RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的制作方法

文档序号:7315308
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
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