基于485通讯的多节点控制电路论文和设计-杨凤彪

全文摘要

本实用新型公开了一种基于485通讯的多节点控制电路，包括一个主RS485接口模块和若干个从RS485接口模块，所述主RS485接口模块通过屏蔽双绞线与第一从RS485接口模块连接，所述第一从RS485接口模块通过屏蔽双绞线与第二从RS485接口模块，依次类推，所述第n‑1从RS485接口模块屏蔽双绞线与第n从RS485接口模块连接。当所述从RS485接口模块中的电源模块损坏时，该从RS485接口模块通过继电器触头的切换将进线端与出现端直接连接，使该从RS485接口该模块脱离通讯总线，此时，电源模块损坏的所述RS485接口模块接收的信号不经过其内的RS485接口电路处理。

主设计要求

1.一种基于485通讯的多节点控制电路，其特征在于：包括一个主RS485接口模块和若干个从RS485接口模块，所述主RS485接口模块通过屏蔽双绞线与第一从RS485接口模块连接，所述第一从RS485接口模块通过屏蔽双绞线与第二从RS485接口模块，依次类推，所述第n-1从RS485接口模块屏蔽双绞线与第n从RS485接口模块连接，n为大于2的自然数，正常时，所述从RS485接口模块通过模块内的RS485接口电路与相邻的所述从RS485接口模块通讯。

设计方案

2.如权利要求1所述的基于485通讯的多节点控制电路，其特征在于：所述主RS485接口模块和从RS485接口模块包括两个电源模块、两个继电器、两个485芯片以及光耦芯片，所述电源模块分别为所述继电器、485芯片以及光耦芯片提供工作电源；信号输入进线端P1的两个接线端分别接输入差分信号A、B，所述P1的两个接线端子分别与继电器K1中双刀双掷开关的公共端连接，所述继电器K1中双刀双掷开关的两个常闭触头接线端与继电器K2中双刀双掷开关的两个常闭触头接线端分别连接；所述继电器K1中双刀双掷开关的两个常开触头接线端分别分为三路，其中一个常开触头接线端的第一路与MAX485SEA型芯片U2的6脚连接，第二路经稳压二极管D1接地，第三路经电阻R3接+5V电源，另一个常开触头接线端的第一路与MAX485SEA型芯片U2的7脚连接，第二路经稳压二极管D2接地，第三路经电阻R5接地；所述U2只工作在接收模式；所述U2的8脚分为两路，第一路与+5V电源连接，第二路经电容C1接地；所述U2的2脚、3脚和5脚接地；所述U2的4脚悬空；所述U2的1脚分为三路，第一路与光耦U3中发光二极管的负极连接，第二路经电阻R2接+5V电源，第三路与MAX485SEA型芯片U4的4脚连接;信号输出接线端P5的两个接线端为差分信号输出端，所述P5的两个差分信号输出端分别与继电器K2中双刀双掷开关的公共端连接，所述继电器K2中双刀双掷开关的两个常开触头接线端分别分为三路，其中一个常开触头接线端的第一路与MAX485SEA型芯片U4的6脚连接，第二路经稳压二极管D3接地，第三路经电阻R6接+5V电源，另一个常开触头接线端的第一路与MAX485SEA型芯片U4的7脚连接，第二路经稳压二极管D4接地，第三路经电阻R7接地；所述U4只工作在发送模式；所述U4的8脚分为两路，第一路与+5V电源连接，第二路经电容C3接地；所述U4的2脚、3脚接+5V电源；所述U4的1脚悬空，所述U4的5脚接地；

所述光耦U3中发光二极管的正极经电阻R4接+5V电源，所述光耦U3中光敏三极管的发射极接地，所述光耦U3中光敏三极管的集电极分为两路，第一路为所述RS485接口模块的信号输出端，为微处理器提供TTL电平信号，第二路经电阻R1接+5V电源。

3.如权利要求2所述的基于485通讯的多节点控制电路，其特征在于：第一电源模块包括AC\/DC转换芯片P2，所述P2的输入端接交流220V电源，所述AC\/DC转换芯片P2的正输出端经电感L1后分为三路，第一路为所述第一电源模块的+5V电源输出端，第二路经电容C4接地，第三路经电容C6接地。

4.如权利要求2所述的基于485通讯的多节点控制电路，其特征在于：第二电源模块包括AC\/DC转换芯片P3，所述P3的输入端接交流220V电源，所述AC\/DC转换芯片P3的正输出端经电感L2后分为三路，第一路为所述第二电源模块的+5V电源输出端，第二路经电容C5接地，第三路经电容C7接地。

5.如权利要求2所述的基于485通讯的多节点控制电路，其特征在于：所述从RS485接口模块中与所述光耦连接的信号输出端与单片机U1的TTL电平串口输入端连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及串口通信电路技术领域，尤其涉及一种基于485通讯的多节点控制电路。

