一種rs485通訊電路及dmx控制器和控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及電子通訊技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種RS485通訊電路及DMX控制器和 控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] DMX512控制協(xié)議，簡(jiǎn)稱(chēng)DMX，DMX是DigitaIMu11iP1ex的縮寫(xiě)，意為多路數(shù)字傳輸， 是專(zhuān)業(yè)燈光人員為了給制造商和用戶(hù)提供控制燈光的簡(jiǎn)單通用數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)。DMX是一種數(shù)字 信號(hào)協(xié)議，它定義由燈光控制器傳輸?shù)焦潭ㄑb置和外圍設(shè)備(如調(diào)光回路)的信號(hào)構(gòu)造，DMX 技術(shù)已經(jīng)成為許多燈光控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
[0003] 在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS-485串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS-485采 用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能 檢測(cè)低至200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米W外得到恢復(fù)。
[0004] 而基于RS485總線技術(shù)的Dffi總線在舞臺(tái)燈光通訊控制領(lǐng)域W已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用， 極大地推動(dòng)舞臺(tái)燈具的智能化進(jìn)程。由于RS485接口為半雙工數(shù)據(jù)通訊模式，數(shù)據(jù)的收發(fā)不 能同時(shí)進(jìn)行，因此，每次進(jìn)行通訊時(shí)，主機(jī)控制忍片都要對(duì)RS485的通訊方向做出使能控制。 而控制線控制使能端的通訊，存在一個(gè)方向變換的時(shí)間問(wèn)題，如果使能端方向變換過(guò)早，數(shù) 據(jù)不能完整傳輸，使能端方向變換過(guò)晚，也會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)造成一定影響，而且時(shí)間不固定，運(yùn)要 根據(jù)傳輸速率而定，運(yùn)樣就大大增加了程序控制的工作量。因此，收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)需要一根專(zhuān)口 的IO口線切換數(shù)據(jù)流方向，且需要引入必要的延時(shí)W保證數(shù)據(jù)被完全發(fā)送，降低了控制系 統(tǒng)的執(zhí)行效率，浪費(fèi)了CPU資源，同時(shí)增加了調(diào)試成本。
[0005] 因此，如何實(shí)現(xiàn)RS485通訊電路數(shù)據(jù)傳輸方向的自動(dòng)切換，對(duì)于進(jìn)一步推動(dòng)舞臺(tái)燈 管通訊控制系統(tǒng)的智能化有著重要意義。
[0006] CN103441780A公開(kāi)了一種RS-485自動(dòng)切換方向的通訊電路，該電路將RS-485忍片 的DI端接地;將處理器的TXD端通過(guò)控制S極管進(jìn)行信號(hào)反轉(zhuǎn)，接入RS-485的驅(qū)動(dòng)器輸出使 能端DE和接收器輸入使能端將RS-485忍片的A端接上拉電阻，將RS-485忍片的B端接下拉電 阻;通過(guò)所述處理器的TXD端控制，所述驅(qū)動(dòng)器輸出使能端DE和接收器輸入使能端，模擬出 差分信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本對(duì)比文件中公開(kāi)的RS-485通訊電路雖然數(shù)據(jù)傳輸方向的切換不 需要在軟件里再做任何處理，減輕了軟件的調(diào)試的工作量，也降低了硬件成本;但是本對(duì)比 文件中公開(kāi)的RS-485通訊電路的數(shù)據(jù)傳輸方向的切換，需要DI不停的啟動(dòng)關(guān)閉，極大地降 低了RS-485忍片的壽命。
[0007] CN203966327U公開(kāi)了一種RS485通訊電路，包括無(wú)極性RS485通訊忍片U1，無(wú)極性 RS485通訊忍片Ul的8腳連接有電源VCC，無(wú)極性RS485通訊忍片Ul的5腳連接有接地端GND， 無(wú)極性RS485通訊忍片Ul的6腳與7腳連接有能夠有效避免外部干擾的外部保護(hù)電路，電源 VCC與無(wú)極性RS485通訊忍片Ul的連接處、接地端GND與無(wú)極性RS485通訊忍片Ul的連接處連 接有電源模塊U2,電源模塊U2的另一端連接有供電電源V485端和接地電源。本對(duì)比文件中 公開(kāi)的RS485通訊電路設(shè)有保護(hù)電路，能有效避免外部干擾擊毀通訊電路、內(nèi)部電源故障導(dǎo) 致電壓升高而損壞外連通訊設(shè)備，但是沒(méi)有解決RS485通訊電路數(shù)據(jù)傳輸方向不能自動(dòng)切 換的問(wèn)題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方向的自動(dòng)切換、 功耗低、反應(yīng)快、零延遲、保護(hù)齊全的RS485通訊電路及DMX控制器和控制系統(tǒng)。
[0009] 為解決本實(shí)用新型的技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種RS485通訊電路，包括RS485通訊忍片，所述RS485通訊忍片采用8引腳SOIC封 裝結(jié)構(gòu)，所述RS485通訊忍片中：
[0011] 8腳接電源，電源引腳接退禪電容Cl; 5腳接地；
[0012] 2腳為接收輸出使能腳，3腳為傳送輸入使能腳，2腳和3腳同時(shí)上拉連接電阻Rl接 高電平，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方向的自動(dòng)切換.
