智能仪器输出通道及数据通信接口技术学习教案.pptx

《智能仪器输出通道及数据通信接口技术学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能仪器输出通道及数据通信接口技术学习教案.pptx（36页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1智能仪器智能仪器(yq)输出通道及数据通信接输出通道及数据通信接口技术口技术第一页，共36页。4.1 智能仪器输出通道智能仪器输出通道(tngdo)信号种类信号种类 DC电流信号电流信号长距离传送、负载串联、长距离传送、负载串联、010mA 或或 420mA、抗干扰强、抗干扰强DC 电压信号电压信号短距离、负载并联、短距离、负载并联、05V 或或 15V越限报警越限报警比较被测量与所设定的高低限值，根据比较结果以开关量的形式驱比较被测量与所设定的高低限值，根据比较结果以开关量的形式驱动声光报警装置实现越限报警，并输出给控制设备采取措施。动声光报警装置实现越限报警，并输出给控制设备采取措

2、施。开关量控制开关量控制某些被控对象采用位执行机构或开关式器件进行自动控制，它们某些被控对象采用位执行机构或开关式器件进行自动控制，它们的动作是用于开关信号的控制的，如电磁阀、继电器、接触器等。的动作是用于开关信号的控制的，如电磁阀、继电器、接触器等。按控制的开关信号的电气接口形式分为有源和无源两类。按控制的开关信号的电气接口形式分为有源和无源两类。指示工作状态指示工作状态让上位机或操作人员了解智能仪器自动或手动、正常或故障等的工让上位机或操作人员了解智能仪器自动或手动、正常或故障等的工作状态。作状态。数字量输出信号数字量输出信号数字量的输出信号分为串行和并行两种。其中串行用于较远距离数字量的

3、输出信号分为串行和并行两种。其中串行用于较远距离数据传输，并行传输速度快，但需要导线多一般用于近距离传输。数据传输，并行传输速度快，但需要导线多一般用于近距离传输。仪器仪器(yq)1仪器仪器(yq)3仪器仪器2仪器仪器1仪器仪器2仪器仪器3IINVIN第1页/共36页第二页，共36页。4.2 DAC 工作原理工作原理(yunl)及主要技术指标及主要技术指标 1DAC 工作工作(gngzu)原理原理VREFVo-+A RfR/2nRR/21S0S1Snd0d1dnIOUTVo=-IOUT Rf=-(d+d21+d2n)VREFRRf第2页/共36页第三页，共36页。2 DAC 转换转换(zhun

4、hun)主要技术指标主要技术指标 2.1 分辨率分辨率 分辨率是指输入数字量的最小有效位（分辨率是指输入数字量的最小有效位（LSB）产生一次变化时，）产生一次变化时，DAC输出变化的最小增量相对满刻度的百分比。输出变化的最小增量相对满刻度的百分比。2.2 准确度准确度(线性误差线性误差)准确度是指准确度是指 DAC的实际输出与理论值的最大偏差，是的实际输出与理论值的最大偏差，是 DAC各种误差之和，包括非线性误差、零点各种误差之和，包括非线性误差、零点(ln din)误差、增益误差和温度漂移等。误差、增益误差和温度漂移等。2.2.1 绝对精度绝对精度 常用常用LSB作为单位。作为单位。2.2.

5、2 相对精度相对精度 表示为满刻度输出值的百分数。表示为满刻度输出值的百分数。2.3 建立时间建立时间 数字量从全数字量从全“0”变为全变为全“1”（或从全（或从全“1”变为全变为全“0”）时，）时，DAC输出模拟量达到终值输出模拟量达到终值 1/2 LSB误差范围之内所需要的时间。误差范围之内所需要的时间。第3页/共36页第四页，共36页。位数位数建立时间建立时间ss非线性误非线性误差差工作电工作电压压 V V基准电压基准电压 V V功耗功耗 mWmW输出输出数据数据总线总线接口接口路数路数DAC0832DAC08328 81 10.2%FSR0.2%FSR+5+5+15+15-10-10+

