專利名稱：Rs-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及RS-485網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種RS-485數(shù)
據(jù)收發(fā)裝置。
背景技術(shù)：
RS-485是一種符合工業(yè)通訊標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸總線，它是美國電子 工業(yè)協(xié)會(EIA)制定的平衡發(fā)送、差分接收的標(biāo)準(zhǔn)異步串行總線。 RS-485為半雙工接口 ，釆用雙向單信道通信方式。
RS-485網(wǎng)絡(luò)中，主機(jī)與其控制的從機(jī)均直接連4妄到RS-485網(wǎng)絡(luò)。 當(dāng)只有一臺主機(jī)控制多臺從機(jī)時，由于采用主/從通信方式，每次通信 均從主機(jī)發(fā)起，從機(jī)不主動發(fā)送數(shù)據(jù)，因此網(wǎng)絡(luò)上始終不會出現(xiàn)兩臺 以上的機(jī)器同時發(fā)送數(shù)據(jù)的情況，不會出現(xiàn)RS-485總線竟?fàn)幟半U。 但當(dāng)在RS-485網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置有多臺主機(jī)時，難免出現(xiàn)兩臺或兩臺以上 的主機(jī)同時發(fā)起通信，即出現(xiàn)兩臺或兩臺以上的主才幾同時向RS-485 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)的情況，這將造成RS-485總線竟?fàn)幟半U。

實(shí)用新型內(nèi)容
有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種RS-485數(shù)據(jù)收 發(fā)裝置，避免多主機(jī)的RS-485網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)RS-485總線竟?fàn)幟半U。
本實(shí)用新型提供的RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，包括第一 485接口 單元、第一數(shù)據(jù)流向控制單元、數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元、邏輯與單元，其 中，第一 485接口單元的數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端分別與數(shù)據(jù)收發(fā)控 制單元、第一數(shù)據(jù)流向控制單元的輸入端連接，第一數(shù)據(jù)流向控制單 元和數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元輸出端分別與邏輯與單元兩輸入端連接，邏輯 與單元輸出端與485接口單元輸出使能端相連。
可選的，還包括第二 485接口單元和第二流向控制單元；其中， 第二 485接口單元的數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端分別與第一 485接口單 元的數(shù)據(jù)接收端和數(shù)據(jù)發(fā)送端相連，第二數(shù)據(jù)流向控制單元串聯(lián)在第 二 485接口單元的數(shù)據(jù)接收端和輸出4吏能端之間。
可選的，所述第一、第二 485接口單元為MAX485芯片，485接 口單元的數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端為MAX485芯片的接收器輸出端 RO、驅(qū)動器輸入端DI。
可選的，其特征在于，所述數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元為可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器。
其中，所述可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為74123芯片，數(shù)據(jù)收發(fā)控制 單元IC2的輸入輸出端為74123芯片的負(fù)觸發(fā)l命入端A和負(fù)脈沖輸出 端5。
由上可以看出，本實(shí)用新型RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置僅在RS-485總 線空閑時才允許主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送到RS-485總線上，因此在多主機(jī)的 RS-485網(wǎng)絡(luò)中，可以避免發(fā)生RS-485總線竟?fàn)幟半U。
并且，本實(shí)用新型RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置兩端均可以設(shè)置為485 接口 ，可以方便的安裝到要接入RS-485網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備與RS-485網(wǎng)絡(luò)之 間。
本實(shí)用新型RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置中可以采用MAX485芯片及單 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為74123芯片，成本較低。