背景技术

RS-485串行总线采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力，因此在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机，拓扑结构如图1所示。在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等因素所影响。理论上，通信速率在100Kbps及以下时，RS485的最长传输距离可达1200米，但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而有所差异。此外，现有的拓扑结构中当某个节点出现故障时，对通讯总线造成的影响较大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种既可以延长总的传输距离，又可以防止某个节点出现故障时，对通讯总线造成影响的485通讯的多节点控制电路。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种基于485通讯的多节点控制电路，其特征在于：包括一个主RS485接口模块和若干个从RS485接口模块，所述主RS485接口模块通过屏蔽双绞线与第一从RS485接口模块连接，所述第一从RS485接口模块通过屏蔽双绞线与第二从RS485接口模块，依次类推，所述第n-1从RS485接口模块屏蔽双绞线与第n从RS485接口模块连接，n为大于2的自然数，正常时，所述从RS485接口模块通过模块内的RS485接口电路与相邻的所述从RS485接口模块通讯。

进一步的技术方案在于：所述主RS485接口模块和从RS485接口模块包括两个电源模块、两个继电器、两个485芯片以及光耦芯片，所述电源模块分别为所述继电器、485芯片以及光耦芯片提供工作电源；信号输入进线端P1的两个接线端分别接输入差分信号A、B，所述P1的两个接线端子分别与继电器K1中双刀双掷开关的公共端连接，所述继电器K1中双刀双掷开关的两个常闭触头接线端与继电器K2中双刀双掷开关的两个常闭触头接线端分别连接；所述继电器K1中双刀双掷开关的两个常开触头接线端分别分为三路，其中一个常开触头接线端的第一路与MAX485SEA型芯片U2的6脚连接，第二路经稳压二极管D1接地，第三路经电阻R3接+5V电源，另一个常开触头接线端的第一路与MAX485SEA型芯片U2的7脚连接，第二路经稳压二极管D2接地，第三路经电阻R5接地；所述U2只工作在接收模式；所述U2的8脚分为两路，第一路与+5V电源连接，第二路经电容C1接地；所述U2的2脚、3脚和5脚接地；所述U2的4脚悬空；所述U2的1脚分为三路，第一路与光耦U3中发光二极管的负极连接，第二路经电阻R2接+5V电源，第三路与MAX485SEA型芯片U4的4脚连接；信号输出接线端P5的两个接线端为差分信号输出端，所述P5的两个差分信号输出端分别与继电器K2中双刀双掷开关的公共端连接，所述继电器K2中双刀双掷开关的两个常开触头接线端分别分为三路，其中一个常开触头接线端的第一路与MAX485SEA型芯片U4的6脚连接，第二路经稳压二极管D3接地，第三路经电阻R6接+5V电源，另一个常开触头接线端的第一路与MAX485SEA型芯片U4的7脚连接，第二路经稳压二极管D4接地，第三路经电阻R7接地；所述U4只工作在发送模式；所述U4的8脚分为两路，第一路与+5V电源连接，第二路经电容C3接地；所述U4的2脚、3脚接+5V电源；所述U4的1脚悬空，所述U4的5脚接地；

进一步的技术方案在于：第一电源模块包括AC\/DC转换芯片P2，所述P2的输入端接交流220V电源，所述AC\/DC转换芯片P2的正输出端经电感L1后分为三路，第一路为所述第一电源模块的+5V电源输出端，第二路经电容C4接地，第三路经电容C6接地。

进一步的技术方案在于：第二电源模块包括AC\/DC转换芯片P3，所述P3的输入端接交流220V电源，所述AC\/DC转换芯片P3的正输出端经电感L2后分为三路，第一路为所述第二电源模块的+5V电源输出端，第二路经电容C5接地，第三路经电容C7接地。

进一步的技术方案在于：所述从RS485接口模块中与所述光耦连接的信号输出端与单片机U1的TTL电平串口输入端连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请所述控制电路中，当节点出现雷击或其他原因造成电源模块P3故障无输出时，继电器K1、K2线圈失电，其常闭触头闭合，常开触头打开，将接线端P1输入的RS485差分信号直接经接线端P5输出，将该节点从通讯总线上旁路掉，可保证通讯总线可靠连接。所述控制电路将RS485差分信号经过U2（接收）和U4（发送）转换后，每两个通讯节点之间的有效传输距离理论上可以做到RS485的最长传输距离，且通讯节点数不受限制，这样，总的通讯距离可以不受限制。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是现有技术中RS485串行总线拓扑结构图；