6、10+102020I I并行并行1 1AD7524AD75248 80.50.50.1%FSR0.1%FSR+5+5+15+15-10-10+10+102020I I并行并行1 1MAX506MAX5068 86 61 LSB1 LSB+5+5或或55 0 05 5或或 552525V V并行并行4 4MAX518MAX5188 86 61 LSB1 LSB+5+50 05 512.512.5V V串行串行2 2MAX503MAX503101025251 LSB1 LSB+5+52.0482.048（内）（内）1.251.25V V并行并行1 1MAX515MAX515101025251 LS

7、B1 LSB+5+50 03 30.70.7V V串行串行1 1AD7520AD752010100.50.50.2%FSR0.2%FSR+5+5+15+15-25-25+25+252020I I并行并行1 1DAC1210DAC121012121 10.1%FSR0.1%FSR+5+5+15+15-10-10+10+102020I I并行并行1 1MAX538MAX538121225251 LSB1 LSB+5+50 03 30.70.7V V串行串行1 1 几种常用几种常用(chn yn)DAC芯片的技术指标芯片的技术指标第4页/共36页第五页，共36页。4.3 DAC 转换转换(zhunh

8、un)与接口与接口 1电流电流(dinli)转换成电压转换成电压 Vo-+ADAC-+ADAC-VREF单极性输出单极性输出(shch)双极性输出双极性输出RFRFR1VOUTIOUTIOUT第5页/共36页第六页，共36页。2 DAC 芯片芯片(xn pin)与微型计算机及接口与微型计算机及接口 2.1 DAC位数等于位数等于(dngy)CPU数据总线位数接口时的接数据总线位数接口时的接口口 P1.7P1.08031DB7DB0Vef（+）Vef（-）I I0RfA-+580+5VV0第6页/共36页第七页，共36页。2 DAC 与微型与微型(wixng)计算机接口技术计算机接口技术2.2

9、DAC位数大于位数大于CPU数据总线位数接口数据总线位数接口(ji ku)时的接时的接口口(ji ku)Vo-+ADAC1210Iout1Voref(+)AD 5088031P1.0P1.7DB0 DB3P2.0P2.1P2.7WRDB4 DB11BYTE1/BYTE2CSXFERWR1WR2Iout2Rfb+5V第7页/共36页第八页，共36页。2 DAC 与微型与微型(wixng)计算机接口技术计算机接口技术2.3 多通道模拟量输出多通道模拟量输出(shch)时的时的DAC接口接口8031接口接口(ji ku)DACDACDAC每路使用独立的每路使用独立的 DAC第8页/共36页第九页，共

10、36页。8031接口接口(ji ku)DAC2 DAC 与微型与微型(wixng)计算机接口技术计算机接口技术 2.3 多通道模拟量输出多通道模拟量输出(shch)时的时的DAC接口接口模拟开关模拟开关S/HS/HS/H多路共享一个多路共享一个 DAC2.4 采用单片多路采用单片多路DA芯片实现芯片实现多通道多通道模拟量输出：模拟量输出：MAX506:四路、八位四路、八位DAC芯片。芯片。第9页/共36页第十页，共36页。2 DAC 与微型与微型(wixng)计算机接口技术计算机接口技术 2.5 串行输入串行输入 DAC与与CPU接口接口 串行数字输入串行数字输入DAC的数字量输入端可以使用很

11、少几个引脚，从而使的数字量输入端可以使用很少几个引脚，从而使DAC的总管的总管(zn un)脚数达到很少，接口布线大为简化，占用印刷电脚数达到很少，接口布线大为简化，占用印刷电路板的面积也很少，而且是用于远距离传输。但串行数字输入路板的面积也很少，而且是用于远距离传输。但串行数字输入DAC的不的不利在于接收数据较慢。利在于接收数据较慢。典型芯片：典型芯片：TLC5615是是10位串行位串行DA转换器。转换器。第10页/共36页第十一页，共36页。2.5 串行输入串行输入 DAC与与CPU接口接口MAX515 为低功耗、单为低功耗、单5V电源、电压电源、电压(diny)输出输出的的10位位DA转

