電路設(shè)計(jì)與制作（含活頁(yè)式實(shí)訓(xùn)工單） 課件 項(xiàng)目4 控制電路設(shè)計(jì)

項(xiàng)目4控制電路設(shè)計(jì)

項(xiàng)目引入本項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32微控制器的控制電路。STM32是由STMicroelectronics公司生產(chǎn)的32位微控制器，它具有高性能、低功耗和豐富的外設(shè)等特點(diǎn)，非常適合用于嵌入式系統(tǒng)中。該項(xiàng)目的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)可靠、高效、穩(wěn)定的控制電路，應(yīng)用于隔離控制器。該控制電路的設(shè)計(jì)需要考慮到實(shí)現(xiàn)必要的控制邏輯和通信協(xié)議，完成實(shí)現(xiàn)隔離控制器的核心功能。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)理解STM32微控制器最小系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；掌握控制電路設(shè)計(jì)中常用的元件及其性能參數(shù)；熟悉RS485通信電路結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；了解控制電路設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。技能目標(biāo)能夠獨(dú)立完成基于STM32微控制器的控制電路設(shè)計(jì)；能夠根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的通信電路；能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決控制電路設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題。素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)和不斷創(chuàng)新的意識(shí)和能力；建立學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作和溝通協(xié)作的能力和意識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任心和社會(huì)責(zé)任意識(shí)，將技術(shù)應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)和人民生活中，為社會(huì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。項(xiàng)目4控制電路設(shè)計(jì)任務(wù)1MCU核心電路設(shè)計(jì)任務(wù)描述本任務(wù)旨在完成MCU的核心電路設(shè)計(jì)，使其具有穩(wěn)定可靠、高性能等特點(diǎn)。任務(wù)中考慮到MCU模塊的電源管理、時(shí)鐘管理、復(fù)位電路、外設(shè)的接口電路等方面的要求，并且保證電路布局合理，信號(hào)傳輸良好，抗干擾能力強(qiáng)。電路需要選擇適合MCU的時(shí)鐘源，并設(shè)計(jì)合理的時(shí)鐘電路；設(shè)計(jì)利用前期項(xiàng)目中完成的供電電路保障核心控制電路穩(wěn)定工作；設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠的復(fù)位電路，確保MCU在異常情況下可以正常運(yùn)行；還需要考慮到固件燒寫(xiě)和調(diào)試接口。知識(shí)儲(chǔ)備

一、STM32F103RBT6芯片介紹1.Cortex內(nèi)核ARM公司在經(jīng)典處理器ARM11以后的產(chǎn)品改用Cortex命名，并分成A、R和M三類，旨在為不同的市場(chǎng)提供服務(wù)，目前全世界超過(guò)95%的智能手機(jī)和平板電腦都采用ARM架構(gòu)。Cortex系列屬于ARMv7架構(gòu)，它是2010年ARM公司最新的指令集架構(gòu)。ARMv7架構(gòu)定義了三大分工明確的系列。“A”系列面向尖端高性能的基于虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用；“R”系列：面向?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)；“M”系列：面向微控制器。知識(shí)補(bǔ)充ARM（AdvancedRISCMachines）是一種基于精簡(jiǎn)指令集（RISC）架構(gòu)的處理器技術(shù)，最初由英國(guó)公司ARMHoldings開(kāi)發(fā)和推廣。