圖1為RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置原理圖2為74123芯片原理圖3為74123芯片各接口邏輯關(guān)系圖4為兩端均含有RS-485接口的RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置原理圖； 圖5為RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置應(yīng)用于RS-485網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備與RS-485 網(wǎng)絡(luò)之間的示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置設(shè)置在各個主機(jī)與RS-485總線 之間，用于監(jiān)聽RS-485總線以及控制所連接主機(jī)數(shù)據(jù)的收發(fā)，當(dāng) RS-485總線空閑時，控制來自主機(jī)的數(shù)據(jù)可以通過RS-485數(shù)據(jù)收發(fā) 裝置輸出到RS-485總線上；當(dāng)RS-485總線有數(shù)據(jù)時，則RS-485數(shù) 據(jù)收發(fā)裝置屏蔽所連接主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)RS-485總線上多 臺主機(jī)同一個時刻發(fā)送數(shù)據(jù)時只能有一臺主機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送到RS-485總 線上，避免出現(xiàn)RS-485總線竟?fàn)幟半U。下面對本實(shí)用新型RS-485數(shù) 據(jù)收發(fā)裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1為本實(shí)用新型RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置原理圖，包括數(shù)據(jù)收發(fā) 控制單元IC2、 485接口單元、數(shù)據(jù)流向控制單元IC1、邏輯與單元 IC3,其中，第一 485接口單元的數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端分別與數(shù) 據(jù)收發(fā)控制單元、第一數(shù)據(jù)流向控制單元的輸入端連接，第一數(shù)據(jù)流 向控制單元和數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元輸出端分別與邏輯與單元兩輸入端 連接，邏輯與單元輸出端與485接口單元輸出使能端相連。下面首先 對本實(shí)用新型各個單元進(jìn)行詳細(xì)說明
其中，數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元IC2可由雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)， 本例中IC2采用了 74123芯片，圖2示出了 74123芯片原理圖，其各 個接口意義如下CEXT為外接電容端；Q為正脈沖輸出端；豆為負(fù) 脈沖輸出端；^為清除端(低電平有效)；Al、 A2為負(fù)觸發(fā)輸入 端；Bl、 B2為正觸發(fā)輸入端。圖3示出了其輸入端和輸出端各個端 口的邏輯關(guān)系圖，其中H表示高電平、L表示低電平、X表示任意電 平、上下箭頭分別表示低到高電平和高到低電平的跳變、凸凹形脈沖 表示高低電平脈沖，由圖3可見，當(dāng)Al輸入高到低電平跳變時，5輸 出低電平。這里74123芯片采用Al作為輸入端，5作為輸出端，當(dāng) 74123芯片Al端接收到與MAX485芯片RO端連接的DataO引腳的 信號為高到低電平跳變時，74123芯片^輸出低電平。
485接口單元可以采用MAX485芯片，其包含4妾收器輸出使能端 ^和驅(qū)動器輸出使能端DE,可統(tǒng)稱輸出使能端。其中^i為低電平有
效，DE為高電平有效。亜和DE短接，根據(jù)接收的控制信號控制 MAX485芯片為接收或發(fā)送兩種狀態(tài)^和DE為"1"時，數(shù)據(jù)通 過驅(qū)動器輸入端DI輸入并通過接收器同相輸入端/驅(qū)動器同相輸出端 A和接收器反相輸入端/驅(qū)動器反相輸出端B輸出到RS-485總線上； ^和DE為"0"時，若RS-485總線上有數(shù)據(jù)，則通過A、 B輸入并 通過接收器輸出端RO輸出。本例中，將MAX485芯片的RO和DI 端作為485接口單元的數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端。
數(shù)據(jù)流向控制單元IC1連接在DI和^/DE端之間，/人與MAX485 芯片DI端相連的Datal引腳釆集信號并輸出控制信號。當(dāng)Datal保持 為高電平時，認(rèn)為Datal為空閑或接收狀態(tài)，IC1輸出低電平；當(dāng)Datal 上有數(shù)據(jù)時，IC1輸出高電平。數(shù)據(jù)流向控制單元IC1可以采用中國 專利ZL200720005122.5中所提供的自動流向控制電^各，其原理此處 不再贅述。
下面對本實(shí)用新型工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明
當(dāng)RS-485總線處于空閑狀態(tài)時，與A、 B接口相連的RS-485總 線上無數(shù)據(jù)(表現(xiàn)為A接口接收信號為"1" 、 B接口接收信號0 為"0"),與DI相連的Datal保持高電平，此時IC1輸出低電平， 從而邏輯與單元IC3輸出低電平到MAX485芯片的^和DE端，使 MAX485芯片保持接收狀態(tài)，DataO引腳與A端口信號一致，保持高 電平，IC2的負(fù)脈沖輸出端5輸出高電平。
當(dāng)RS-485總線上有數(shù)據(jù)輸入到MAX485芯片、與DI相連的Datal 空閑(Datal保持高電平)時，MAX485芯片處于4妄收狀態(tài)，與接收 器輸出端RO相連的DataO有數(shù)據(jù)，IC2電路被觸發(fā)，負(fù)脈沖輸出端^ 輸出低電平，IC3持續(xù)輸出低電平，MAX485芯片保持接收狀態(tài)。在 RS-485總線上連續(xù)數(shù)據(jù)包傳輸結(jié)束之前IC2會連續(xù)被觸發(fā)，負(fù)脈沖 輸出端5—直輸出低電平，MAX485芯片一直保持接收狀態(tài)。