12、换器。转换器。2 DAC 与微型与微型(wixng)计算机接口技术计算机接口技术 第11页/共36页第十二页，共36页。1.1 阶梯阶梯(jit)波和锯齿波和锯齿波波1 数字数字(shz)波形合成波形合成4.4 数字波形数字波形(b xn)合成合成 与与 V/I 转换电路转换电路 DAC 输输出出的的模模拟拟电电压压或或电电流流取取决决于于DAC的的输输入入数数字字量量，利利用用程程序序的的方方法法不不断断地地给给DAC输输入入不不同同的的数数字字量量，可可以以在在DAC输输出出端端得得到到连续变化的波形，这就是数字波形合成的基本原理。连续变化的波形，这就是数字波形合成的基本原理。MOVA,#

13、0LOOP1:MOVP1,A;输出数码到输出数码到 DACADDA,#N;数码增加数码增加NCALLDELAYSJMPLOOP1;循环循环END第12页/共36页第十三页，共36页。1.1 阶梯阶梯(jit)波和锯齿波和锯齿波波DAP0:MOVR7,#00H;置输出初值置输出初值DAP1:MOVA,R7;数字量送数字量送AMOVP1,A;送送D/A转换转换INCR7;修改修改(xigi)数字量数字量CJNER7,#255,DAP1;数字量不等于数字量不等于 255，转，转DAP1AJMPDAP0;重复下一个波形重复下一个波形第13页/共36页第十四页，共36页。1.2 三角三角(snjio)波

14、（程序有错）波（程序有错）1数字数字(shz)波形形成波形形成 4.4 数字波形合成数字波形合成 与与 V/I 转换转换(zhunhun)电路电路 DAS0:MOVR7,#80H;DAS1:MOVA,R7;MOVP1,A;INCR7;CJNER7,#255,DAS1;DAS2:DECR7;MOVA,R7;MOVP1,A;CJNER7,#80H,DAS2;AJMPDAS0;第14页/共36页第十五页，共36页。1.3 方波方波1数字数字(shz)波形生成波形生成 4.4 数字波形合成数字波形合成 与与 V/I 转换转换(zhunhun)电路电路 LOOP4:MOVP1,#HIGH;输出输出(sh

15、ch)高电平到数码管高电平到数码管 DACCALLDT1;延时延时T1MOVP1,#LOW;输出输出(shch)低电平到数码管低电平到数码管 DACCALLDT2;延时延时T2SJMPLOOP4;循环循环ENDT1T2第15页/共36页第十六页，共36页。1.4 正弦波正弦波 1数字数字(shz)波形生成波形生成 4.4 数字波形合成数字波形合成 与与 V/I 转换转换(zhunhun)电路电路 SIN:MOVR7,#00H;置偏移量置偏移量DAS0:MOVA,R7;MOVDPTR,#TAB;设指针设指针(zhzhn)MOVCA,A+DPTR;取数据取数据MOVP1,A;送送D/A转换转换IN

16、CR7;修改偏移量修改偏移量CJNER7,#64,DAS0;AJMPSIN;TAB:DB80H,83H,86H,8DH,90HDB93H,96H,99H,9CH,9FH,0A2HDB0A5H,0A8H,0ABH,0AEHDB6FH,72H,76H,79H,7CH,80H(64个数据)第16页/共36页第十七页，共36页。2 V/I 转换转换(zhunhun)电路电路（b）取）取 ，则当，则当 时，时，。第17页/共36页第十八页，共36页。4.5 开关开关(kigun)量输出量输出开关量输出开关量输出(shch)通道的一通道的一般结构般结构1.隔断微机隔断微机(wi j)与执行机构之间的电气联

