專利名稱：一種rs485接口電路及使用該電路的電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種RS485接口電路及使用該電路的電能表，屬于電學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
RS485通訊是采用差分平衡信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)囊环N方式，具有傳輸 距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、通訊速率高等特點(diǎn)，因此RS485通訊模式在電能表通 訊電路中得到了廣泛的應(yīng)用。RS485通信電路核心是一個(gè)集成芯片，其中TTL 電平接口共有4個(gè)，分別是信號(hào)接收、信號(hào)接收使能、信號(hào)發(fā)送、信號(hào)發(fā)送使 能，因?yàn)閮蓚€(gè)使能信號(hào)有效電平相反并且RS485通訊為半雙工模式，所以在實(shí) 際應(yīng)用中是將兩個(gè)使能信號(hào)接在一起用一個(gè)信號(hào)來(lái)控制，因此實(shí)際上RS485接 口芯片與主機(jī)MCU的接口只有3個(gè)即接收、發(fā)送、使能;應(yīng)用在電能表上的RS485 通訊接口與主機(jī)MCU的接口要求必須電氣隔離，因此RS485接口芯片與主機(jī)MCU 的接口通過(guò)光電耦合器來(lái)連接；在電能表上因成本、MCU資源、線路布局等方 面的限制，很多情況下會(huì)采用圖l所示的電路連接方式，即接收、發(fā)送模式的 使能端連接有一個(gè)由三極管Ql、電阻R3和電阻R9構(gòu)成的反相電路，使MCU 與RS485芯片之間只有接收、發(fā)送信號(hào)兩個(gè)接口， RS485芯片的使能端控制靠 發(fā)送信號(hào)本身來(lái)實(shí)現(xiàn)；在現(xiàn)場(chǎng)電能表應(yīng)用中，當(dāng)采用圖l所示的電路模式利用 發(fā)送信號(hào)本身控制RS485芯片使能端時(shí)，存在以下問(wèn)題例如主機(jī)MCU在向總 線發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)送信號(hào)"0"時(shí)，RS485芯片工作于發(fā)送模式，信 號(hào)"0"可以正常發(fā)送到總線上，當(dāng)發(fā)送信號(hào)"1"時(shí)，RS485芯片則切換為接 收模式，總線被釋放，此時(shí)如果總線上無(wú)匹配電阻或其它低阻抗負(fù)載的情況下， 總線因受電路上的A線上拉電阻和B線下拉電阻的影響而處于A正B負(fù)的狀態(tài) 從而等效于發(fā)送了信號(hào)"1"，也就是說(shuō)在RS485通訊總線上負(fù)載很輕時(shí)，能采 用此種電路模式實(shí)現(xiàn)通訊功能，如果RS485通訊總線上接有匹配電阻，其典型
3應(yīng)用為兩個(gè)120歐姆電阻并接于RS485總線遠(yuǎn)距離的兩端，由于上拉電阻、下 拉電阻和匹配負(fù)載電阻串接分壓后在總線上得到的電壓值很小，例如在上拉電 阻、下拉電阻取值10千歐時(shí)總線上得到的電壓值約20mV，遠(yuǎn)小于RS485總線 正邏輯電平200mV的要求，導(dǎo)致通訊不能正常進(jìn)行。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種能保證正常通訊并且利用發(fā)送信號(hào)控制數(shù) 據(jù)發(fā)送、接收的RS485控制器及使用該控制器的電能表，用來(lái)解決現(xiàn)有利用發(fā) 送信號(hào)本身控制數(shù)據(jù)發(fā)送、接收的RS485控制器及使用該控制器的電能表存在 的由于在數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程中RS485通信芯片沒(méi)有一直維持在發(fā)送模式導(dǎo)致不能正 常通訊的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案 一種RS485接口電路， 該電路包括一個(gè)RS485通信接口芯片和一個(gè)反相電路，所述的RS485通信接口 芯片的發(fā)送器輸入接反相電路輸入，該RS485通信接口芯片的發(fā)送器使能端和 接收器使能端一起接反相電路的輸出，它的發(fā)送器輸出和接收器輸入對(duì)應(yīng)接有 一個(gè)上拉電阻和一個(gè)下拉電阻，其特征在于所述的RS485通信接口芯片的發(fā) 送器使能端到地之間接有一個(gè)延時(shí)電路。