在此過程中，當(dāng)Datal有數(shù)據(jù)輸入MAX485芯片時，由于MAX485 芯片被保持在接收狀態(tài)，因此Datal的數(shù)據(jù)會被屏蔽，不會發(fā)送到 RS-485總線上，因而RS-485總線上不會發(fā)生竟?fàn)幟半U，保證總線數(shù)
據(jù)的完整性。當(dāng)RS-485總線連續(xù)數(shù)據(jù)包發(fā)送結(jié)束后，IC2負(fù)脈沖輸 出端5低電平脈沖結(jié)束，恢復(fù)到高電平，IC3輸出端隨IC1輸出信號 變化，即MAX485芯片收發(fā)直接由IC1控制，此時Datal有數(shù)據(jù)時， 可以經(jīng)過MAX485芯片輸送到RS-485總線上。
當(dāng)RS-485總線無數(shù)據(jù)、Datal有數(shù)據(jù)輸入MAX485芯片DI端口 時，DataO保持高電平，IC1從Datal采集到電平信號，輸出控制信 號，使MAX485芯片輸出端接通，Datal數(shù)據(jù)輸出到RS-485總線上。 直到Datal連續(xù)數(shù)據(jù)包發(fā)送結(jié)束之前，MAX485芯片一直處于發(fā)送狀 態(tài)。因?yàn)镈ataO保持高電平，IC2的負(fù)脈沖輸出端5保持高電平， MAX485芯片的輸出使能端^和DE直接由IC1輸出控制。當(dāng)Datal 連續(xù)數(shù)據(jù)包結(jié)束后，IC1輸出低電平，MAX485芯片轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)。
其中，可以通過調(diào)節(jié)IC2電路的R和C值控制5輸出的負(fù)脈沖的 脈寬tW。當(dāng)C> 1000pF時，可以設(shè)定tW=K.R.C,其中K為常數(shù)， 與外界溫度及外接電容C有關(guān)，在0.2-0.6間選擇。當(dāng)C< 1000pF 時，可以設(shè)定tW=6+0.05C+0.45RC+11.6R，其中該公式中電容C的單 位為pF,電阻R單位為kQ。
圖4為兩端均為485接口的RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，如圖4所示， 其安裝在主機(jī)485接口與RS-485總線之間，與上圖不同之處，還設(shè) 置了連接Datal和DataO接口的MAX485芯片，MAX485芯片采用標(biāo) 準(zhǔn)封裝，其RO和DI與Datal和DataO相接、瓦和DE短接，DE接 口還接一 自動流向控制單元，自動流向控制單元另 一端連接MAX485 芯片的DI。
如圖5示出了本實(shí)用新型的應(yīng)用，該圖示出了兩臺主機(jī)與兩臺從 機(jī)組成的RS-485網(wǎng)絡(luò)。其中主機(jī)與RS-485總線之間經(jīng)過圖4中的 RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置連接。從機(jī)不主動發(fā)送數(shù)據(jù)，每次通信均從主 機(jī)發(fā)起。開始時RS-485總線空閑，即兩臺主才幾與兩臺從機(jī)均沒有發(fā) 送數(shù)據(jù)，此時RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置I和RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置II及兩 臺從機(jī)的485接口芯片均處于接收狀態(tài)。
某一時刻起，主機(jī)I開始發(fā)送數(shù)據(jù)，兩臺從機(jī)收到數(shù)據(jù)，同時
RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置II收到數(shù)據(jù)，將主機(jī)II發(fā)送端屏蔽。在主機(jī)I 數(shù)據(jù)沒有發(fā)送結(jié)束之前，RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置II 一直接收RS-485總 線數(shù)據(jù)，持續(xù)屏蔽主機(jī)II發(fā)送端。直到主機(jī)I數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，RS-485 數(shù)據(jù)收發(fā)裝置II自動解除主機(jī)II發(fā)送端的屏蔽。在主機(jī)I發(fā)送數(shù)據(jù)過 程中，兩臺從在等待數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后才返回數(shù)據(jù)，所以兩臺從機(jī)不發(fā) 送數(shù)據(jù)；主機(jī)II隨時可能發(fā)送數(shù)據(jù)，由于RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置II在 檢測到RS-485總線上有數(shù)據(jù)屏蔽了主機(jī)II的發(fā)送端，所以RS-485 總線上只有一個站點(diǎn)一一主機(jī)I在發(fā)送數(shù)據(jù)，避免了發(fā)生竟?fàn)幟半U， 保證了主機(jī)I發(fā)送的數(shù)據(jù)的完整性。同理當(dāng)RS-485總線空閑時，由 主機(jī)II發(fā)起的一次通信過程中，RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置I自動屏蔽主 機(jī)I的發(fā)送端，避免了發(fā)生竟?fàn)幟半U，保證主機(jī)II發(fā)送數(shù)據(jù)的完整性。
從機(jī)在接到主機(jī)命令后，返回數(shù)據(jù)過程中，RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置 I和RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置II自動屏蔽發(fā)送端。從機(jī)發(fā)送結(jié)束后，RS-485 總線空閑，RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置I和RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置II自動解 除發(fā)送端的屏蔽，等待下一次通信。