17、系防止电位差、与执行机构之间的电气联系防止电位差、外界电磁等干扰。外界电磁等干扰。2.防止执行错误。防止执行错误。3.防止仪器自身损坏。防止仪器自身损坏。注意：所有进出智能仪器的信号线全部加隔离！注意：所有进出智能仪器的信号线全部加隔离！第18页/共36页第十九页，共36页。1.1 光电耦合器件光电耦合器件1.输出信号与输入信号电气完全隔离，抗干扰能力强，隔离电压可达几千输出信号与输入信号电气完全隔离，抗干扰能力强，隔离电压可达几千伏以上。伏以上。2.无触点，寿命长，可靠性好。无触点，寿命长，可靠性好。3.响应速度快，易与响应速度快，易与TTL电路配合电路配合(pih)使用。使用。4.驱动能力

18、差。驱动能力差。1开关开关(kigun)量的隔离量的隔离 光电耦合电路光电耦合电路(dinl)第19页/共36页第二十页，共36页。1数字输出数字输出(shch)隔离隔离 1.2 继电器隔离继电器隔离(gl)电路电路继电器驱动继电器驱动(q dn)电路电路继电器触点分类继电器触点分类 电磁式继电器是一种电流通断控制大电流通断的常用开关控制器件。电磁式继电器是一种电流通断控制大电流通断的常用开关控制器件。第20页/共36页第二十一页，共36页。2 数字输出数字输出(shch)驱动驱动1.TTL三态门缓冲器：三态门缓冲器：74LS240、244、245，IOH=-15mA，IOL=24mA。注意：

19、它们没有。注意：它们没有(mi yu)锁存。锁存。2.集电极开路（集电极开路（OC）门：）门：7406、07、38，IOL=40mA，VOH=30V。可实现高压输出。可实现高压输出。3.门电路外加晶体管驱动：可实现高压大电流输出。门电路外加晶体管驱动：可实现高压大电流输出。OC门输出门输出(shch)驱动电路驱动电路晶体管输出驱动电路晶体管输出驱动电路第21页/共36页第二十二页，共36页。2 数字输出数字输出(shch)驱动驱动2.4 达林顿晶体管阵列达林顿晶体管阵列(zhn li)驱动驱动 MC1416内部结构内部结构MC1416驱动驱动(q dn)七个继电器电路七个继电器电路达林顿晶体管

20、阵列驱动器芯片适用于多路开关量中功率驱动电路。达林顿晶体管阵列驱动器芯片适用于多路开关量中功率驱动电路。1.每路输出电流可达每路输出电流可达 500mA，但是每一块双列直插芯片总的输出电流不得超过，但是每一块双列直插芯片总的输出电流不得超过2.5A。2.输出端截止时耐压可达输出端截止时耐压可达 100V。3.输出端可与多种输出端可与多种 TTL及及CMOS电路兼容。电路兼容。4.当当总输出电流较大时，必须加散热片。总输出电流较大时，必须加散热片。第22页/共36页第二十三页，共36页。3 固态固态(gti)继电器继电器 (SSR)随机随机(su j)型和过零型固态继电器波形图型和过零型固态继电

21、器波形图固态固态(gti)继电器结构简图继电器结构简图固态继电器既有放大驱动作用，又有隔离作用，很适合于驱动大功率开关式执行器件。固态继电器是一种四端有源器件，其中的两端为输入控制端，功耗很小，易与固态继电器既有放大驱动作用，又有隔离作用，很适合于驱动大功率开关式执行器件。固态继电器是一种四端有源器件，其中的两端为输入控制端，功耗很小，易与TTL、CMOS兼容；另外两端是输出端，内部设有输出保护电路。输入电路与输出电路之间采用光电隔离，绝缘电压可达兼容；另外两端是输出端，内部设有输出保护电路。输入电路与输出电路之间采用光电隔离，绝缘电压可达2500V。单向直流单向直流固态继电器的输出端与直流负