[OOK] 1腳為數(shù)據(jù)接收輸出腳，4腳為數(shù)據(jù)發(fā)送輸入腳，1腳連接單片機(jī)UART接口的RX腳，4 腳連接單片機(jī)UART接口的TX腳，且4腳上拉連接電阻R2接高電平，使RS485通訊忍片的DI處 于閑置狀態(tài)，保證4腳能發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)1腳能接收數(shù)據(jù)；
[0014] 6腳和7腳連接信號(hào)輸入/輸出線。
[0015] 在本方案中，退禪電容Cl用于消除電源雜波干擾，吸收忍片工作時(shí)產(chǎn)生的脈沖；
[0016] 2腳上拉接高電平，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方向的自動(dòng)切換;3腳傳送輸入使能腳，接低電平 時(shí)，忍片不能工作，因此3腳與2腳同時(shí)上拉接高電平，使忍片處于正常工作狀態(tài)；
[0017]另外，在本方案中，4腳上拉連接電阻R2接高電平，保證了DI處于閑置狀態(tài)，即能發(fā) 送數(shù)據(jù)，同時(shí)1腳也能接收數(shù)據(jù)。若沒(méi)有設(shè)置電阻R2,4腳一直處于發(fā)送狀態(tài)，且2腳不能接收 數(shù)據(jù)，此時(shí)，所述RS485所在的應(yīng)用設(shè)備就只能做主機(jī)，不能當(dāng)從機(jī)使用。
[0018] 進(jìn)一步地，所述RS485通訊電路還包括輸出保護(hù)電路；
[0019] 所述輸出保護(hù)電路包括由穩(wěn)壓管Dl，D2，D3組成的吸收回路:穩(wěn)壓管D3的一端與7 腳的信號(hào)輸出線連接，另一端接地;穩(wěn)壓管D3的一端與6腳的信號(hào)輸入線連接，另一端接地； 穩(wěn)壓管D2連接信號(hào)輸出線與信號(hào)輸出線，形成一個(gè)完整的回路。
[0020] 由于共模電壓等于兩個(gè)輸入信號(hào)電壓的平均值，而RS485通訊電路只能檢測(cè)A、B端 的差模電壓，因此如果A、B端單點(diǎn)的對(duì)GND電壓太高，就會(huì)燒壞RS485通訊IC。上述吸收回路 的設(shè)置可W吸收過(guò)高的電壓，防止RS485通訊電路所在總線共模電壓過(guò)大而損壞RS485通訊 忍片。
[0021] 進(jìn)一步地，所述吸收回路中的穩(wěn)壓管Dl，D2，D3用TVS瞬態(tài)雜波抑制器替代。
[0022] 進(jìn)一步地，所述輸出保護(hù)電路還包括:設(shè)置在所述RS485通訊忍片的信號(hào)輸出端串 聯(lián)的兩個(gè)電阻R4、R5,防止所述RS485通訊忍片的應(yīng)用設(shè)備的硬件故障影響所述應(yīng)用設(shè)備所 在的應(yīng)用系統(tǒng)的其他應(yīng)用設(shè)備的通信。
[0023] 進(jìn)一步地，所述輸出保護(hù)電路還包括:分別設(shè)置在RS485網(wǎng)絡(luò)傳輸線始端和末端， 且與通訊載體的特性電阻相匹配的匹配電阻，所述RS485通訊電路的通訊載體為特性阻抗 為120Q的雙絞線，所述匹配電阻為120Q的電阻，W減少線路上傳輸信號(hào)的反射。
[0024] 進(jìn)一步地，所述輸出保護(hù)電路還包括:與所述RS485忍片的A端上拉連接的電阻R3， 和與所述RS485忍片的B端下拉連接的電阻R6,使A端的電位高于B端的電位，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)不 會(huì)被誤中斷而收到亂字符。
[00巧]由于RS485忍片的特性，接收器的檢測(cè)靈敏度為± 200mV，即差分輸入端VA-VB> + 200mV，輸出邏輯1，VA-VB< -200mV，輸出邏輯0;而A、B端電位差的絕對(duì)值小于200mV時(shí)，輸出 為不確定。如果在總線上所有發(fā)送器被禁止時(shí)，接收器輸出邏輯0,運(yùn)會(huì)誤認(rèn)為通信帖的起 始引起工作不正常。本方案中，RS485忍片的A端接上拉電阻R3，B端接下拉電阻R6，使A端的 電位高于B端的電位，運(yùn)樣RXD的電平在485總線不發(fā)送期間（總線懸浮時(shí)）呈現(xiàn)唯一的高電 平，MCU就不會(huì)被誤中斷而受到亂字符。
