本實(shí)用新型涉及通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有抗干擾能力的通信裝置。

背景技術(shù)：

隨著單片機(jī)技術(shù)的日益成熟和企業(yè)信息化的要求，智能設(shè)備逐漸發(fā)展起來，而企業(yè)在設(shè)備選型時(shí)的一個(gè)必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。最初的通信裝置是數(shù)據(jù)模擬信號(hào)輸出簡(jiǎn)單過程量，后來是采用RS232接口，RS232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，隨后出現(xiàn)的RS485通信模塊解決了這個(gè)問題。

在RS485通信模塊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)。很多情況下，連接RS485通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的“A”端和“B”端連接起來，而忽略了信號(hào)地的連接，這種連接方法在許多場(chǎng)合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患。

傳統(tǒng)的RS485通信電路如圖1所示，在工作時(shí)，將單片機(jī)串口的接收IO口連接在MAX487芯片的1引腳(RO端)上，單片機(jī)的發(fā)送IO口接在MAX487的4引腳(DI端)上，單片機(jī)的收發(fā)控制IO連接在MAX487芯片的2引腳和3引腳(DE)上，MAX487的8引腳(VCC)和5引腳(GND)分別連接工作電源VCC和數(shù)字地GND，6引腳(A)和7引腳(B)分別RS485通信線的信號(hào)A和信號(hào)B。但是這種電路弊端很多，由于RS485總線多使用在環(huán)境惡劣的工業(yè)場(chǎng)合，電磁干擾嚴(yán)重，當(dāng)通信模塊工作在具有強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中時(shí)，工作現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾信號(hào)從信號(hào)A和信號(hào)B直接進(jìn)入MAX487芯片內(nèi)部，并通過1、2、3及4引腳傳出，進(jìn)入到后級(jí)電路中，干擾其他電子元器件和單片機(jī)的正常工作，可以導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰。此外，由于RS485總線經(jīng)常用在遠(yuǎn)距離通信場(chǎng)合，所以通信線纜經(jīng)常鋪設(shè)在室外的電纜橋架之上，下雨天容易引入雷擊，如果室外的RS485通信線遭到雷擊，瞬時(shí)高壓會(huì)通過信號(hào)A和信號(hào)B直接施加在MAX487芯片的6引腳和7引腳上，從而將該芯片燒毀。

申請(qǐng)?zhí)枮?016205490069的中國(guó)專利公開了一種具有自動(dòng)收發(fā)功能的485磁隔離電路，包括DC-DC電路、磁隔離芯片、自動(dòng)收發(fā)電路、ESD抗干擾電路及總線抗短路電路，通過ESD抗干擾電路實(shí)現(xiàn)防雷擊和靜電，通過總線抗短路電路來實(shí)現(xiàn)總線隔離，增大模塊的可靠性。但是這種隔離電路僅僅能夠隔離靜電和雷擊，當(dāng)周圍環(huán)境出現(xiàn)電磁干擾時(shí)，此電路仍然會(huì)造成后續(xù)電路故障，可靠性不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有抗干擾能力的通信裝置，不僅能夠有效的濾除工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的電磁干擾信號(hào)，并且吸收雷擊浪涌電流，有效的保證后級(jí)電路和單片機(jī)的工作安全，從而提升產(chǎn)品在復(fù)雜環(huán)境下工作性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種具有抗干擾能力的通信裝置，包括接口芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一穩(wěn)壓二極管、第二穩(wěn)壓二極管、第一電容、隔離電路及隔離芯片，所述接口芯片的接收器輸出端、接收器輸出使能端、驅(qū)動(dòng)器輸出使能端及驅(qū)動(dòng)器輸入端均經(jīng)隔離電路與單片機(jī)相連，接口芯片的接收器同相輸入端經(jīng)第一電阻連接第一輸出控制線，接口芯片的接收器同相輸入端經(jīng)第二電阻連接隔離芯片的輸出正電壓端，接口芯片的接收器同相輸入端還經(jīng)第一穩(wěn)壓二極管連接隔離芯片的輸出地端，接收芯片的接收器反相輸入端經(jīng)第三電阻連接第二輸出控制線，接收芯片的接收器反相輸入端經(jīng)第四電阻連接隔離芯片的輸出地端，第四電阻兩端并聯(lián)有第二穩(wěn)壓二極管，接收芯片的電源端連接連接隔離芯片的輸出正電壓端，接收芯片的電源端還經(jīng)第一電容連接隔離芯片的輸出地端，接收芯片的地端連接隔離芯片的輸出地端。