22、载适配，固态继电器的输出端与直流负载适配，双向交流双向交流固态继电器的输出端与交流负载适配。固态继电器的输出端与交流负载适配。交流固态继电器分为交流固态继电器分为 过零触发型（零通、零断）过零触发型（零通、零断）和和随机开启型（随机通、零断）随机开启型（随机通、零断）。当输入端施加有效控制信号时，随机固态继电器输出端立即导通，而过零固态继电器则要等到负载电压过零区域时才导通，关断时间是一样的，都是小于维持电流时关断。当输入端施加有效控制信号时，随机固态继电器输出端立即导通，而过零固态继电器则要等到负载电压过零区域时才导通，关断时间是一样的，都是小于维持电流时关断。随机开启继电器容易造成电网污染

23、，除非要求快速响应、调压、变压器等感性负载控制，一般不用。随机开启继电器容易造成电网污染，除非要求快速响应、调压、变压器等感性负载控制，一般不用。第23页/共36页第二十四页，共36页。3 固态固态(gti)继电器继电器 (SSR)直流电源驱动直流电源驱动(q dn)直流电直流电感负载感负载交流电源驱动交流电源驱动(q dn)直流电感负载直流电感负载交流电源驱动交流电感负载交流电源驱动交流电感负载（1）小电流负载）小电流负载 SSR内部除去输入电路之外的所有其它电路都是由输出端供电的。因此，即使在输出关断状态下，内部除去输入电路之外的所有其它电路都是由输出端供电的。因此，即使在输出关断状态下，

24、SSR仍存在关断电流。为使负载可靠地关断，流过负载的开启电流至少应该是仍存在关断电流。为使负载可靠地关断，流过负载的开启电流至少应该是SSR关断电流的关断电流的 10倍。如果负载电流低于这个值，负载上需要并联一个电阻，提高开启电流数值。倍。如果负载电流低于这个值，负载上需要并联一个电阻，提高开启电流数值。（2）电感式负载）电感式负载 直流感应式负载，必须使用直流感应式负载，必须使用 DC SSR，负载上并联续流二极管保护，负载上并联续流二极管保护 SSR。直流感应式负载使用交流负载电源时，应外接全桥整流其变为直流。直流感应式负载使用交流负载电源时，应外接全桥整流其变为直流。交流电感式负载，必须

25、使用交流电感式负载，必须使用 AC SSR，SSR输出端并联压敏电阻以保护输出端并联压敏电阻以保护 SSR。第24页/共36页第二十五页，共36页。4.6 串行数据串行数据(shj)通信接口通信接口1概念概念(ginin)1.1 波特率：每秒串行发送和接收的二进制位（波特率：每秒串行发送和接收的二进制位（bit）数，单位为）数，单位为 bps（每秒比特数）。它是衡量数据快慢的指标，也是衡量传送通道频宽的指标。（每秒比特数）。它是衡量数据快慢的指标，也是衡量传送通道频宽的指标。1.2 串口工作方式串口工作方式 1）单工方式：只允许数据单方向传播。单工方式：只允许数据单方向传播。2）半双工方式：半

26、双工方式：发送和接收的数据分时地使用同一条传送线，即在某一时刻只能有一个发送和接收的数据分时地使用同一条传送线，即在某一时刻只能有一个(y)方向的数据在进行传送。方向的数据在进行传送。3）全双工方式：用两根传送线来连接两个设备，数据的发送和接收可同时进行。全双工方式：用两根传送线来连接两个设备，数据的发送和接收可同时进行。单工方式：单工方式：半双工方式：半双工方式：全双工方式：全双工方式：第25页/共36页第二十六页，共36页。1.3 串口通信方式串口通信方式(fngsh)及规程及规程1.3.1 同步通信方式：发送和接收方使用同一个时钟。同步通信数据转移率比异步方法快，但硬件电路更为复杂。同步