所述的延時(shí)電路由一個(gè)電阻和一個(gè)電容串聯(lián)構(gòu)成。
一種電能表，它包括一個(gè)單片機(jī)和一個(gè)RS485接口電路，該RS485接口電 路的接收器輸出和發(fā)送器輸入分別通過(guò)一個(gè)光耦與所述單片機(jī)的其中兩個(gè)I/O 口連接，所述的RS485接口電路包括一個(gè)RS485通信接口芯片和一個(gè)反相電路， 所述的RS485通信接口芯片的發(fā)送器輸入接反相電路輸入，該RS485通信接口 芯片的發(fā)送器使能端和接收器使能端一起接反相電路的輸出，它的發(fā)送器輸出 和接收器輸入對(duì)應(yīng)接有一個(gè)上拉電阻和一個(gè)下拉電阻，所述的RS485通信接口 芯片的發(fā)送器使能端到地之間接有一個(gè)延時(shí)電路。
所述的延時(shí)電路由一個(gè)電阻和一個(gè)電容串聯(lián)構(gòu)成。本實(shí)用新型的有益效果是由于無(wú)法正常通信的原因是在發(fā)送信號(hào)為"1"
時(shí)RS485通信芯片的使能端為0，接收器使能，RS485通信芯片沒(méi)有繼續(xù)維持 在發(fā)送模式造成的，因此本發(fā)明所述的RS485控制器在RS485通信芯片的使能 端到地增加了一個(gè)由電阻和電容串聯(lián)構(gòu)成的延時(shí)電路來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸前必須先 發(fā)送的"0"電平起始位進(jìn)行延時(shí)(因?yàn)橥ㄓ嵤前醋止?jié)進(jìn)行的，在正式傳輸數(shù) 據(jù)前必須先發(fā)送一個(gè)"0"電平起始位并且在"0"電平時(shí)發(fā)送器使能)，即在 發(fā)送起始位"0"電平的同時(shí)延時(shí)電路中的電容開(kāi)始充電，到起始位發(fā)送結(jié)束 電容充電充滿；開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)后，由于電容放電使得在發(fā)送一個(gè)字節(jié)的時(shí)間內(nèi)， RS485芯片的發(fā)送器使能端一直處在使能狀態(tài)，也就是說(shuō)RS485通信芯片一直 保持在發(fā)送模式，這樣就可有效保證正常通訊；同時(shí)使用本實(shí)用新型所述的 RS485控制器的電能表不僅能保證通訊數(shù)據(jù)的可靠傳輸并且成本相對(duì)增加很少 同時(shí)還不需要對(duì)MCU的控制程序做任何改變。

圖1是一種現(xiàn)有的電能表的電路原理圖； 圖2是本實(shí)用新型所述電能表的電路原理圖； 圖3是一種現(xiàn)有的電能表發(fā)送數(shù)據(jù)55H時(shí)485總線上的波形圖； 圖4是本實(shí)用新型所述電能表發(fā)送數(shù)據(jù)55H時(shí)485總線上的波形圖。
具體實(shí)施方式

圖1所示了一種現(xiàn)有的RS485接口電路及使用該電路的電能表，所述的電 能表包括主機(jī)MCU，主機(jī)MCU的接收器輸入RXD和發(fā)送器輸出TXD對(duì)應(yīng)連接一 個(gè)RS485接口電路的發(fā)送器輸入D和接收器輸出R，所述RS485接口電路包括 一個(gè)RS485通信接口芯片U3，所述RS485通信接口芯片U3的發(fā)送器輸入D接 光耦U2中三極管的集電極，發(fā)送器輸入D還接有一個(gè)上拉電阻R2，光耦Ul 中三極管的發(fā)射極接地GND485，它的二極管的正極接另一個(gè)上拉電阻R5，它的 負(fù)極連接到主機(jī)MCU的一個(gè)發(fā)送器輸出端，RS485通信接口芯片U3的接收器輸 出R接光耦U2中二極管的負(fù)極，光耦U2中二極管的正極接第三個(gè)上拉電阻R4，它的三極管集電極與主機(jī)MCU的接收器輸入端以及第四個(gè)上拉電阻Rl連接， 它的三極管發(fā)射極接地GND，所述的RS485通信接口芯片U3的發(fā)送器使能DE 和接收器使能^一起接下拉電阻R9，它們的使能端還一起接三極管Ql的集電 極，三極管Ql的發(fā)射極接一個(gè)供電電源VCC485,三極管Ql的基極通過(guò)電阻 R3接RS485通信接口芯片U3的發(fā)送器輸入D，其中三極管Ql、電阻R3和電阻 R9構(gòu)成一個(gè)反相電路，所述RS485通信接口芯片U3的發(fā)送器輸出A和接收器 輸入B對(duì)應(yīng)接有第五個(gè)上拉電阻R6和第二個(gè)下拉電阻R7，發(fā)送器輸出A和接收 器輸入B之間連接有瞬態(tài)抑制二極管TVS1 。
