RS-485通信模块设计教程-63

RS-485通信模块

4.16.1设计目的及任务

设计目的：理解MCS-51单片机异步串行接口（UART）进行RSY85串行通信原

理：学习使用定时器做波特率发生器，掌握计算波特率的方法：掌握单片机通过异步串

行接口与外部设备交换信息的过程：了解RS-422、RS-485.RS-232串行通信的区别。

设计任务：设计一个单片机与PC机通过RS-485通信的接LI电路。

功能指标：能完成单片机逻辑电平与RS-485逻辑电平的转换。

设计要求：所设计的接I」电路应满足EDP实验仪系统设计要求，并能与整个系统

有效结合。以下是一个设计范例及其相应电路的讲解，仅供参考。

4.16.2RS-485串行总线通信的基本原理

单片机和PC机的串行通信一般采用RS-232、RS»422或RSY85总线接口，RS-232.

RSY22与RSY85都是串行数据接口标准,最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发

布的,RS-232在1962年发布,命名为EIA・232・E,为改进RS-232通信即禽短、速率低

的缺点，RSS22定义「一种平衡通信接I」，将传愉速率提高到IOMb/s,传输距离延长

到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接及多10个接收器。

RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，命名为TLVEIA-422-A标

准。为扩展应用范横,EIA于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多

点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驮动

能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。

1、R8422与RS-485串行总线接口

RS-422、RSY85与RJ232不一样,数据信号采用差分传输方式，它使用一对双绞线,

将R中一线定义为A,另一线定义为B,通常情况下，发送驮动器A、B之间的电平在-2〜

+6V,是逻辑1,电平在・2〜6V,是逻辑00

RS-422使用差分信号，差分传输使用两根线发送和接收信号（共4线），对比RS-232,

它能更好的抗噪声和有更远的传输距离。在工业环境中更好的抗噪性和更远的传输肛离是一

个很大的优点。RS-485是RS-422的改进，因为它增加了数据终端设备(DTE)设备的个数,

从10个增加到32个。RS-485可以用超过4000米的线进行串行通行。在机械结构上与RS-232

一样，采用DB・9连接器。RS-485采川正逻辑发送端，逻辑"1”以两线间的电压差为+2至

6V：逻辑"0”以两线间的电压差为・2至6V。由于RSY22的收与发是分开的，所以可以同

时收和发(全双工)•由于RSY85的收与发是共用两根线,所以不能够同时收和发(半双

T),传输跖离更长.RSY85与RS・422的不同还在于其共模输出电压是不同的,RS-485是

-7V至+I2V之间，而RS-422在・7V至+7V之间。RS-422与RS-485传输需要2个终接电阻,

K阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。

RSY85标准具体规格要求：

•接收器的输入电阻RINN12kC

•驱动器能输出±7V的共模电压

•输入端的电容三50pF

•在节点数为32个，配置了120c的终端电阻的情况下，驮动器至少还能输出电压1.5V

•接收渊的输入灵敏度为200mV(即(V+)-(V-)>0.2V,表示信号“0"：(V+)-(V-)

<-0.2V,表示信号“1”)

2、各种串行接口性能比较

常见的三种串口通信性能比较如表4.16.1所示。

4.16.1常见的三种串口通信性能比较

RS-232RS-422RS-485

功能全双1.全双1半双工

传输方•式单端差分差分

果人速率20kbit/s10Mbits10Mbit/s

最大距离15m1200m1200m

抗干扰能力弱做强

常用接口芯片MAX232MAX49IMAX485

3、RSU85接口芯片

MAX485接I」芯片是Maxim公司的一种RS-485芯片。采用单一电源+5VT.作，额定电

流为300yA,采用半双T.通讯方式。它完成将TTL电平转换为RS-485电平的功能。R引

2

脚结构图如图4.16.1所示,从图中可以看出,MAX485芯片的结构和引脚都非常简单，内

部含有一个驱动器和接收器。RO和D【端分别为接收器的输出和驱动器的瑜入端，与单片

机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可：/RE和DE端分别为接收和发送的使

能端，当/RE为逻辑0时，器件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因

为MAX485T作在半双T状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可；A端

和B端分别为接收和发送的羌分信号端，当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1：

当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。在与单片机连接时接线非常简单。只需要

一个信号控制MAX485的接收和发送即可。同时将A和B端之间加匹配电阻，一般可选100Q

的电阻.

