专利名称：一种rs485半双工收发自动切换电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信接口技术领域，特别涉及一种RS485半双工收发自动切换电路。
背景技术：
半双工(Half Duplex)数据传输指数据可以在一个信号载体的两个方向上传输， 但是不能同时传输。具体是指在通信过程的任意时刻，信息既可由M传到N，又能由N传到 M，但同时只能由一个方向上的传输存在。采用半双工方式时，通信系统每一端的发送器和 接收器，通过收/发开关转接到通信线上，进行方向的切换，因此，会产生时间延迟。RS485标准是半双工通信协议。RS485适用于收发双方共享一对线路进行通信，也 适用于多个点之间共享一对线路进行总线方式联网，但通信只能是半双工的。
以下结合附图介绍现有技术中RS485的工作原理。参见图1，该图为现有技术中RS485收发数据的工作原理图。首先介绍RS485通信芯片的8个管脚的定义。RO是RS485的接收器输出端；DI是RS485的发送器输入端；/RE是接收器输出使能端，低电平有效；DE是发送器输出使能端，高电平有效；A和B分别对应RS485通信总线的两条差分数据传输线；VCC和GND分别是电源和地。RS485通过A和B接收总线上的数据，经过RS485通信芯片将数据的电平转换 为与微处理器(MCU，Microcontroller Unit)匹配的晶体管-晶体管逻辑电平(TTL， Transistor-Transistor logic)以后，经过RO管脚发送至MCU的接收管脚RXD。MCU的数据经过发送管脚TXD发送至RS485的DI，RS485将数据转换为与总线数 据匹配的电平后，经过A和B发送到总线上。由于RS485的工作特性就是半双工通信，因此RS485的工作状态是发送还是接收， 需要控制/RE和DE的电平来实现，MCU的读写控制管脚R/D连接/RE和DE。当R/D是高 电平时，RS485通信芯片处于发送状态；当R/D是低电平时，RS485通信芯片处于接收状态。 此处RS485通信芯片的发送状态和接收状态是以该MCU和该RS485通信芯片所在节点为基 准，来描述RS485通信芯片的状态。RS485通信芯片处于发送状态，是指RS485将MCU的数 据发送到总线上。RS485通信芯片处于接收状态，是指RS485从总线上接收数据，再将接收 的数据发送到MCU。因此，每次切换RS485通信芯片的工作状态时，均需要改变MCU的控制管脚R/D的 电平，这样会导致整个数据的收发比较缓慢，造成时间延迟。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种RS485半双工收发自动切换电路，能够自动切换RS485通信芯片的接收和发送工作状态。本实用新型实施例提供一种RS485半双工收发自动切换电路，包括微处理器、RS485通信芯片和RS485总线；其特征在于，所述微处理器的数据接收管脚连接RS485通信 芯片的接收器输出端；所述微处理器的数据发送管脚通过限流电阻连接三极管的基极；所述RS485通信芯片的发送器输入端接地；所述三极管的集电极连接RS485通信芯片的接收器输出使能端和发送器输出使能端，同时通过第三电阻连接电源；所述三极管的发射极接地；所述RS485通信芯片的A管脚通过上拉电阻连接电源；所述RS485通信芯片的B管脚通过下拉电阻接地。优选地，所述上拉电阻的阻值和所述下拉电阻的阻值相同。优选地，所述上拉电阻的阻值和所述下拉电阻的阻值相同均是1000欧姆。优选地，所述上拉电阻的阻值和所述下拉电阻的阻值相同均是2000欧姆。本实用新型实施例该提供一种RS485半双工收发自动切换电路，包括微处理器、 RS485通信芯片和RS485总线；所述微处理器的数据接收管脚连接RS485通信芯片的接收 器输出端；所述微处理器的数据发送管脚通过限流电阻连接三极管的基极；所述三极管的集电极连接RS485通信芯片的接收器输出使能端和发送器输出使 能端，同时通过第三电阻连接电源；所述三极管的发射极接地；所述RS485通信芯片的发送器输入端连接所述微处理器的数据发送管脚；所述RS485通信芯片的A管脚通过上拉电阻连接电源；所述RS485通信芯片的B管脚通过下拉电阻接地。优选地，所述上拉电阻的阻值和所述下拉电阻的阻值相同。优选地，所述上拉电阻的阻值和所述下拉电阻的阻值相同均是1000欧姆。优选地，所述上拉电阻的阻值和所述下拉电阻的阻值相同均是2000欧姆。