STMicroelectronics（簡(jiǎn)稱ST）一家總部位于瑞士的全球性半導(dǎo)體公司，與ARM公司合作已超過(guò)20年。ST持有ARM架構(gòu)的許可證，可以使用ARM的核心和相關(guān)技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)各種芯片產(chǎn)品，包括微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器和其他應(yīng)用特定集成電路等。STM32是ST公司生產(chǎn)的一系列32位微控制器產(chǎn)品，它采用了ARMCortex-M內(nèi)核，并提供豐富的外設(shè)和通訊接口。2.ST意法半導(dǎo)體的產(chǎn)品命名主控芯片選擇STM32F103R8T6，它是意法半導(dǎo)體在MCU領(lǐng)域推出的非常經(jīng)典的芯片系列，因其強(qiáng)大的功能和豐富的內(nèi)部資源，以及眾多的使用者和學(xué)習(xí)資料?？梢允菍⑵渥鳛槿腴T(mén)的芯片，它在嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用極廣。2.ST意法半導(dǎo)體的產(chǎn)品命名ST的MCU系列種類繁多，光是芯片選型手冊(cè)就有幾十頁(yè)。他們公司有一套命名規(guī)則，用來(lái)幫助使用者合理高效地進(jìn)行芯片的選擇。ST公司的芯片產(chǎn)品命名規(guī)則如圖4-1所示。3.STM32F103R8T6規(guī)格書(shū)意法半導(dǎo)體官方提供了規(guī)格書(shū)和使用手冊(cè)，其中芯片規(guī)格書(shū)封面如圖4-2所示。3.STM32F103R8T6規(guī)格書(shū)規(guī)格書(shū)中提供了很多有用信息，包括芯片的電氣特性，機(jī)械封裝等。除了規(guī)格書(shū)，官方也提供了應(yīng)用開(kāi)發(fā)相關(guān)的一系列資料，其中最重要的是用戶手冊(cè)，如圖4-3所示。3.STM32F103R8T6規(guī)格書(shū)當(dāng)用戶在STM32F10X芯片上開(kāi)發(fā)控制程序時(shí)就需要參考上圖的手冊(cè)，用戶手冊(cè)由官方提供，手冊(cè)中包括了同一系列芯片的使用方法，可以看出STM32系列芯片有很好的通用性，給用戶提供了很靈活的選擇。4.電路參考意法半導(dǎo)體官方同樣提供了芯片硬件設(shè)計(jì)的參考手冊(cè)，如圖4-4所示。4.電路參考手冊(cè)中給出了硬件電路設(shè)計(jì)的建議，同時(shí)也給出了參考電路，參考電路不包括外圍接口電路，但對(duì)外圍電路同樣給出了設(shè)計(jì)建議。用戶可以依據(jù)手冊(cè)中給出的“最小系統(tǒng)”畫(huà)出芯片工作的最簡(jiǎn)電路，并在此基礎(chǔ)上加上具體應(yīng)用的外圍電路。手冊(cè)中給出的最小電路如圖4-5所示。4.電路參考圖4-5

最小系統(tǒng)參考電路4.電路參考上圖中使用的芯片是STM32F103VBH6，如使用其他規(guī)格芯片，可以參考其電路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)圖中細(xì)節(jié)部分，在手冊(cè)的相關(guān)章節(jié)中都有詳細(xì)描述，包括供電、編程接口、晶振、復(fù)位等。二、核心控制電路設(shè)計(jì)隔離控制器電路中，除了供電電路、隔離輸入輸出電路外，核心控制電路是必不可少的，也是整個(gè)電路圖最關(guān)鍵的部分，如圖4-6所示。圖4-6隔離控制器核心電路二、核心控制電路設(shè)計(jì)圖中包括了STM32的核心控制電路，包括芯片供電、外圍時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等，此外由于電路設(shè)計(jì)稿排版問(wèn)題，編程接口電路沒(méi)有在圖4-6中出現(xiàn)，稍后在下文中給出。圖4-6隔離控制器核心電路二、核心控制電路設(shè)計(jì)注意圖中芯片為L(zhǎng)QFP64封裝，在芯片規(guī)格書(shū)中可以找到該芯片的封裝參數(shù)，如圖4-7所示。圖4-7LQFP64封裝二、核心控制電路設(shè)計(jì)芯片的供電部分在前述DC-DC設(shè)計(jì)中已有，但芯片的供電引腳有多個(gè)，具體可以參考規(guī)格書(shū)的引腳說(shuō)明，在硬件設(shè)計(jì)手冊(cè)中也有相關(guān)描述，需要注意的是，每個(gè)供電引腳附近應(yīng)當(dāng)依照手冊(cè)建議給出旁路濾波電容。在繪制原理圖時(shí)，出于方便可將這些電路繪制在一起，但具體布線時(shí)，需要將電容部署在靠近引腳的地方。部分濾波電容如圖4-8所示。