所述隔離電路包括第一隔離電路、第二隔離電路及第三隔離電路，所述第一隔離電路采用第一光電耦合器，第一光電耦合器的LED正極連接電源正極，第一光電耦合器的LED負(fù)極經(jīng)第五電阻連接單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)發(fā)送端，第一光電耦合器的集電極連接接口芯片的驅(qū)動(dòng)器輸入端，第一光電耦合器的集電極還經(jīng)第六電阻連接隔離芯片的輸出正電壓端，第一光電耦合器的發(fā)射極連接隔離芯片的輸出地端；

所述第二隔離電路采用第二光電耦合器，第二光電耦合器的LED正極經(jīng)第七電阻連接隔離芯片的輸出正電壓端，第二光電耦合器的LED負(fù)極連接接口芯片的接收器輸出端，第二光電耦合器的集電極連接單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸出端，第二光電耦合器的集電極還經(jīng)第八電阻連接電源正極，第二光電耦合器的發(fā)射極接地；

所述第三隔離電路采用第三光電耦合器，所述第三光電耦合器的LED正極經(jīng)第九電阻連接電源正極，第三光電耦合器的LED負(fù)極連接第三輸出控制線，第三光電耦合器的集電極連接隔離芯片的輸出正電壓端，第三光電耦合器的發(fā)射極連接接口芯片的接收器輸出使能端，第三光電耦合器的發(fā)射極還經(jīng)第十電阻連接隔離芯片的輸出地端。

所述第一電阻及第三電阻均采用正溫度系數(shù)的熱敏電阻。

所述第一穩(wěn)壓二極管及第二穩(wěn)壓二極管均采用瞬變電壓抑制二極管。

所述接口芯片采用MAX487芯片，所述隔離芯片采用B0505S-1芯片。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：

(1)本實(shí)用新型通過在第一輸出控制線485A和第二輸出控制線485B上設(shè)置第一穩(wěn)壓二極管VT1和第二穩(wěn)壓二極管VT2，來隔離雷擊，當(dāng)通信線遭到雷擊時(shí)，瞬時(shí)高壓通過第一輸出控制線485A和第二輸出控制線485B傳輸?shù)降谝环€(wěn)壓二極管VT1和第二穩(wěn)壓二極管VT2處，由于電壓較高，第一穩(wěn)壓二極管VT1和第二穩(wěn)壓二極管VT2被反向擊穿，導(dǎo)致信號(hào)線和接地線短路，瞬時(shí)高壓直接對(duì)地釋放，防止瞬時(shí)高壓經(jīng)接口芯片U1進(jìn)入單片機(jī)及后續(xù)電路，保護(hù)電路不被燒毀；

(2)本實(shí)用新型通過設(shè)置光電耦合器，來隔離電磁干擾，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境出現(xiàn)強(qiáng)電磁干擾時(shí)，電磁干擾信號(hào)經(jīng)通信線傳輸至光耦處，由于光電耦合器的利用光信號(hào)來傳遞電平，沒有電氣連接，因此干擾信號(hào)能夠被阻擋在光電耦合器處，無(wú)法進(jìn)入后續(xù)電路中，從而有效地保護(hù)了單片機(jī)及后續(xù)電路的正常工作；

(3)本實(shí)用新型通過在第一輸出控制線485A上設(shè)置上拉電阻R2、在第二輸出控制線485B上設(shè)置下拉電阻R4，來保證接收芯片U1的通訊正常。由于RS487芯片的特性，接收器的檢測(cè)靈敏度為±200mV，即當(dāng)差分輸入端的輸出電壓差VA－VB≥+200mV時(shí)，輸出邏輯1，當(dāng)差分輸入端的輸出電壓差VA－VB≤－200mV時(shí)，輸出邏輯0；第一輸出控制線485A和第二輸出控制線485B的電位差的絕對(duì)值小于200mV時(shí)，輸出為不確定，如果總線上所有發(fā)送器被禁止時(shí)，即所有485芯片都處于接收態(tài)時(shí)，接收器輸出狀態(tài)不定，如果接收器的輸出為1的話，則通訊正常，如果接收器的輸出為0，會(huì)使接收器認(rèn)為是新的一封信文的開始，從而導(dǎo)致通訊異常；因此，本實(shí)用新型中，第一輸出控制線485A經(jīng)上拉電阻R2連接電源正極，第二輸出控制線485B經(jīng)下拉電阻R4接地，使得接收芯片U1的強(qiáng)制總線空閑時(shí)總線電平VA－VB≥+200mV，保證接收芯片U1輸出為1，保證通訊正常；