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点本实用新型实施例提供的RS485半双工收发自动切换电路，将MCU的TXD管脚通 过三极管Ql控制/RE和DE，利用MCU在发送数据时以“0”作为起始位，发送完数据后以“ 1，， 作为结束位，实现RS485的工作状态的自动切换。当MCU发送完数据时，TXD发送的结束位 为“1”，因此，三极管导通，此时/RE和DE为低电平，RO有效，RS485的工作状态由发送自动 转换为接收。当MCU开始发送数据时，TXD发送的起始位为“0”，因此，三极管截止，此时/RE 和DE为高电平，DI有效，RS485处于发送工作状态。由于此时DI处于低电平，因此，RS485 可以将“0”发送到总线上。当MCU的TXD发送“ 1 ”时，三极管导通，此时/RE和DE为低电 平，RS485处于接收工作状态，但是，此时总线处于空闲状态，由于上拉电阻Rl和下拉电阻 R2的作用使得总线上的数据为“1”，从而保证总线能得到正确的数据“1”。进而其他节点也 可以从总线上得到数据“1”。本实用新型两个实施例提供的RS485半双工收发自动切换电 路，不需要单独控制MCU的R/D的电平，来切换RS485通信芯片的工作状态。当RS485通信 芯片处于发送状态时，通过三极管Ql的导通和关断来控制。当RS485通信芯片处于接收状态时，通过TXD输出高电平从而可以保证正确接收数据。
图1是现有技术中RS485收发数据的工作原理图；图2是本实用新型RS485半双工收发自动切换电路第一实施例结构图；图3是本实用新型RS485半双工收发自动切换电路第二实施例结构图。
具体实施方式
为了本领域技术人员更好地理解和实施本实用新型，首先对RS485进行简单的介绍。在自动化通信领域，随着分布式控制系统的发展，迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信。在RS-422标准的基础上，电子工业协会(EIA，ElectronicIndustries Association)研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的RS485总线标准。RS485总线标准采用平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动总线，具体规格 要求1)接收器的输入电阻RIN彡12k Ω ；2)驱动器能输出士7V的共模电压；3)输入端的电容彡50pF ；4)在节点数为32个，配置了 120Ω的终端电阻的情况下，驱动器至少还能输出电 压1. 5V(终端电阻的大小与所用双绞线的参数有关)；5)接收器的输入灵敏度为200mV(即(V+)_(V_)彡0. 2V，表示信号“1” ； (V+)-(V-)彡-0.2V，表示信号“0”)；此处的V+和V-指的是RS485上的A和B上的电压；因为RS485的远距离、多节点(32个)以及传输线成本低的特性，使得EIA的RS485 成为工业应用中数据传输的首选标准。为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图对本 实用新型的具体实施方式
做详细的说明。实施例一参见图2，该图为本实用新型RS485半双工收发自动切换电路第一实施例结构图。本实施例中MCU的TXD通过限流电阻R4再经三极管Ql连接RS485通信芯片。MCU的TXD通过限流电阻R4连接三极管Ql的基极。三极管Ql的发射极接地；三极管的集电极连接RS485通信芯片的/RE管脚和DE 管脚，同时集电极通过第三电阻R3连接电源VCC。RS485通信芯片的DI管脚接地；RO连接MCU的RXD管脚；A管脚通过第一电阻Rl 连接VCC ；B管脚通过第二电阻R2连接地。同时A管脚和B管脚连接总线的差分数据线。下面说明该实施例的工作原理。以RS485通信芯片向总线接收数据和发送数据来介绍。第一 RS485通信芯片接收总线的数据。MCU的TXD管脚在空闲状态时输出高电平，此时三极管Ql导通，RS485通信芯片 的/RE和DE为低电平，因此，RS485通信芯片处于接收状态。所以TXD管脚在空闲状态时RS485通信芯片可以正确接收总线上的数据。进而将从总线接收的数据转换成TTL电平后 通过RO管脚发送至MCU的RXD管脚。第二 RS485通信芯片向总线发送数据。此处的RS485通信芯片向总线发送数据是指MCU通过RS485通信芯片向总线发送 数据。