二、核心控制電路設(shè)計(jì)芯片外圍電路中設(shè)計(jì)有復(fù)位電路，當(dāng)芯片上電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，當(dāng)復(fù)位信號(hào)穩(wěn)定時(shí)，芯片開(kāi)始穩(wěn)定運(yùn)行，如果需要，可以在芯片運(yùn)行過(guò)程中觸發(fā)復(fù)位信號(hào)，這會(huì)讓芯片重新啟動(dòng)運(yùn)行，所以復(fù)位電路往往設(shè)計(jì)有按鍵或撥碼開(kāi)關(guān)，幫助用戶在需要時(shí)可以將設(shè)備復(fù)位重啟。有關(guān)復(fù)位電路的作用和其中元件的選擇，在官方的硬件設(shè)計(jì)手冊(cè)中都有具體的說(shuō)明。電路中復(fù)位部分如圖4-9所示,圖中BOOT0的連接會(huì)在下文說(shuō)明。二、核心控制電路設(shè)計(jì)一般STM32芯片運(yùn)行，需要有一個(gè)運(yùn)行時(shí)鐘，穩(wěn)定的時(shí)鐘脈沖可以協(xié)調(diào)芯片各個(gè)部件依程序設(shè)定運(yùn)行，此運(yùn)行時(shí)鐘脈沖可以有多個(gè)途徑提供，在芯片內(nèi)部就有RC時(shí)鐘，但此時(shí)鐘提供的運(yùn)行精度不如外部的硬件晶振，但使用外部晶振需要額外的旁路電容，如圖4-10所示。二、核心控制電路設(shè)計(jì)STM32的芯片需要寫(xiě)入程序才能工作，燒寫(xiě)程序需要工具和接口，工具是燒寫(xiě)電纜，接口可以選擇多種，具體可以有3種：串口、JTAG、SWD，這三種接口的說(shuō)明可以參看用戶手冊(cè)，在這里我們選擇SWD接口，這種接口需要占用的口線較少，電路簡(jiǎn)單。具體接口電路如圖4-11所示。二、核心控制電路設(shè)計(jì)圖中Prog5x2的牛角座，排針間距是2.54mm，SW_DIO是SWD接口中的SWD信號(hào)線，SW_CLK是SWD接口中的CLK信號(hào)線，SW_OUT是SWD接口中的SWO信號(hào)，VCC是5V的供電口，VDD是3.3V的供電口，NRST是復(fù)位信號(hào)，GNDD和VSS是接地信號(hào)，TXD1和RXD1是串口通信信號(hào)線。二、核心控制電路設(shè)計(jì)實(shí)際上，如果只是給芯片編程，使用這里的VDD、SW_DIO、SW_CLK、GNDD就可以，圖中提供的TXD1和RXD1是為了后期程序開(kāi)發(fā)時(shí)方便調(diào)試輸出信息，SW_OUT則是SWD接口輸出信息所用。二、核心控制電路設(shè)計(jì)值得注意的是，STM32可以通過(guò)串口燒寫(xiě)程序，但需要通過(guò)BOOT0和BOOT1口線的設(shè)置來(lái)配合，STM32的串口編程或正常運(yùn)行需要考慮這兩根口線的配置，其配置方式在相關(guān)手冊(cè)中有說(shuō)明，見(jiàn)表4-1。表4-1BOOT模式二、核心控制電路設(shè)計(jì)當(dāng)需要通過(guò)串口燒寫(xiě)程序時(shí)，可以將BOOT1設(shè)為0，將BOOT0設(shè)置為1；如果在開(kāi)發(fā)程序時(shí)需要將程序載入SRAM，并讓芯片直接從SRAM啟動(dòng)，可以將BOOT1和BOOT0都設(shè)置為1；當(dāng)程序通過(guò)串口或其他途徑寫(xiě)入芯片后，芯片上電啟動(dòng)時(shí)如果要正常執(zhí)行寫(xiě)入的程序，就需要將BOOT0設(shè)置為0，而B(niǎo)OOT1的設(shè)置不用關(guān)心，前文圖4-9中有BOOT0的連接。項(xiàng)目4控制電路設(shè)計(jì)任務(wù)2RS-485接口電路設(shè)計(jì)任務(wù)描述本任務(wù)要求設(shè)計(jì)用于RS-485通信的接口電路。作為一種應(yīng)用廣泛的串行通信標(biāo)準(zhǔn)，RS-485接口常用于遠(yuǎn)距離高速數(shù)據(jù)傳輸。任務(wù)的目的是設(shè)計(jì)一種能夠穩(wěn)定、可靠地進(jìn)行通信的電路應(yīng)用于隔離控制器與上位機(jī)的通信，并且要符合特定的技術(shù)規(guī)范和性能要求。知識(shí)儲(chǔ)備

一、串口通信1.串口通信簡(jiǎn)介串行通信技術(shù)，是指通信雙方按位進(jìn)行，遵守時(shí)序的一種通信方式。串行通信中，將數(shù)據(jù)按位依次傳輸，每位數(shù)據(jù)占據(jù)固定的時(shí)間長(zhǎng)度，即可使用少數(shù)幾條通信線路就可以完成系統(tǒng)間交換信息，特別適用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通信。串行通信多用于系統(tǒng)間通信（多主控制系統(tǒng)）、設(shè)備間（主控設(shè)備與附屬設(shè)備）、器件間（主控CPU與功能芯片）之間數(shù)據(jù)的串行傳送，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與共享。2.串行通信特點(diǎn)數(shù)據(jù)在單條一位寬的傳輸線上，一比特接一比特地按順序傳送的方式稱為串行通信。