27、通信方式：发送和接收方使用同一个时钟。同步通信数据转移率比异步方法快，但硬件电路更为复杂。pc机的串口是异步设备机的串口是异步设备,因此只支持异步串行通信。不易于长线传输。因此只支持异步串行通信。不易于长线传输。1.3.2 异步通信方式：发送和接收方使用自己的时钟，如果不给每个字符设置起始和停止标志，两个时钟的差异异步通信方式：发送和接收方使用自己的时钟，如果不给每个字符设置起始和停止标志，两个时钟的差异(chy)可能导致接收方辨认传送信号是比特错位。可能导致接收方辨认传送信号是比特错位。0 D1 D2 D3 D4 Dn 0/1 1 0异步传送(chunsn)格式异步传送的每个字符必须异步传送

28、的每个字符必须由由起始位：起始位：（一位（一位“0”）开始；）开始；数据位：数据位：7位或位或8位，低位在先、高位在后；位，低位在先、高位在后；停止位：停止位：（一位、一位半或两位（一位、一位半或两位“1”）表示字符结束。一位奇偶校验位为可选位。）表示字符结束。一位奇偶校验位为可选位。从起始位开始到停止位结束组成从起始位开始到停止位结束组成 一帧一帧信息，停止位后面也可能不立刻紧接下一字符的起始位，这是停止位后面一直维持信息，停止位后面也可能不立刻紧接下一字符的起始位，这是停止位后面一直维持“1”状态，这些称为状态，这些称为 空闲位空闲位。第26页/共36页第二十七页，共36页。2 RS-23

29、2C 标准标准(biozhn)串行接口总线串行接口总线2.1 RS-232C总线描述总线描述数据数据(shj)线、控制线、地共线、控制线、地共9根线。数据根线。数据(shj)线采用负逻辑，控制线采用正逻辑。线采用负逻辑，控制线采用正逻辑。数据数据(shj)发送端：发送端：逻辑逻辑“0”：+5V+15V。逻辑逻辑“1”：-5V-15V。数据数据(shj)接收端：接收端：逻辑逻辑“0”：+3V。逻辑逻辑“1”：-3V。噪声容限为噪声容限为2V。RS-232是美国是美国(mi u)电子工业协会电子工业协会 EIA公布的串行通信标准，目前广泛应用于计算机与外围设备的串行异步通信接口中。公布的串行通信标

30、准，目前广泛应用于计算机与外围设备的串行异步通信接口中。第27页/共36页第二十八页，共36页。2.1 RS-232C总线总线(zn xin)描述描述2.1.1 25 针接口针接口(ji ku)2.1.2 9 针接口针接口(ji ku)功能功能信号信号引脚引脚功能功能数据数据TxD3 发送数据发送数据-ORxD2接收数据接收数据-I握手握手RTS7 请求发送请求发送-OCTS8允许发送允许发送-IDSR6DCE就绪就绪DCD1 载波检测载波检测-IDTR4 DTE就绪就绪-O公共端公共端Com5-其它其它RI9 振铃指示振铃指示-IDCE就绪就绪-IRS-232C总线总线 25 针接口针接口R

31、S-232C总线总线 9 针接口针接口功能功能信号信号引脚引脚功能功能数据数据TxD2 发送数据发送数据-ORxD3接收数据接收数据-I握手握手RTS4 请求发送请求发送-OCTS5允许发送允许发送-IDSR6DCE就绪就绪DCD8载波检测载波检测-IDTR20DTE就绪就绪-O公共端公共端Com7-其它其它RI22振铃指示振铃指示-I DCE就绪就绪-I第28页/共36页第二十九页，共36页。2.2 RS-232C接口的常用系统接口的常用系统(xtng)连接连接（半双工）（半双工）2 RS-232C 标准标准(biozhn)串行接口总线串行接口总线1.A设备发送设备发送RTS信号给信号给A设

32、备设备MODEM，请求发送数据。，请求发送数据。2.A设备设备MODEM发发CTS信号给信号给A设备，允许其发送数据。设备，允许其发送数据。3.A设备发送数据给设备发送数据给 A设备设备MODEM。4.A设备设备MODEM发送载波振铃（发送载波振铃（RI）信号给）信号给B设备设备MODEM。5.B设备设备MODEM收到载波信号，给收到载波信号，给 B设备发送设备发送DCD信号，表示线路上有载波振铃信号。信号，表示线路上有载波振铃信号。6.B设备发送设备发送DTR信号给信号给B设备设备MODEM，表示，表示B设备准备好接收数据。设备准备好接收数据。7.B设备设备MODEM发送发送DSR信号，应答