需要说明的是，MCU发送数据的标准协议是数据的起始位为“0”，数据的结束位 为“1”。例如，起始位为lbit，发送的数据为8bit，结束位为lbit，共发送IObit的数据。当MCU开始发送数据时，TXD发送的起始位为“0”，因此，三极管Ql截止，此时/RE和DE为高电平，DI有效，RS485处于发送工作状态。由于DI接地，因此，RS485可以将“0” 发送到总线上。当MCU的TXD发送“1”时，三极管Ql导通，此时/RE和DE为低电平，RS485处于 接收工作状态，但是，此时总线处于空闲状态，由于上拉电阻Rl和下拉电阻R2的作用使得 总线上的数据为“1”，从而保证总线能得到正确的数据“1”。进而其他节点也可以从总线上 得到数据“1”。需要说明的是，总线处于空闲状态时，由于两条数据线上的上拉电阻Rl和下拉电 阻R2的作用，使两条数据线状态处于逻辑“ 1 ”。需要说明的是，上拉电阻Rl和下拉电阻R2的阻值可以不同，也可以相同，只要能 保证总线在空闲状态时，A线上的电压值减去B线上的电压值大于或等于200mV即可，这样 总线上两条数据线体现出来的差值为逻辑“ 1 ”。需要说明的是，上拉电阻Rl和下拉电阻R2除了保证总线处于空闲状态时，使总线 上产生逻辑“1”的电平以外；当总线处于工作状态时，上拉电阻Rl和下拉电阻R2还可以使 总线上的信号比较稳定，避免信号产生较大的波动。当MCU发送完数据时，TXD发送的结束位为“1”，因此，三极管导通，此时/RE和DE 为低电平，RO有效，RS485的工作状态由发送自动转换为接收。本实用新型实施例提供的RS485半双工收发自动切换电路利用MCU在发送数据时 以“0”作为起始位，发送完数据后以“1”作为结束位，以及三极管和上拉电阻和下拉电阻实 现RS485的工作状态的自动切换。该电路实现简单方便，可以自动实现RS485通信芯片的接 收和发送状态的切换，从而省去MCU的R/D端对发送和接收使能的控制，避免了时间延迟。 从而提高整个系统的数据发送和接收速度。实施例二 参见图3，该图为本实用新型RS485半双工收发自动切换电路第二实施例结构图。本实施例中MCU的TXD也是通过限流电阻R4再经三极管Ql连接RS485通信芯片。MCU的TXD通过限流电阻R4再连接三极管Ql的基极。三极管Ql的发射极接地；三极管的集电极连接RS485通信芯片的/RE管脚和DE 管脚，同时集电极通过第三电阻R3连接电源VCC。RS485通信芯片的DI管脚连接MCU的TXD ；RO连接MCU的RXD管脚；A管脚通过第 一电阻Rl连接VCC ；B管脚通过第二电阻R2连接地。同时A管脚和B管脚连接总线的差分 数据线。下面说明该实施例的工作原理。[0076]以RS485通信芯片向总线接收数据和发送数据来介绍。第一 RS485通信芯片接收总线的数据。该过程与实施例一相同，在此不再赘述。第二 RS485通信芯片向总线发送数据。此处的RS485通信芯片向总线发送数据是指MCU通过RS485通信芯片向总线发送数据。需要说明的是，MCU发送数据的标准协议是数据的起始位为“0”，数据的结束位 为“1”。例如，起始位为lbit，发送的数据为8bit，结束位为lbit，共发送IObit的数据。当MCU开始发送数据时，TXD发送的起始位为“0”，因此，三极管Ql截止，此时/RE 和DE为高电平，DI有效，RS485处于发送工作状态。由于DI现在直接连接MCU的TXD，因 此，RS485可以将“0”发送到总线上。当MCU的TXD发送“1”时，三极管Ql导通，此时/RE和DE为低电平，RS485处于 接收工作状态，但是，此时总线处于空闲状态，上拉电阻Rl和下拉电阻R2的作用使得总线 上的数据为“1”，从而保证总线能得到正确的数据“1”。进而其他节点也可以从总线上得到 数据“ 1 ”，保证MCU发送的数据“ 1，，也可以被其他节点正确地得到。需要说明的是，总线处于空闲状态时，由于两条数据线上的上拉电阻Rl和下拉电 阻R2的作用，使两条数据线状态处于逻辑“ 1 ”。需要说明的是，上拉电阻Rl和下拉电阻R2的阻值可以不同，也可以相同，只要能 保证总线在空闲状态时，A线上的电压值减去B线上的电压值大于或等于200mV即可，这样 总线体现出来的状态为逻辑“ 1 ”。需要说明的是，上拉电阻Rl和下拉电阻R2除了保证总线处于空闲状态时，使总线 上产生逻辑“1”的状态以外；当总线处于工作状态时，上拉电阻Rl和下拉电阻R2还可以使 总线上的信号比较稳定，避免信号产生较大的波动。