(4)本實(shí)用新型在第一輸出控制線485A和第二輸出控制線485B上各串接一只熱敏電阻進(jìn)行總線隔離，當(dāng)MAX487芯片損壞導(dǎo)致短路時(shí)，由于熱敏電阻的存在，總線不會(huì)被“拉死”，提高通信的可靠性；第一電阻R1和第三電阻R3均為正溫度系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)總線上電流過大的時(shí)候，阻值會(huì)迅速升高，電流恢復(fù)正常值時(shí)，電阻降低，恢復(fù)正常通訊，防止MAX487芯片被燒毀。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅僅通過兩個(gè)芯片及其外圍電路，就能實(shí)現(xiàn)隔離效果，成本低廉，不僅能夠有效的濾除工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的電磁干擾信號(hào)，并且吸收雷擊浪涌電流，有效的保證后級(jí)電路和單片機(jī)的工作安全，有效地保護(hù)后級(jí)電路的安全，可靠性高。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的RS485通信模塊的電路原理圖；

圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其他所有實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

如圖2所示，本實(shí)用新型包括接口芯片U1、隔離電路及隔離芯片U2，接口芯片U1經(jīng)隔離電路與單片機(jī)相連，隔離電路包括第一隔離電路、第二隔離電路及第三隔離電路，第一隔離電路采用第一光電耦合器OC1，第一光電耦合器OC1的LED正極連接電源正極VCC，第一光電耦合器OC1的LED負(fù)極經(jīng)第五電阻R5連接單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)發(fā)送端TX1，第一光電耦合器OC1的集電極連接接口芯片U1的驅(qū)動(dòng)器輸入端DI，第一光電耦合器OC1的集電極還經(jīng)第六電阻R6連接隔離芯片U2的輸出正電壓端VCOM，第一光電耦合器OC1的發(fā)射極連接隔離芯片U2的輸出地端GCOM；

第二隔離電路采用第二光電耦合器OC2，第二光電耦合器OC2的LED正極經(jīng)第七電阻R7連接隔離芯片U2的輸出正電壓端VCOM，第二光電耦合器OC2的LED負(fù)極連接接口芯片U1的接收器輸出端RO，第二光電耦合器OC2的集電極連接單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸出端RX1，第二光電耦合器OC2的集電極還經(jīng)第八電阻R8連接電源正極VCC，第二光電耦合器OC2的發(fā)射極接地；

第三隔離電路采用第三光電耦合器OC3，第三光電耦合器OC3的LED正極經(jīng)第九電阻R9連接電源正極VCC，第三光電耦合器OC3的LED負(fù)極連接第三輸出控制線485C，第三光電耦合器OC3的集電極連接隔離芯片U2的輸出正電壓端VCOM，第三光電耦合器OC3的發(fā)射極連接接口芯片U1的接收器輸出使能端第三光電耦合器OC3的發(fā)射極還經(jīng)第十電阻R10連接隔離芯片U2的輸出地端GCOM。

接口芯片U1的驅(qū)動(dòng)器輸入端DI與第一隔離電路相連，接口芯片U1的接收器輸出端RO與第二隔離電路相連，接口芯片U1的接收器輸出使能端與驅(qū)動(dòng)器輸出使能端DE相連，且接口芯片U1的驅(qū)動(dòng)器輸出使能端與第三隔離電路相連，接口芯片U1的接收器同相輸入端A經(jīng)第一電阻R1連接第一輸出控制線485A，接口芯片U1的接收器同相輸入端A經(jīng)第二電阻R2連接隔離芯片U2的輸出正電壓端VCOM，接口芯片U1的接收器同相輸入端A還經(jīng)第一穩(wěn)壓二極管VT1連接隔離芯片U2的輸出地端GCOM，接收芯片U1的接收器反相輸入端B經(jīng)第三電阻R3連接第二輸出控制線485B，接收芯片的接收器反相輸入端B還經(jīng)第二穩(wěn)壓二極管VT2連接隔離芯片U2的輸出地端GCOM，第二穩(wěn)壓二極管VT2兩端還并聯(lián)有第四電阻R4，接收芯片U1的電源端VCC連接隔離芯片U2的輸出正電壓端VCOM，接收芯片U1的電源端VCC還經(jīng)第一電容C1連接隔離芯片U2的輸出地端GCOM，接收芯片U1的地端GND連接隔離芯片U2的輸出地端GCOM。