[0026] 進(jìn)一步地，所述RS485通訊電路的屏蔽線與信號(hào)地的連接采用隔離連接，即：采用 雙向瞬態(tài)二極管D4和電容C2并聯(lián)連接，可W消除屏蔽線上的電壓干擾，保證所述RS485通訊 電路所在的通訊系統(tǒng)和RS485控制器的各自穩(wěn)定工作，互不影響。
[0027] 本實(shí)用新型還提供一種DMX控制器，包括RS485通訊電路，所述RS485通訊電路包括 RS485通訊忍片，所述RS485通訊忍片采用8引腳SOIC封裝結(jié)構(gòu)，所述RS485通訊忍片中：
[0028] 8腳接電源，電源引腳接退禪電容Cl;5腳接地；
[0029] 2腳為接收輸出使能腳，3腳為傳送輸入使能腳，2腳和3腳同時(shí)上拉連接電阻Rl接 高電平，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方向的自動(dòng)切換.
[0030] 1腳為數(shù)據(jù)接收輸出腳，4腳為數(shù)據(jù)發(fā)送輸入腳，1腳連接單片機(jī)UART接口的RX腳，4 腳連接單片機(jī)UART接口的TX腳，且4腳上拉連接電阻R2接高電平，使RS485通訊忍片的DI處 于閑置狀態(tài)，保證4腳能發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)1腳能接收數(shù)據(jù)；
[0031] 6腳和7腳連接信號(hào)輸入/輸出線。
[0032] 本實(shí)用新型還提供一種DMX控制系統(tǒng)，包括DMX控制器、DMX燈具和LEDDMX驅(qū)動(dòng)組； 所述DMX控制器，包括RS485通訊電路，所述RS485通訊電路包括RS485通訊忍片，所述RS485 通訊忍片采用8引腳SOIC封裝結(jié)構(gòu)，所述RS485通訊忍片中：
[0033] 8腳接電源，電源引腳接退禪電容Cl;5腳接地；
[0034] 2腳為接收輸出使能腳，3腳為傳送輸入使能腳，2腳和3腳同時(shí)上拉連接電阻Rl接 高電平，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方向的自動(dòng)切換.
[0035] 1腳為數(shù)據(jù)接收輸出腳，4腳為數(shù)據(jù)發(fā)送輸入腳，1腳連接單片機(jī)UART接口的RX腳，4 腳連接單片機(jī)UART接口的TX腳，且4腳上拉連接電阻R2接高電平，使RS485通訊忍片的DI處 于閑置狀態(tài)，保證4腳能發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)1腳能接收數(shù)據(jù)；
[0036] 6腳和7腳連接信號(hào)輸入/輸出線。
[0037] 本實(shí)用新型具有W下有益效果：
[0038] 1、本實(shí)用新型能的RS485通訊電路根據(jù)總線狀態(tài)自動(dòng)切換數(shù)據(jù)流方向，不需要軟 件干預(yù)，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎拖到y(tǒng)工作效率，節(jié)約了CPU資源，同時(shí)降低了硬件成本。
[0039] 2、本實(shí)用新型的RS485通訊電路應(yīng)用在DMX控制器和DMX控制系統(tǒng)中，在發(fā)送數(shù)據(jù) 時(shí)無(wú)需額外延時(shí)，就能保證最后一個(gè)字節(jié)的完整發(fā)送，能有效提高軟件的效率和可靠性，降 低誤碼率。
[0040] 3、本實(shí)用新型的RS485通訊忍片與MCU的連接僅連根線，僅占用2個(gè)I/0PIN，體積 小，成本低。
[0041]4、本實(shí)用新型RS485通訊電路設(shè)置有全面的輸出保護(hù)電路，保證了電路的安全。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 圖1是本實(shí)用新型一種RS485通訊電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]W下結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0044] 實(shí)施例1:RS485通訊電路實(shí)施例
[0045] 如圖1所示，本實(shí)施例一種RS485通訊電路，包括RS485通訊忍片MAX13487， MAX13487采用8引腳SOIC封裝結(jié)構(gòu)，所述RS485通訊忍片中：
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