圖3所示了圖1所代表的電能表在其MCU發(fā)送數(shù)據(jù)"55H"時(shí)，@1、 @2和 @3處的波形圖，根據(jù)測(cè)試得到的波形圖可知，圖1中RS485總線上@2對(duì)@3處 的正電平值遠(yuǎn)小于RS485總線邏輯電平最小200mV的要求，因此造成無(wú)法正常 通訊。
結(jié)合圖2來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型改進(jìn)后的RS485接口電路及使用該電路的電能 表，所述的電能表包括主機(jī)MCU，主機(jī)MCU的接收器輸入RXD和發(fā)送器輸出TXD 對(duì)應(yīng)連接一個(gè)RS485控制器的發(fā)送器輸入D和接收器輸出R，所述RS485接口 電路包括一個(gè)RS485通信接口芯片U3，所述RS485通信接口芯片U3的發(fā)送器 輸入D接光耦Ul中三極管的集電極，發(fā)送器輸入D還接有一個(gè)上拉電阻R2， 光耦U1中三極管的發(fā)射極接地GND485，它的二極管的正極接另一個(gè)上拉電阻 R5，它的負(fù)極連接到主機(jī)MCU的一個(gè)發(fā)送器輸出端TXD， RS485通信接口芯片U3 的接收器輸出R接光耦U1中二極管的負(fù)極，光耦U1中二極管的正極接第三個(gè) 上拉電阻R4，它的三極管集電極與主機(jī)MCU的接收器輸入端RXD以及第四個(gè)上 拉電阻R1連接，它的三極管發(fā)射極接地GND，所述的RS485通信接口芯片U3 的發(fā)送器使能DE和接收器使能^一起接一個(gè)下拉電阻R9，它們的使能端還一 起接三極管Q1的集電極，三極管Q1的發(fā)射極接供電電源VCC485，三極管Q1 的基極通過(guò)電阻R3接RS485通信接口芯片U3的發(fā)送器輸入D，發(fā)送器輸入D 到地GND485之間接有R8和Cl串聯(lián)構(gòu)成的延時(shí)電路，其中三極管Ql、電阻R3和電阻R9構(gòu)成一個(gè)反相電路，所述RS485芯片的發(fā)送器輸出A和接收器輸入B 對(duì)應(yīng)接有第五個(gè)上拉電阻R6和第二個(gè)下拉電阻R7，發(fā)送器輸出A和接收器輸入 B之間連接有瞬態(tài)抑制二極管TVS1。
圖2所示電能表電路的工作原理為參考DL/T645-1997多功能電能表通 信規(guī)約5. 1節(jié)串行通訊字節(jié)發(fā)送格式規(guī)范可知，當(dāng)電能表MCU發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，第 一個(gè)數(shù)據(jù)位是"0"電平的起始位，此輸入電平使圖2中TXD1由高電平"1" 變?yōu)榈碗娖?0"，這時(shí)三極管Ql導(dǎo)通，高電平直接控制RS485通訊芯片U3的 使能端，RS485通訊芯片U3由接收狀態(tài)轉(zhuǎn)換為發(fā)送狀態(tài)，TXD1處的"0"電 平發(fā)送到RS485總線上，在RS485通訊芯片U3使能端電平變高后同時(shí)通過(guò)電 阻R8給電容C1充電，充電常數(shù)設(shè)計(jì)為100uS，這是根據(jù)在電能表中最高標(biāo)準(zhǔn) 通訊速率為9600bps，發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間為104"S，因此，不管起始位之 后的數(shù)據(jù)是"0"還是"1"，在起始位持續(xù)時(shí)間，電容C1就能夠完成充電。當(dāng) 數(shù)據(jù)起始位結(jié)束后，若后續(xù)數(shù)據(jù)是"O"， RS485通訊芯片U3仍為高電平，RS485 通訊芯片U3繼續(xù)保持在發(fā)送狀態(tài)，將數(shù)據(jù)"0"發(fā)送到RS485總線上；若后續(xù) 數(shù)據(jù)是"1"，則三極管Q1截止，這時(shí)電容C1通過(guò)電阻R8和電阻R9形成的回 路放電，使RS485通訊芯片U3的使能端保持一定時(shí)間的高電平，這個(gè)時(shí)間由 電容C1、電阻R8、 R9、 RS485芯片的輸入阻抗等決定，高電平保持時(shí)間設(shè)計(jì)為 10mS，這是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)默認(rèn)的最常用的通訊速率為1200bps，發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)位的 時(shí)間為833 u S， 8個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間約6. 