□3

ROX

VAC

习

叵

E一

RIB

叵3

DDEE

I□3GND

图4.16.1MAX485的引脚和结构图

4、基于RS>485的PC机与单片机通信

8031单片机实现与PC机之间的通信时，必须使用电平转换接口芯片，因为单片机输出

的是TTL电平，必须经过电平转换才能和PC机的一致e木设计采用的是RS-485协议，所以

单片机侧/要采用RS-485接口：而在PC机侧需要的是RS-232HRS-485的电平转换接口，如

图4.16.2所示。

图4.16.2基于RJ85申行通信连接框图

PC机与单片机串行通信连接图如图4.16.3所示。

8051PC,机

RXD

485/232

TXD电平转

换接口

P3.2

3

0B4.16.3PC机与单片机的连接电路

4.16.3设计内容

1、原理图及其说明

实验仪上是用MAX485接I」芯片实现电平转换来完成单片机通过RS-485串口与

PC机通信的，转换电路如图4.16.4所示。J10是485两线输入、输出接口.（说明：

在实验仪上将RS-232和RS-485通信模块做在了同一块电路板上，所以需要跳线,

在作RS-485实验时倩要将J7、J8的2、3引脚短接。）

制）A

J附$IKXLN心

VCCYCCKO

4b>ABRE"

心□心MA

BADL

41XL>1JS>

120UNDD1

MAX心

4心B

图4.16.4R%4«5审口通信电路

2、管脚定义

试验仪RS-485通信模块模块接口定义如图4.16.5所示:

4

—

4-5V+5V+5V+5V

RS-485通信模块

RXDTXD

GNI)GNDGNDGND

图4.16.5RS-485通信模块模块接口定义

3、软件设计

MCS—51的串I」可以T作于杳询方式和中断方式，在此给出杳询方式的流程和程

序代码，中断方式的流程和程序代码读者可以自己考虑。

（1）串I」初始化了程序

MCS-51单片机串口初始化的软件流程如图4.16.6所示，相应的C51程序代码如例

4.16.1。

结束

图4.16.6串口初始化的软件流程如图

例4.16.1：串口初始化程序

voidInitUART(void)

(

〃设置波特率为9600,通过设置定时器1的T.作方式和初始值

TMOD=0x20;

THI=3;

TL1=3;

〃设置中行口工作方式

PCON=OxOO;

SCON=0x50;

TRI=1;

I

(2)串口主程序

串U主程序的流程如图4.16.7所示,相应的C51程序代码如例4.16.2。

6

图4.16.7单片机与PC机的4«5方式通信流程

例4.16.2:单片机与上位机之间的485通信主程序

单片机与上位机的485方式通信程序

项目名称：STC89C58RD的485通信模块

程序功能：女现单片机与上位机之间的485通信

I/O接口：MAX485的引脚6—D-485的485头（公头）的2脚

MAX485的引脚7一D_485的485头（母头）的1脚

注意事项：

1、485芯片不同于RS232,必须要对其使能端进行控制

7

2、485通信只用2根线进行通信，不必考虑共地问题

3、在485通信调试前先检杳接线是否正确

*************************************************************/

#include<AT89X52.H>

^include<INIF.h>

//include<uart.h>

unsignedcharRcccivc(void)

voidScnd(unsignedcharaa)

sbitRI485=P3人2;//485芯片的使能控制端口

unsignedcharmm;

intmain()

(

unsignedintj=0;

InilUART();〃串口初始化

whilc(l)

{

RI485=0;

mm=Rcccivc();

RI485=1：

Scnd(mm);

fbr(j=Ou<IOOO;j-H-);

)

8

voidScnd(unsignedcharaa)〃发送子程序

SBUF=aa;

whilc(TI==0);

TI=0;

)

unsignedcharRcccive(void)〃接受了程序

(

unsignedcharrd;

whilc(RI==0);

RI=0;

rd=SBUF;

rctum(rd);

)

4、调试步骤

1)、把电源模块、CPU模块、RSY85通信模块婢接好并插在相应的底用上，并把

跳帽进行正确短接：

2)、建立Keil工程，编辑、编译源代码并生成可下载的HEX文件：

3)、连接