33、信号，应答(yngd)B设备的设备的DTR信号，接收线路上的载波数据信号。信号，接收线路上的载波数据信号。8.B设备设备MODEM将数据发送给将数据发送给 B设备。设备。早期带有通信设备的早期带有通信设备的 RS-232信号信号功能功能TxD 发送数据发送数据-ORxD接收数据接收数据-IRTS 请求发送请求发送-OCTS允许发送允许发送-IDSRDCD载波检测载波检测-IDTRDTE就绪就绪-O DCE就绪就绪-I第29页/共36页第三十页，共36页。2.2 RS-232C接口接口(ji ku)的常用系统连接（全双工）的常用系统连接（全双工）2 RS-232C 标准标准(biozhn)串行接

34、口总线串行接口总线全双工标准全双工标准(biozhn)系统连接系统连接全双工最简系统连接全双工最简系统连接全双工标准系统略去两个全双工标准系统略去两个 MODEM（DCE设备），用导线直接相连接，导线即为设备），用导线直接相连接，导线即为DCE设备设备。1.DTR与与DSR为固定有效电平，在传输过程中不变。为固定有效电平，在传输过程中不变。2.CTS、RTS和和DCD相连，可随时发送数据不用等待相连，可随时发送数据不用等待 DCE设备的应答。设备的应答。MOV SBUF,AJNB TI,$CLR TIJNB RI,$CLR RIMOV A,SBUF第30页/共36页第三十一页，共36页。4 R

35、S-485标准标准(biozhn)串行接口总线串行接口总线 RS-485 标准串行总线在要求通信距离标准串行总线在要求通信距离(jl)为几十米到上千米时被广泛采用。为几十米到上千米时被广泛采用。RS-485采用平衡发送和差分接收，具有抑制共模干扰的能力。总线收发器具有高灵敏度，能检测低至采用平衡发送和差分接收，具有抑制共模干扰的能力。总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。通常通常RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。采用半双工工作方式，任何时候只能

36、有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统，可并联可以联网构成分布式系统，可并联 32台驱动器和台驱动器和 32台接收器，甚至更多。台接收器，甚至更多。操作操作方式方式最大传最大传输距离输距离最大传最大传输速率输速率可连接的可连接的台数台数驱动器输驱动器输出电压出电压(无负载无负载)驱动器输出驱动器输出电压电压(有负载有负载)接收器输入接收器输入灵敏度灵敏度接收器输入接收器输入阻抗阻抗RS-232单端单端15m20k bps1台驱动台驱动1

37、 1台接收台接收15V515V3V37kRS-485差分差分 1200m 10M bps32台驱动台驱动32台接收台接收5V1.5V0.2V12k实践证明，在构成实践证明，在构成 RS-485总线网时，要系统有较高的可靠性，通常需要考虑总线网时，要系统有较高的可靠性，通常需要考虑(kol)以下几点：以下几点：1.传输线选择和阻抗匹配。传输线选择和阻抗匹配。2.隔离。隔离。3.抗静电放电冲击。抗静电放电冲击。第31页/共36页第三十二页，共36页。4 RS-485标准标准(biozhn)串行接口总线串行接口总线4.1 传输线选择传输线选择(xunz)和阻抗匹配和阻抗匹配RS-485总线总线(zn

38、 xin)多站互连原理图多站互连原理图 在差分平衡系统中，一般选择在差分平衡系统中，一般选择 双绞线双绞线作为信号传输线。作为信号传输线。信号在线上传送时，当遇到阻抗不连续的情况，会出现反射现象，并且信号在线上传送时，当遇到阻抗不连续的情况，会出现反射现象，并且信号在电缆上是双向传输的信号在电缆上是双向传输的，因此通常在传输线始端和末端各接一个，因此通常在传输线始端和末端各接一个120终端电阻终端电阻进行阻抗匹配。进行阻抗匹配。注：一般情况下不需要增加终端电阻，只有在注：一般情况下不需要增加终端电阻，只有在485通信距离超过通信距离超过 300米，尤其是米，尤其是 485总线上设备数量较少的情

