關(guān)于單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)穩(wěn)定性的探討

筆者在研制單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)過(guò)程中，采用其它設(shè)計(jì)方法，消除了系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素，整個(gè)系統(tǒng)2年來(lái)一直運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，希望在此能與大家作進(jìn)一步的探討。

由RS-485接口構(gòu)成的半雙工通信網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中R=120Ω，為匹配電阻，作用為消除反射、吸收噪聲。這樣，無(wú)論系統(tǒng)處于什么狀態(tài)，線路上都不會(huì)出現(xiàn)噪聲干擾。這就很好地解決了《穩(wěn)定性》一文中所提出的第2個(gè)問(wèn)題。

MAX485芯片內(nèi)部功耗的計(jì)算方法如下：在正常工作區(qū)域內(nèi)（除去開(kāi)路、短路狀態(tài)），MAX485的差分輸出B、A端電壓與輸出電流之比是線性的，等效電路如圖2所示。根據(jù)MAX485手冊(cè)提供的輸出電流-差分輸出電壓曲線圖，圖2中E≈3.75 V，R0≈41Ω。讀者也可根據(jù)E= (R0+R) I = (R0+R)U/R取2組R、U值，計(jì)算出E、R0。芯片內(nèi)部功耗P=I2 R0，短路條件下，P = 3.752/41 = 340 mW, 而芯片70 ℃持續(xù)耗散功率為700 mW。

MAX485芯片損壞的原因有2個(gè)：

① 通信線路上所有主、分機(jī)共用1個(gè)電源；

② 系統(tǒng)上電復(fù)位階段，所有MAX485都處于輸出狀態(tài)。

2個(gè)條件共同作用才會(huì)造成MAX485損壞，只要消除任何一個(gè)條件，芯片就不會(huì)損壞。

在上電復(fù)位階段，通信網(wǎng)絡(luò)上所有RS-485芯片均應(yīng)處于接收輸入狀態(tài)，而不能在發(fā)送輸出狀態(tài)。如果設(shè)計(jì)是采用單片機(jī)8031的P1口控制MAX485的RE/DE端，則應(yīng)經(jīng)過(guò)反相器控制，如圖3所示。該反相器的作用很重要，不可缺少。

結(jié)果，即使是在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試階段，按照?qǐng)D1接法沒(méi)有限流電阻，在5個(gè)分機(jī)共用一個(gè)電源的條件下，也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)MAX485芯片損壞的現(xiàn)象。

另外，MAX485的差分輸入/輸出端應(yīng)直接接到通信線路上，而無(wú)需限流電阻。MAX48X系列接口芯片內(nèi)部采用2種技術(shù)，以保護(hù)異常條件下芯片不致?lián)p壞：

① 過(guò)流保護(hù)。當(dāng)通信線路異常短路致使處于輸出狀態(tài)的MAX485輸出端短路時(shí)，保護(hù)電路起控，限制短路電流為100 mA左右。

② 過(guò)熱保護(hù)。當(dāng)芯片本身溫升過(guò)高時(shí)，內(nèi)部熱關(guān)斷電路強(qiáng)迫輸出，進(jìn)入高阻狀態(tài)，即芯片越熱，內(nèi)阻越大，輸出短路電流越小。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：將MAX485差分輸出腳6、7短路（條件：VCC=5 V，=0，DE端與VCC端相連），5 min（分鐘）后，短路電流從初始值104 mA下降到94 mA，芯片稍熱且恒定。

MAX48X系列具體數(shù)據(jù)參數(shù)可從www.maxim-ic.com.cn網(wǎng)站下載。

本多機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)距離800 m，掛接分機(jī)60個(gè)，應(yīng)用于豐臺(tái)區(qū)實(shí)驗(yàn)中學(xué)閉路電視教學(xué)雙向控制系統(tǒng)，1998年以來(lái)，運(yùn)行一直穩(wěn)定、可靠。