在并行通信中，一個(gè)字節(jié)（8位）數(shù)據(jù)是在8條并行傳輸線上同時(shí)由源傳到目的地；而在串行通信方式中，數(shù)據(jù)是在單條1位寬的傳輸線上一位接一位地順序傳送。這樣一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)要分8次由低位到高位按順序一位位地傳送。由此可見(jiàn)，串行通信的特點(diǎn)如下。2.串行通信特點(diǎn)（1）節(jié)省傳輸線，這是顯而易見(jiàn)的。尤其是在遠(yuǎn)程通信時(shí)，此特點(diǎn)尤為重要。這也是串行通信的主要優(yōu)點(diǎn)。（2）數(shù)據(jù)傳送效率低。與并行通信比，這也這是顯而易見(jiàn)的。這也是串行通信的主要缺點(diǎn)。2.串行通信特點(diǎn)串口通信和并口通信如圖4-12和圖4-13所示，可以看出之間的區(qū)別。2.串行通信特點(diǎn)把串口通信和并口通信的比較，見(jiàn)表4-2。3.串口通信電平串行接口有同步串口(USRT)和異步串口(UART)，其中通用異步收發(fā)傳輸器（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)，通常稱作UART。UART負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)總線和串行口之間的串/并、并/串轉(zhuǎn)換，并規(guī)定了幀格式；通信雙方只要采用相同的幀格式和波特率，就能在未共享時(shí)鐘信號(hào)的情況下，僅用兩根信號(hào)線(Rx和Tx)就可以完成通信過(guò)程。3.串口通信電平UART通信時(shí)可以有不同的電平標(biāo)準(zhǔn)，常用的電平標(biāo)準(zhǔn)有TTL、RS-232、RS-422、RS-485等。電平標(biāo)準(zhǔn)(電信號(hào))并非通訊協(xié)議，僅是關(guān)于UART通訊的一個(gè)機(jī)械和電氣接口標(biāo)準(zhǔn)(頂多是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的物理層面)。MCU等控制器執(zhí)行UART程序，串行數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)硬件電路在設(shè)備間進(jìn)行收發(fā)，硬件電路要遵循一個(gè)電平標(biāo)準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的交互。3.串口通信電平從機(jī)械接口標(biāo)準(zhǔn)上看，RS-232、RS422、RS-485如圖4-14所示。3.串口通信電平（1）TTL電平。TTL電平規(guī)定，+5V等價(jià)于邏輯“1”，0V等價(jià)于邏輯“0”。這樣的數(shù)據(jù)通信及電平規(guī)定方式，被稱做TTL（晶體管-晶體管邏輯電平）信號(hào)系統(tǒng)。TTL電平往往用于短距離的數(shù)據(jù)交換，抗干擾能力差。3.串口通信電平（2）RS-232。RS-232是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA(ElectronicIndustryAssociation)制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫(xiě)，232為標(biāo)識(shí)號(hào)。RS-232是對(duì)電氣特性以及物理特性的規(guī)定，只作用于數(shù)據(jù)的傳輸通路上，它并不內(nèi)含對(duì)數(shù)據(jù)的處理方式。RS-232標(biāo)準(zhǔn)是邏輯1為-3V～-15V，邏輯0為+3～+15V。在通信上RS-232標(biāo)準(zhǔn)的傳輸距離和抗干擾能力都要優(yōu)于TTL電平標(biāo)準(zhǔn)。3.串口通信電平（3）RS-485。RS-232接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，但這種方式不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能，RS-485被設(shè)計(jì)為可實(shí)現(xiàn)多設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。RS-485的數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B。發(fā)送驅(qū)動(dòng)器A、B之間的正電平在+2～+6V，是一個(gè)邏輯狀態(tài)，負(fù)電平在-2～-6V，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)，信號(hào)地為C。在RS-485中還有一“使能”端，而在RS-422中這是可用可不用的。3.串口通信電平（4）RS-422。RS-422的電氣性能與RS-485完全一樣。