圖5中僅在主機(jī)與RS-485總線之間連接了此RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝 置，如果從機(jī)數(shù)量比較多，為了防止兩臺以上從機(jī)同時發(fā)送數(shù)據(jù)(例 如多臺從機(jī)為了響應(yīng)主機(jī)的數(shù)據(jù))，在從機(jī)與RS-485總線之間接入 此RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，確保在同一時刻RS-485總線上只有一個站 點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，其它站點(diǎn)處于接收狀態(tài)。
由上可見，本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)485網(wǎng)絡(luò)存在多主才幾時，在空閑 狀態(tài)下，不屏蔽第一個發(fā)送數(shù)據(jù)的主機(jī)，并且在該主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束 之前，屏蔽其它主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，從而避免出現(xiàn)總線竟?fàn)幟半U。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí) 用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同 替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，其特征在于，包括第一485接口單元、第一數(shù)據(jù)流向控制單元、數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元、邏輯與單元，其中，第一485接口單元的數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端分別與數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元、第一數(shù)據(jù)流向控制單元的輸入端連接，第一數(shù)據(jù)流向控制單元和數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元輸出端分別與邏輯與單元兩輸入端連接，邏輯與單元輸出端與485接口單元輸出使能端相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，其特征在于， 進(jìn)一步包括第二 485接口單元和第二流向控制單元；其中，第二 485接口單元的數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端分別與第一 485接 口單元的數(shù)據(jù)接收端和數(shù)據(jù)發(fā)送端相連，第二數(shù)據(jù)流向控制單元串聯(lián) 在第二485接口單元的數(shù)據(jù)接收端和輸出使能端之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，其特征在 于，所述第一、第二 485接口單元為MAX485芯片，485接口單元的 數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端分別為MAX485芯片的接收器輸出端RO和 驅(qū)動器輸入端DI。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元為可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，其特征在于， 所述可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為74123芯片，數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元IC2的 輸入端和輸出端分別為74123芯片的負(fù)觸發(fā)輸入端A和負(fù)脈沖輸出端
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種RS-485數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，包括第一485接口單元、第一數(shù)據(jù)流向控制單元、數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元、邏輯與單元，其中，第一485接口單元的數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端分別與數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元、第一數(shù)據(jù)流向控制單元的輸入端連接，第一數(shù)據(jù)流向控制單元和數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元輸出端分別與邏輯與單元兩輸入端連接，邏輯與單元輸出端與485接口單元輸出使能端相連。使用本實(shí)用新型，在多主機(jī)的RS-485網(wǎng)絡(luò)中可以避免發(fā)生RS-485總線競爭冒險。
文檔編號H04L12/40GK201191856SQ200820080719
公開日2009年2月4日 申請日期2008年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日
發(fā)明者劉桓裕, 震 徐, 偉 白 申請人:北京瑞賽德電子技術(shù)有限公司