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低成本485中繼器的原理與設計:

低成本485中繼器的原理與設計

大多數做過485總線的工程師對該總線的通訊距離都感覺不盡人意，因其在截面積達1平方毫米的RVVP銅芯線上，最多只能跑1200米。要想更遠的距離，若采用提高導線的截面積和使用RVSP雙絞屏蔽線的方法，即使將導線截面積加粗1倍也不能讓通訊距離提高1倍。因此，提高485通訊距離最經濟的方法是使用485中繼器，對總線信號進行放大和隔離。本文將介紹兩款低成本的采用不同方式完成的RS-485中繼器。

一、采用純硬件方式

電路原理如圖1所示：

圖1

收發器U1和U2的數據發送端和接收端被接成“擁抱”(甲輸入接乙輸出，乙輸入接甲輸出)模式，其收、發狀態受控于“可再觸發單穩多諧振蕩器”U3A和U3B；U3A的觸發端(1腳)與U2的數據接收端(1腳)相連接，U3B的觸發端(9腳)與U1的數據接收端相連接，工作原理如下：

左邊的485總線1與右邊的485總線2在物理上是獨立的，空閑狀態下，這2根總線間沒有數據傳送，經R8、C3(R10、C4)時間常數后，U3A與U3B都回到穩定狀態(Q端為低、/Q端為高)，控制收發器U1和U2都處在接收狀態。

當U1先收到數據時，U1的1腳跳變為低電平，觸發U3B，使U3B的狀態發生改變(Q端變高、/Q端變低)，Q端(5腳)變高后，使U2進入發送狀態；/Q端(12腳)變低后，使U3A穩定在初始狀態下，保證U1穩定接收數據，并將接收下來的數據送往U2，由U2將數據向右邊的485發送出去。

同理，當U2先接收到數據時，可由U1將數據向左邊的485發送出去。

值得一提的是：R8、C3時間常數應根據不同的數據傳輸率進行適當調整，使其略大于1個字節數據傳輸的時間即可；另外，兩個字節之間的通信時間間隔也要略大于1個字節數據傳輸的時間；本圖所示參數可滿足速率不大于100K下的數據傳輸。

總結：由于采用電阻電容組成延時電路，電阻或電容本身的誤差或運行一段時間后電子器件老化產生的誤差及溫度的變化，都會影響延時的準確性，再者這種中繼器要求兩個字節之間的通信時間間隔必須大于一個字節數據的通信時間才能確保不丟失數據，因此降低了通信速率；可應用于通訊數據量不太大、收發器數量不太多(一般不超過24個)的場合。

二、采用MCU控制方式

MCU控制方式利用單片機外部中斷來檢測串行通信的起始位，用定時器定時控制數據的收發周期，從而將數據按字節進行收發，實現中繼功能；其工作原理與純硬件方式的基本一致，只是用單片機來定時更準確，且不要求兩個字節之間的通信時間間隔一定要大于一個字節數據的通訊時間，可保證總線的高速暢通。

電路原理如圖2所示：

圖2

與純硬件方式一樣，收發器U2和U3的數據發送端和接收端也被接成“擁抱”模式，其收、發狀態受控于MCU的I/O口P34與P35，P30、P32、P33用于檢測數據的傳輸方向和數據的發送起始位以及延時定時時間的長度。

總結：由于采用單片機內部的定時器定時，從而完全克服了RC定時誤差大的缺點，特別是在程序處理定時技巧方面下大量功夫，保證了兩個字節通信之間無需時間間隔，解決了純硬件方式下通信延速度慢的缺點，具有結構簡單、無傳輸延時、通信速度快等特點。

附MCU方式下AT89C2051的燒寫文件，喜歡的朋友可以免費下載。

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