7mS，因此10mS的時(shí)間可以保證一個(gè)字 節(jié)的數(shù)據(jù)的有效發(fā)送，也就是說(shuō)在"0"電平的數(shù)據(jù)起始位結(jié)束后的10 mS時(shí) 間里，不管后續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)是"1"還是"0"， RS485芯片會(huì)一直保持發(fā)送的狀 態(tài)，直到一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)送完成。
圖4所示了本實(shí)用新型所述的電能表在通過(guò)MCU發(fā)送數(shù)據(jù)"55H"時(shí)，@1、 @2和@3處的波形圖，根據(jù)測(cè)試得到的波形圖可知，RS485總線上@2和@3處的 正負(fù)電平均能滿足RS485總線邏輯電平最小200mV的要求，從而保證了可靠的 通信。
權(quán)利要求1.一種RS485接口電路，該電路包括一個(gè)RS485通信接口芯片和一個(gè)反相電路，所述的RS485通信接口芯片的發(fā)送器輸入接反相電路輸入，該RS485通信接口芯片的發(fā)送器使能端和接收器使能端一起接反相電路的輸出，它的發(fā)送器輸出和接收器輸入對(duì)應(yīng)接有一個(gè)上拉電阻和一個(gè)下拉電阻，其特征在于所述的RS485通信接口芯片的發(fā)送器使能端到地之間接有一個(gè)延時(shí)電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的RS485接口電路，其特征在于所述的延時(shí) 電路由 一個(gè)電阻和一個(gè)電容串聯(lián)構(gòu)成。
3. —種電能表，它包括一個(gè)單片機(jī)和一個(gè)RS485接口電路，該RS485 接口電路的接收器輸出和發(fā)送器輸入分別通過(guò)一個(gè)光耦與所述單片機(jī)的其中 兩個(gè)I/O 口連接，其特征在于所述的RS485接口電路包括一個(gè)RS485通信接 口芯片和一個(gè)反相電路，所述的RS485通信接口芯片的發(fā)送器輸入接反相電路 輸入，該RS485通信接口芯片的發(fā)送器使能端和接收器使能端一起接反相電路 的輸出，它的發(fā)送器輸出和接收器輸入對(duì)應(yīng)接有一個(gè)上拉電阻和一個(gè)下拉電 阻，所述的RS485通信接口芯片的發(fā)送器使能端到地之間接有一個(gè)延時(shí)電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電能表，其特征在于所述的延時(shí)電路 由一個(gè)電阻和一個(gè)電容串聯(lián)構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種RS485接口電路及使用該電路的電能表，所述的RS485接口電路包括RS485通信接口芯片和反相電路，所述的RS485通信接口芯片的發(fā)送器輸入接反相電路輸入，它的發(fā)送器使能和接收器使能一起接反相電路的輸出，它的發(fā)送器輸出和接收器輸入對(duì)應(yīng)接一個(gè)上拉電阻和一個(gè)下拉電阻，它的發(fā)送器使能端到地之間接有一個(gè)延時(shí)電路，所述電能表包括一個(gè)單片機(jī)和一個(gè)RS485接口電路，該RS485接口電路的接收器輸出和發(fā)送器輸入分別通過(guò)一個(gè)光耦接單片機(jī)的兩個(gè)I/O口，本實(shí)用新型用來(lái)解決現(xiàn)有RS485接口電路及使用該電路的電能表存在當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)RS485通信芯片不能一直維持在發(fā)送模式導(dǎo)致不能通訊的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01R22/00GK201434881SQ20092009178
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者劉志宏, 都正周 申請(qǐng)人:許繼集團(tuán)有限公司;河南許繼儀表有限公司