零延時(shí)隔離技術(shù)的RS485息線(xiàn)節點(diǎn)設計

引 言
在工業(yè)控制設備之間中長(cháng)距離通信的諸多方案中，RS485總線(xiàn)因其硬件設計簡(jiǎn)單、控制方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于工廠(chǎng)自動(dòng)化、工業(yè)控制、小區監控、水利自動(dòng)測控等領(lǐng)域。RS485總線(xiàn)采用平衡式發(fā)送、差分式接收的數據收發(fā)器來(lái)驅動(dòng)，各節點(diǎn)之間的通信是以一對雙絞線(xiàn)作為傳輸介質(zhì)。與RS232接口相比，RS485總線(xiàn)的傳輸距離更長(cháng)、抗干擾能力也更強。RS485總線(xiàn)具有以下一些特點(diǎn)：
①接口采用平衡驅動(dòng)器和差分接收器，抗共模干擾能力強，即抗噪聲干擾性好。
②收發(fā)器輸出A、B之間的電平為+2～+6 V，是邏輯“1”；為－6～－2 V，是邏輯“0”。信號電平比RS232降低了，不易損壞接口芯片。另有“使能”控制信號，可使收發(fā)器處于高阻狀態(tài)，切斷與傳輸線(xiàn)的連接。
③接收器的輸入靈敏度為200 mV。即在當收端VA－VB>+200 mV時(shí)，輸出為邏輯“0”；VA－VB＜－200 mV時(shí)，輸出為邏輯“1”。
④最高傳輸速率為10 Mbps，最大傳輸距離標準值為1 200 m。
⑤在節點(diǎn)數為32個(gè)、配置120 Ω終端電阻的情況下，驅動(dòng)器至少還能輸出1．5 V電壓(終端電阻的大小與所用雙絞線(xiàn)的參數有關(guān))。
⑥具有多站點(diǎn)傳輸能力，即總線(xiàn)上允許掛接多個(gè)收發(fā)器，可建立設備網(wǎng)絡(luò )。
在傳統的RS485總線(xiàn)節點(diǎn)設計的基礎上，本文基于A(yíng)DI公司推出的帶隔離的增強型RS485收發(fā)器AD－uM2483，采用磁耦隔離和硬件零延時(shí)技術(shù)所設計的RS485總線(xiàn)節點(diǎn)，具有良好的抗干擾性和較高的通信速率，可應用在一些環(huán)境比較復雜的工業(yè)場(chǎng)合。

1 設計思想
RS485總線(xiàn)節點(diǎn)由單片機STC12C5410AD、帶隔離的RS485收發(fā)器ADuM2483、高速三極管等組成。其中，ADuM2483的應用圖如圖1所示。STC12C5410AD是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘／機器周期(1T)單片機，是高速／低功耗／超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8～12倍。其內部集成MAX810專(zhuān)用復位電路、4路PWM、通用全雙工異步串行口(UART)，可用定時(shí)器軟件實(shí)現多串口；8路高速10位A／D轉換，寬電壓，不怕電源抖動(dòng)，高抗靜電(ESD保護)，特別適用于強干擾場(chǎng)合。

在情況比較復雜的現場(chǎng)中，各節點(diǎn)之間存在很高的共模電壓。雖然RS485總線(xiàn)采用平衡式發(fā)送、差分式接收的數據收發(fā)器來(lái)驅動(dòng)，具有一定的抗共模干擾能力，但當共模電壓超過(guò)其極限接收電壓時(shí)，RS485收發(fā)器就無(wú)法工作了，嚴重時(shí)甚至會(huì )燒毀芯片和儀器設備。因此，為了適應強干擾環(huán)境甚至更苛刻的性能要求，必須對RS485總線(xiàn)各節點(diǎn)實(shí)行電氣隔離。