图2是本实用新型实施例中继通讯拓扑结构图；

图3是本实用新型实施例中RS485接口模块（通讯节点）的电路原理图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图2所示，本实用新型实施例公开了一种基于485通讯的多节点控制电路，包括一个主RS485接口模块和若干个从RS485接口模块，所述主RS485接口模块通过屏蔽双绞线与第一从RS485接口模块连接，所述第一从RS485接口模块通过屏蔽双绞线与第二从RS485接口模块，依次类推，所述第n-1从RS485接口模块屏蔽双绞线与第n从RS485接口模块连接，n为大于2的自然数，正常时，所述从RS485接口模块通过模块内的RS485接口电路与相邻的所述从RS485接口模块通讯；当所述从RS485接口模块中的电源模块损坏时，该从RS485接口模块通过继电器触头的切换将进线端与出现端直接连接，使该从RS485接口该模块脱离通讯总线，此时，电源模块损坏的所述RS485接口模块接收的信号不经过其内的RS485接口电路处理。

进一步的，如图3所示，所述主RS485接口模块和从RS485接口模块包括两个电源模块、两个继电器、两个485芯片以及光耦芯片，所述电源模块分别为所述继电器、485芯片以及光耦芯片提供工作电源；信号输入进线端P1的两个接线端分别接输入差分信号A、B，所述P1的两个接线端子分别与继电器K1中双刀双掷开关的公共端连接，所述继电器K1中双刀双掷开关的两个常闭触头接线端与继电器K2中双刀双掷开关的两个常闭触头接线端分别连接；所述继电器K1中双刀双掷开关的两个常开触头接线端分别分为三路，其中一个常开触头接线端的第一路与MAX485SEA型芯片U2的6脚连接，第二路经稳压二极管D1接地，第三路经电阻R3接+5V电源，另一个常开触头接线端的第一路与MAX485SEA型芯片U2的7脚连接，第二路经稳压二极管D2接地，第三路经电阻R5接地；所述U2只工作在接收模式；所述U2的8脚分为两路，第一路与+5V电源连接，第二路经电容C1接地；所述U2的2脚、3脚和5脚接地；所述U2的4脚悬空；所述U2的1脚分为三路，第一路与光耦U3中发光二极管的负极连接，第二路经电阻R2接+5V电源，第三路与MAX485SEA型芯片U4的4脚连接；信号输出接线端P5的两个接线端为差分信号输出端，所述P5的两个差分信号输出端分别与继电器K2中双刀双掷开关的公共端连接，所述继电器K2中双刀双掷开关的两个常开触头接线端分别分为三路，其中一个常开触头接线端的第一路与MAX485SEA型芯片U4的6脚连接，第二路经稳压二极管D3接地，第三路经电阻R6接+5V电源，另一个常开触头接线端的第一路与MAX485SEA型芯片U4的7脚连接，第二路经稳压二极管D4接地，第三路经电阻R7接地；所述U4只工作在发送模式；所述U4的8脚分为两路，第一路与+5V电源连接，第二路经电容C3接地；所述U4的2脚、3脚接+5V电源；所述U4的1脚悬空，所述U4的5脚接地；

进一步的，如图3所示，第一电源模块包括AC\/DC转换芯片P2，所述P2的输入端接交流220V电源，所述AC\/DC转换芯片P2的正输出端经电感L1后分为三路，第一路为所述第一电源模块的+5V电源输出端，第二路经电容C4接地，第三路经电容C6接地。

进一步的，如图3所示，第二电源模块包括AC\/DC转换芯片P3，所述P3的输入端接交流220V电源，所述AC\/DC转换芯片P3的正输出端经电感L2后分为三路，第一路为所述第二电源模块的+5V电源输出端，第二路经电容C5接地，第三路经电容C7接地。

图3中，P2、P3为电源模块，将输入的交流220V电压转换为稳定的直流5V电压；U1为具有串口的单片机；U3为光耦，起信号隔离作用；U2、U4为MAX485芯片，U2只工作在接收模式，U4只工作在发送模式；K1、K2为继电器，起信号切换作用；P1为RS485信号输入接线端，P5为RS485信号输出接线端。

当正常上电时，继电器K1、K2的线圈得电，其常开触头闭合，P1接线端与U2接通，P5接线端与U4接通（K1、K2中双刀双掷开关将图3中上侧的触点分别与U2和U4接通）。P1输入的RS485差分信号经U2转换为TTL电平信号，该电平信号经过光耦输入到单片机U1的串口接收端，用于数据处理；U2转换的TTL电平信号同时输入到U4的TTL电平接收端，U4将TTL电平信号转换为RS485差分信号经P5接线端输出。

当节点出现雷击或其他原因造成电源模块P3故障无输出时，继电器K1、K2线圈失电，其常闭触头闭合，常开触头打开，将P1接线端输入的RS485差分信号直接经P5接线端输出，将该节点从通讯总线上旁路掉，同时保证通讯总线可靠连接。

本设计将RS485差分信号经过U2（接收）和U4（发送）转换后，每两个通讯节点之间的有效传输距离理论上可以做到RS485的最长传输距离，且通讯节点数不受限制，这样，总的通讯距离可以不受限制。

设计图

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