概 述

单片机在当今的仪表及工业测控设备上应用非常广泛。其功能强大、外围接口电路简单，在构成分布式系统时，其优越性更显突出。在分布式系统中，分机常采用多机通信方式，由于RS-485（以下简称485）通信接口的传输距离远，连线少，所以被认为是一种很好的通信模式。然而，在实际应用过程中，若使用不当，485接口会出现很多问题：首先是器件经常损坏，有时对电源进行几次连续的开关机操作之后，通信电路就会失控；再有，在通信过程中，数据传输经常出现误码，而且误码率很高。在系统调试过程中，有两次记录可以证明这一点，记录如表1所列。

表1 调试记录

一、 硬件分析

首先分析通信电路失控的原因。系统在上电复位阶段，所有485芯片都处于输出状态，而且只有其中某一台分机发出数据。以这台分机输出口的状态为例进行分析，如图1所示。A、B为485接口的两只引脚，图1(图1a)中的A1~An为高电平，B1~Bn为低电平；而A 为低电平，B为高电平，其中一个分支的等效电路如图1（b）所示。由于每个出口电路的电阻取值相同，都取22Ω，则C点电位接近An点电位。分机数量越大，两点电位就越接近。485芯片为差动输出方式，同时有拉电流和灌电流存在，电流I=U/R。由于电流I的存在，使485的差动输出端各有0.3V的电压降。485芯片由输出口造成的功率损耗为P=2IU0=2（U/R）×0.3=0.6U/R。
U=5-0.3×2=4.4V
R=22Ω
I=U/R=4.4V/22Ω=0.2A
P=0.6×0.2=0.12W=120mW

由于功耗P与485芯片的耗散功率接近，所以485芯片经常有损坏的现象。为了解决这个问题，只有降低485芯片的功率损耗。由功耗P的计算公式可知，由于电压一定，只有增大R值，才能减小功耗P。又因为在正常状态下，485芯片的接收端处于差动输入状态，这时，起发送作用的485芯片的输出端除了导线的分布电容，再无其它负载，而在485芯片输出相位切换时刻，可将分布电容看作是AB线短路，则I=U/（2R）。从工程应用的实践经验中得出， 20mA电流环，可使通信数据稳定。

由I=U/（2R）得
R=U/2I=4.4/(20×2)=0.11kΩ=110Ω

在实际应用中，R选用100Ω电阻，经过这样处理之后， 485芯片再也没有出现损坏的现象。

以上分析是针对主、分机采用同一电源的对于各自独立电源供电的通信网络，485输出口的状态最后仍然等效成如图1(b)所示电路。

在主机通信口由输出转为输入状态时，分机还没有接管通信总线，这时通信线处于悬浮状态，极易拾取噪声。分机与主机采用同组电源时，其噪声幅度与信号幅度接近，如图2（a）所示；当分机采用各自独立电源时，其噪声幅度大于2倍信号幅度，如图2（b）所示。