当MCU发送完数据时，TXD发送的结束位为“1”，因此，三极管Ql导通，此时/RE和 DE为低电平，RO有效，RS485的工作状态由发送自动转换为接收。本实用新型两个实施例提供的RS485半双工收发自动切换电路，不需要单独控制 MCU的R/D的电平，来切换RS485通信芯片的工作状态。而是利用MCU发送数据时TXD管脚 发送的数据直接来控制RS485的/RE和DE。还利用了 RS485的通信标准是半双工，当RS485 处于接收状态时，总线处于空闲状态。当RS485通信芯片处于发送状态时，通过三极管Ql的导通和关断来控制。当RS485通信芯片处于接收状态时，通过TXD输出高电平从而可以保证正确接收数据。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何 熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的 方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的 等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对 以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的 范围内。
权利要求一种RS485半双工收发自动切换电路，包括微处理器、RS485通信芯片和RS485总线；其特征在于，所述微处理器的数据接收管脚连接RS485通信芯片的接收器输出端；所述微处理器的数据发送管脚通过限流电阻连接三极管的基极；所述RS485通信芯片的发送器输入端接地；所述三极管的集电极连接RS485通信芯片的接收器输出使能端和发送器输出使能端，同时通过第三电阻连接电源；所述三极管的发射极接地；所述RS485通信芯片的A管脚通过上拉电阻连接电源；所述RS485通信芯片的B管脚通过下拉电阻接地。
2.根据权利要求1所述的RS485半双工收发自动切换电路，其特征在于，所述上拉电阻 的阻值和所述下拉电阻的阻值相同。
3.根据权利要求2所述的RS485半双工收发自动切换电路，其特征在于，所述上拉电阻 的阻值和所述下拉电阻的阻值相同均是1000欧姆。
4.根据权利要求2所述的RS485半双工收发自动切换电路，其特征在于，所述上拉电阻 的阻值和所述下拉电阻的阻值相同均是2000欧姆。
5.一种RS485半双工收发自动切换电路，包括微处理器、RS485通信芯片和RS485总 线；其特征在于，所述微处理器的数据接收管脚连接RS485通信芯片的接收器输出端；所述 微处理器的数据发送管脚通过限流电阻连接三极管的基极；所述三极管的集电极连接RS485通信芯片的接收器输出使能端和发送器输出使能端， 同时通过第三电阻连接电源；所述三极管的发射极接地；所述RS485通信芯片的发送器输入端连接所述微处理器的数据发送管脚；所述RS485通信芯片的A管脚通过上拉电阻连接电源；所述RS485通信芯片的B管脚通过下拉电阻接地。
6.根据权利要求5所述的RS485半双工收发自动切换电路，其特征在于，所述上拉电阻 的阻值和所述下拉电阻的阻值相同。
7.根据权利要求6所述的RS485半双工收发自动切换电路，其特征在于，所述上拉电阻 的阻值和所述下拉电阻的阻值相同均是1000欧姆。
8.根据权利要求6所述的RS485半双工收发自动切换电路，其特征在于，所述上拉电阻 的阻值和所述下拉电阻的阻值相同均是2000欧姆。
专利摘要本实用新型提供一种RS485半双工收发自动切换电路，包括微处理器、RS485通信芯片和RS485总线；微处理器的数据接收管脚连接RS485通信芯片的接收器输出端；微处理器的数据发送管脚通过限流电阻连接三极管的基极；三极管的集电极连接RS485通信芯片的接收器输出使能端和发送器输出使能端，同时通过第三电阻连接电源；三极管的发射极接地；RS485通信芯片的发送器输入端接地；RS485通信芯片的A管脚通过上拉电阻连接电源；RS485通信芯片的B管脚通过下拉电阻接地。本实用新型提供的RS485半双工收发自动切换电路可以自动切换发送和接收工作状态。
文档编号H04L12/40GK201557127SQ20092027972
公开日2010年8月18日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者徐罕聪, 胡玉斌, 韩大庆 申请人:北京东方信联科技有限公司