主要的區(qū)別在于：RS-422有4根信號(hào)線：兩根發(fā)送、兩根接收。由于RS-422的收與發(fā)是分開(kāi)的所以可以同時(shí)收和發(fā)(全雙工)，也正因?yàn)槿p工要求收發(fā)要有單獨(dú)的信道，所以RS-422適用于兩個(gè)站之間通信，星型網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)，不可用于總線網(wǎng)。RS-485只有2根信號(hào)線，所以只能工作在半雙工模式，常用于總線網(wǎng)。二、RS-485通信1.RS-485簡(jiǎn)介智能儀表隨著80年代初單片機(jī)技術(shù)的成熟而發(fā)展起來(lái)，智能儀表滿足了企業(yè)信息化的需要,而企業(yè)在儀表選型時(shí)其中的一個(gè)必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。儀表常用接口是RS232接口，但這種接口只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，不能很好地支持聯(lián)網(wǎng)，隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個(gè)問(wèn)題。1.RS-485簡(jiǎn)介RS232和RS485之間是可以通過(guò)器件轉(zhuǎn)換的，如圖4-15所示。1.RS-485簡(jiǎn)介電子工業(yè)協(xié)會(huì)于1983年在RS-422工業(yè)總線標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上，制訂并發(fā)布了RS-485總線工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)能夠有效支持多個(gè)分節(jié)點(diǎn)和通信距離遠(yuǎn)，并且對(duì)于信息的接收靈敏度較高等特性。RS-485又名TIA-485-A,ANSI/TIA/EIA-485或TIA/EIA-485。一般主要用于與外部各種工業(yè)設(shè)備進(jìn)行信息傳輸和數(shù)據(jù)交換，具備的對(duì)于噪聲的有效抑制能力、高效的數(shù)據(jù)傳輸速率與良好的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃阅芤约翱蓴U(kuò)展的通信電纜的長(zhǎng)度。RS-485總線在諸多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，比如在工業(yè)控制領(lǐng)域、交通的自動(dòng)化控制領(lǐng)域和現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)絡(luò)等。2.RS-485連接RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)很少采用，多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在同一總線上最多可以掛接32個(gè)節(jié)點(diǎn)。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。連接RS-485通信鏈路用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起來(lái)。很多情況下，只連接A和B線，地線C往往被忽略，這樣也能工作。2.RS-485連接在使用RS-485通信時(shí)，如果忽略了信號(hào)地的連接，會(huì)有很大的隱患。（1）共模干擾。RS-485接口由于采用差分方式傳輸信號(hào)方式，其實(shí)并不需要相對(duì)于某個(gè)參照點(diǎn)來(lái)檢測(cè)信號(hào)，系統(tǒng)只需檢測(cè)兩線之間的電位差就可以了，但容易忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7到+12V，只有滿足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口；2.RS-485連接（2）EMI（ElectromagneticInterference）的問(wèn)題。發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模部分是需要一個(gè)返回通路的，如沒(méi)有一個(gè)低阻的返回通道（信號(hào)地），就會(huì)以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線就會(huì)像天線一樣向外輻射電磁波。2.RS-485連接通常情況下，RS-485通信可以使用三種電纜。在低速、短距離、無(wú)干擾的場(chǎng)合可以采用普通的雙絞線，如圖4-16所示，但在高速、長(zhǎng)線傳輸時(shí)，則必須采用阻抗匹配（一般為120Ω）的RS485專用電纜。在干擾惡劣的環(huán)境下還應(yīng)采用鎧裝型雙絞屏蔽電纜。