在本實(shí)施例中，第一電阻R1及第二電阻R2均采用正溫度系數(shù)的熱敏電阻，第一穩(wěn)壓二極管VT1及第二穩(wěn)壓二極管VT2均采用瞬變電壓抑制二極管，接口芯片U1采用MAX487芯片，隔離芯片U2采用B0505S-1芯片，接口芯片U1用于通信，隔離芯片U2用于隔離接口芯片U1與后續(xù)電路，其他能夠?qū)崿F(xiàn)此功能的芯片也可做等同替換，在此不再贅述。

本實(shí)用新型的工作過程與現(xiàn)有的RS485通信模塊相同，當(dāng)通信線遭到雷擊時(shí)，瞬時(shí)高壓通過第一輸出控制線485A和第二輸出控制線485B傳輸?shù)降谝环€(wěn)壓二極管VT1和第二穩(wěn)壓二極管VT2處，由于電壓較高，第一穩(wěn)壓二極管VT1和第二穩(wěn)壓二極管VT2被反向擊穿，導(dǎo)致信號(hào)線和接地線短路，瞬時(shí)高壓直接對(duì)地釋放，防止瞬時(shí)高壓經(jīng)接口芯片U1進(jìn)入單片機(jī)及后虛電路，保護(hù)電路不被燒毀。

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境出現(xiàn)強(qiáng)電磁干擾時(shí)，電磁干擾信號(hào)經(jīng)通信線傳輸至光耦處，由于光電耦合器的利用光信號(hào)來傳遞電平，沒有電氣連接，因此干擾信號(hào)能夠被阻擋在光電耦合器處，無(wú)法進(jìn)入后續(xù)電路中，從而有效地保護(hù)了單片機(jī)及后續(xù)電路的正常工作。

由于RS487芯片的特性，接收器的檢測(cè)靈敏度為±200mV，即當(dāng)差分輸入端的輸出電壓差VA－VB≥+200mV時(shí)，輸出邏輯1，當(dāng)差分輸入端的輸出電壓差VA－VB≤－200mV時(shí)，輸出邏輯0；第一輸出控制線485A和第二輸出控制線485B的電位差的絕對(duì)值小于200mV時(shí)，輸出為不確定，如果總線上所有發(fā)送器被禁止時(shí)，即所有485芯片都處于接收態(tài)時(shí)，接收器輸出狀態(tài)不定，如果接收器的輸出為1的話，則通訊正常，如果接收器的輸出為0，會(huì)使接收器認(rèn)為是新的一封信文的開始，從而導(dǎo)致通訊異常；因此，本實(shí)用新型中，第一輸出控制線485A經(jīng)上拉電阻R2連接電源正極，第二輸出控制線485B經(jīng)下拉電阻R4接地，使得接收芯片U1的強(qiáng)制總線空閑時(shí)總線電平VA－VB≥+200mV，保證接收芯片U1輸出為1，保證通訊正常。

第一輸出控制線485A和第二輸出控制線485B上各串接一只熱敏電阻進(jìn)行總線隔離，當(dāng)MAX487芯片損壞導(dǎo)致短路時(shí)，由于熱敏電阻的存在，總線不會(huì)被“拉死”，提高通信的可靠性；第一電阻R1和第三電阻R3均為正溫度系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)總線上電流過大的時(shí)候，阻值會(huì)迅速升高，電流恢復(fù)正常值時(shí)，電阻降低，恢復(fù)正常通訊，防止MAX487芯片被燒毀。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅僅通過兩個(gè)芯片及其外圍電路，就能實(shí)現(xiàn)隔離效果，成本低廉，不僅能夠有效的濾除工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的電磁干擾信號(hào)，并且能夠吸收雷擊浪涌電流，有效的保證后級(jí)電路和單片機(jī)的工作安全，可靠性高。