39、况下，要在总线上设备数量较少的情况下，要在 485通讯的开始端和结束端增加终端电阻，通讯的开始端和结束端增加终端电阻，其阻值要求与传输电缆的特性阻抗相匹配其阻值要求与传输电缆的特性阻抗相匹配。当设备数量较多时（如超过。当设备数量较多时（如超过 22台），一般不需增加终端电阻，因为终端电阻会降低台），一般不需增加终端电阻，因为终端电阻会降低485总线的负载能力。总线的负载能力。当需要增加终端电阻时，当需要增加终端电阻时，只要将控制器上面的终端电阻跳线置位既可。只要将控制器上面的终端电阻跳线置位既可。第32页/共36页第三十三页，共36页。4.2 隔离隔离(gl)4 RS-485标准标准(bioz

40、hn)串行接口总线串行接口总线光电隔离光电隔离(gl)的的RS-485总线总线 RS-485总线在多站联网时，相距较远的不同站之间的地电位差可能很大，各站若总线在多站联网时，相距较远的不同站之间的地电位差可能很大，各站若不加隔离直接不加隔离直接联联网很有可能导致接口芯片的损坏，尤其是接收芯片。可以网很有可能导致接口芯片的损坏，尤其是接收芯片。可以将各站的串行通信接口电路与其他站进行电气隔离来解决此问题。将各站的串行通信接口电路与其他站进行电气隔离来解决此问题。隔离电路可以用分立的高速光耦器件、隔离隔离电路可以用分立的高速光耦器件、隔离DC/DC电源变换器与电源变换器与RS-485收发器组合而成

41、或采用专门的带隔离收发芯片。收发器组合而成或采用专门的带隔离收发芯片。第33页/共36页第三十四页，共36页。4 RS-485标准标准(biozhn)串行接口总线串行接口总线4.3 抗静电放电抗静电放电(fng din)冲击冲击 RS-485接接收收器器差差分分输输入入端端对对地地的的共共模模电电压压范范围围为为-7+12V，超超过过此此范范围围时时器器件件可可能能受受损损。接接口口芯芯片片在在安安装装和和使使用用过过程程中中，可可能能受受到到静静电电放放电电冲冲击击。解解决决方方法法是是选选用用带带静静电电放放电电保保护护的的RS-485接接口口器器件件。例例如如MAX1487E、MAX48

42、3E491E、SN75LBC184等。这些器件对于等。这些器件对于(duy)其他类型的高共模电压干扰也有效。其他类型的高共模电压干扰也有效。MAX1487E连接图连接图第34页/共36页第三十五页，共36页。4 RS-485 串口通信串口通信(tng xn)标准标准 4.4 传输线的铺设传输线的铺设(p sh)及屏蔽及屏蔽 在系统安装时，应尽量做到传输单独在系统安装时，应尽量做到传输单独(dnd)(dnd)铺设，不与交流动力线一起铺设在同一条电缆沟中。强信号线与弱信号线避免平行走向，尽量使二者正交。如果这些要求很难实现，也要尽量使信号县里干扰线远一些，一般认为两者的距离应为干扰导线内径的铺设，不与交流动力线一起铺设在同一条电缆沟中。强信号线与弱信号线避免平行走向，尽量使二者正交。如果这些要求很难实现，也要尽量使信号县里干扰线远一些，一般认为两者的距离应为干扰导线内径的4040倍以上。倍以上。如果采用带有屏蔽层的双绞线，将屏蔽层良好地接大地，也会得到良好的效果。如果采用带有屏蔽层的双绞线，将屏蔽层良好地接大地，也会得到良好的效果。第35页/共36页第三十六页，共36页。