2.RS-485連接從傳輸距離上看，在使用RS485接口時(shí)，對(duì)于特定的傳輸線路，從RS485接口到負(fù)載其數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸所允許的最大電纜長(zhǎng)度與信號(hào)傳輸?shù)牟ㄌ芈食煞幢龋@個(gè)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)主要是受信號(hào)失真及噪聲等因素所影響。理論上，通信速率在00Kbps及以下時(shí)，RS485的最長(zhǎng)傳輸距離可達(dá)1200米，實(shí)際應(yīng)用中傳輸?shù)木嚯x也因芯片及電纜的傳輸特性而有所差異。實(shí)際在傳輸過(guò)程中可以采用增加中繼的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，以增加傳輸距離。2.RS-485連接RS-485的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)絡(luò)如圖4-17所示。2.RS-485連接在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：（1）采用一條雙絞線電纜作總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來(lái)，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)的影響最低。（2）應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。應(yīng)該提供一條單一、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線。（3）終端負(fù)載電阻問(wèn)題，在設(shè)備少距離短的情況下不加終端負(fù)載電阻整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能很好的工作，但隨著距離的增加性能將降低。2.RS-485連接一般終端匹配采用終端電阻方法，RS-485應(yīng)在總線電纜的開(kāi)始和末端都并接終端電阻，終端電阻可取120Ω。（此外也有RC匹配或二極管匹配的方式）。理論上，在每個(gè)接收數(shù)據(jù)信號(hào)的中點(diǎn)進(jìn)行采樣時(shí)，只要反射信號(hào)在開(kāi)始采樣時(shí)衰減到足夠低就可以不考慮匹配。實(shí)際上，當(dāng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間（上升或下降時(shí)間）超過(guò)電信號(hào)沿總線單向傳輸所需時(shí)間的3倍以上時(shí)就可以不加匹配。3.RS-485的特性總結(jié)（1）電氣特性。邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6）V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。接口信號(hào)電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。（2）通信速率。數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps、抗噪聲干擾性好。3.RS-485的特性總結(jié)（3）傳輸距離。最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá)3000米(理論上的數(shù)據(jù)，在實(shí)際操作中，極限距離僅達(dá)1200米左右）（4）設(shè)備數(shù)量?？偩€上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)就使其成為首選的串行接口。RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)一般只需二根連線，所以RS485接口習(xí)慣采用屏蔽雙絞線傳輸。課堂思考RS-485總線上能否接上全部128個(gè)收發(fā)器？設(shè)備數(shù)量可能受什么條件制約？三、RS-485收發(fā)器電路設(shè)計(jì)常見(jiàn)的串口RS-232標(biāo)準(zhǔn)因?yàn)橥ㄐ啪嚯x短、速率低，所以不適于該通信系統(tǒng)，而RS一485標(biāo)準(zhǔn)則很好地彌補(bǔ)了這方面的缺陷。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中，通常會(huì)使用485收發(fā)器來(lái)轉(zhuǎn)換TTL電平和RS485電平。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中，通常會(huì)使用485收發(fā)器來(lái)轉(zhuǎn)換TTL電平和RS485電平。如