是表示RS-485的信号极性连接错误时的信号反转通 道。 参考图3可知，长0长1计数器，RX-TTL输入为计数器的使能信号，信号跳变则 计数器清零，下一个长O长1信号来时重新计数，计数器时钟频率应至少应大于RS-485或 Profibus最大波特率的4倍，通常选择8倍，但不限于8倍，普通RS-485的最高波特率为 115. 2k，时钟频率可选1M，Profibus的最高波特率为12M，时钟频率可选100M。比较器，如 果是RS-485信号，计数器与1024X1024(约Is)相比较，如果达到比较值，这计数器保持数 据不再计数，输出一个锁存脉冲给D触发器。长O长1计数比较电路的输出结果控制D触 发器的prn和clrn脚，如果有长0，使D触发器输出1并锁存，切换继电器；如果有长1，使 D触发器输出O并锁存，不切换继电器。如果不是空闲信号，而是数据信号，则长O长1计数 比较电路都不会有输出。
权利要求1.RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的电路结构，其特征在于这种电 路结构，由双刀双掷继电器、RS-485或Profibus接口芯片、长O长1计数比较锁存控制电 路、继电器驱动电路组成，实现RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换，当RS-485或 Profibus外部输入电路的正负极性接反时，长O长1计数比较锁存控制电路对信号极性进 行自动识别，通过继电器驱动电路，驱动双刀双掷继电器切换开关，把RS-485或Profibus 外部输入电路的正负极进行反接，实现正确的极性输入，当RS-485或Profibus外部输入电 路的正负极性接法是正确时，长O长1计数比较锁存控制电路对信号极性进行自动识别，使 继电器不动作，保证正常的通信。
2.根据权利要求1所述的RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的电路 结构，其特征还在于长O长1计数比较锁存控制电路的输入信号是RS-485或Profibus接 口芯片的TTL信号的RX，长O长1计数比较锁存控制电路的时钟频率应至少应大于RS-485 或Profibus最大波特率的4倍，普通RS-485的最高波特率为115. 2k，时钟频率可选1M， Profibus的最高波特率为12M，时钟频率可选100M。
3.根据权利要求1所述的RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的电路 结构，其特征还在于长O长1计数比较电路，当RX信号为O时，长O计数器根据时钟计数， 和RS-485的最低波特率30bps的8bit X 4倍以上时间比较，定时为ls，如果出现则表明是 信号接反，如果是Prof ibus，最低波特率是9600，比较时间为3ms，如果RX信号为1时，长1 计数器根据时钟计数，如果达到同样的比较值，表明是信号极性接法正确时的信号空闲。
4.根据权利要求1所述的RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的电路结 构，其特征还在于长O长1计数比较电路的输出结果控制D触发器的prn和clrn脚，如果 有长0，使D触发器输出1并锁存，切换继电器；如果有长1，使D触发器输出O并锁存，不切 换继电器，如果不是空闲信号，而是数据信号，则长O长1计数比较电路都不会有输出，所以 不会改变锁存值，保证RS-485或Profibus信号的正常传输。
专利摘要本实用新型公开了一种RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的电路结构。这种电路结构，由双刀双掷继电器、RS-485或Profibus接口芯片、长0长1计数比较锁存控制电路、继电器驱动电路组成，实现RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换。当RS-485或Profibus外部输入电路的正负极性接反时，长0长1计数比较锁存控制电路对信号极性进行自动识别，通过继电器驱动电路，驱动双刀双掷继电器切换开关，把RS-485或Profibus外部输入电路的正负极进行反接，实现正确的极性输入。当RS-485或Profibus外部输入电路的正负极性接法是正确时，长0长1计数比较锁存控制电路对信号极性进行自动识别，使继电器不动作，保证正常的通信。
文档编号H02H11/00GK201821098SQ20102017951
公开日2011年5月4日 申请日期2010年4月28日 优先权日2010年4月28日
发明者周厚明 申请人:武汉迈威光电技术有限公司