關(guān)于單片機多機通信系統穩定性的探討

筆者在研制單片機多機通信系統過(guò)程中，采用其它設計方法，消除了系統的不穩定因素，整個(gè)系統2年來(lái)一直運行穩定、可靠，希望在此能與大家作進(jìn)一步的探討。

由RS-485接口構成的半雙工通信網(wǎng)絡(luò )，其結構如圖1所示，其中R=120Ω，為匹配電阻，作用為消除反射、吸收噪聲。這樣，無(wú)論系統處于什么狀態(tài)，線(xiàn)路上都不會(huì )出現噪聲干擾。這就很好地解決了《穩定性》一文中所提出的第2個(gè)問(wèn)題。

MAX485芯片內部功耗的計算方法如下：在正常工作區域內（除去開(kāi)路、短路狀態(tài)），MAX485的差分輸出B、A端電壓與輸出電流之比是線(xiàn)性的，等效電路如圖2所示。根據MAX485手冊提供的輸出電流-差分輸出電壓曲線(xiàn)圖，圖2中E≈3.75 V，R0≈41Ω。讀者也可根據E= (R0+R) I = (R0+R)U/R取2組R、U值，計算出E、R0。芯片內部功耗P=I2 R0，短路條件下，P = 3.752/41 = 340 mW, 而芯片70 ℃持續耗散功率為700 mW。

MAX485芯片損壞的原因有2個(gè)：

① 通信線(xiàn)路上所有主、分機共用1個(gè)電源；

② 系統上電復位階段，所有MAX485都處于輸出狀態(tài)。

2個(gè)條件共同作用才會(huì )造成MAX485損壞，只要消除任何一個(gè)條件，芯片就不會(huì )損壞。

在上電復位階段，通信網(wǎng)絡(luò )上所有RS-485芯片均應處于接收輸入狀態(tài)，而不能在發(fā)送輸出狀態(tài)。如果設計是采用單片機8031的P1口控制MAX485的RE/DE端，則應經(jīng)過(guò)反相器控制，如圖3所示。該反相器的作用很重要，不可缺少。

結果，即使是在實(shí)驗室調試階段，按照圖1接法沒(méi)有限流電阻，在5個(gè)分機共用一個(gè)電源的條件下，也沒(méi)有出現過(guò)MAX485芯片損壞的現象。

另外，MAX485的差分輸入/輸出端應直接接到通信線(xiàn)路上，而無(wú)需限流電阻。MAX48X系列接口芯片內部采用2種技術(shù)，以保護異常條件下芯片不致?lián)p壞：

① 過(guò)流保護。當通信線(xiàn)路異常短路致使處于輸出狀態(tài)的MAX485輸出端短路時(shí)，保護電路起控，限制短路電流為100 mA左右。

② 過(guò)熱保護。當芯片本身溫升過(guò)高時(shí)，內部熱關(guān)斷電路強迫輸出，進(jìn)入高阻狀態(tài)，即芯片越熱，內阻越大，輸出短路電流越小。

實(shí)驗數據：將MAX485差分輸出腳6、7短路（條件：VCC=5 V，=0，DE端與VCC端相連），5 min（分鐘）后，短路電流從初始值104 mA下降到94 mA，芯片稍熱且恒定。

MAX48X系列具體數據參數可從www.maxim-ic.com.cn網(wǎng)站下載。

本多機通信網(wǎng)絡(luò )距離800 m，掛接分機60個(gè)，應用于豐臺區實(shí)驗中學(xué)閉路電視教學(xué)雙向控制系統，1998年以來(lái)，運行一直穩定、可靠。