P R O Klocki RS485
J E K T Y
 Klocki RS485, część 1
Magistrala i interfejs RS485
cieszÄ… siÍ niesÅ‚abnÄ…cÄ…
popularnością, a jak wykazują
czÍste pytania docierajÄ…ce do
redakcji, jest ciągle zbyt mało
informacji na ich temat.
W zwiÄ…zku z tym
przedstawiamy ìklockiî RS485,
dziÍki ktÛrym - na
interesujących przykładach -
Å‚atwo bÍdzie poznaĘ
i zrozumieĘ prawa rządzące
RS485.
Rekomendacje: zabawÍ
w ìklockiî RS485 polecamy
W artykule przedstawiamy sys- eliminuje mołliwośĘ powstania
szczegÛlnie tym Czytelnikom,
tem wymiany danych pomiÍdzy konfliktÛw w przypadku jedno-
ktÛrzy zajmujÄ… siÍ
rÛÅ‚norodnymi urzÄ…dzeniami (m.in. czesnego wysyÅ‚ania danych przez
przesyÅ‚aniem danych na duÅ‚e karta przekaünikÛw, moduÅ‚y wy- kilka moduÅ‚Ûw.
świetlaczy, karty wejśĘ analogo- Wszystkie moduły są podłączo-
odległości z relatywnie dułą
wych i cyfrowych itp.) wyposaÅ‚o- ne do wspÛlnej magistrali dwu-
prÍdkoÅ›ciÄ….
nymi w interfejs RS485. Cały sys- przewodowej, a sterowanie odby-
tem w podstawowej wersji skÅ‚ada wa siÍ poprzez podanie przez
siÍ z jednego moduÅ‚u sterujÄ…cego moduÅ‚ nadrzÍdny znaku poczÄ…tku
i oÅ›miu moduÅ‚Ûw wykonawczych transmisji oraz adresu moduÅ‚u, do
 Klocki RS485 to: (schemat blokowy przedstawiono ktÛrego bÍdÄ… wysyÅ‚ane dane. KaÅ‚dy
 Klocki RS485 to:
 Klocki RS485 to:
 Klocki RS485 to:
 Klocki RS485 to:
AVT-530
- AVT-530
AVT-530 - konwerter RS232<->RS485, na rys. 1). System przeznaczony moduł posiada inny adres i jego
AVT-530
AVT-530
AVT-531
- AVT-531
AVT-531 - karta przekax
ników,
AVT-531
AVT-531
jest gÅ‚Ûwnie do sterowania za podanie powoduje, Å‚e pozostaÅ‚e
AVT-532
- AVT-532
AVT-532 - karta triaków,
AVT-532
AVT-532
pomocÄ… komputera wyposaÅ‚onego moduÅ‚y ignorujÄ… pojawiajÄ…ce siÍ
AVT-533
- AVT-533
AVT-533 - karta wyjS
ć cyfrowych
AVT-533
AVT-533
w port szeregowy, ale moÅ‚na rÛw- dane na linii transmisyjnej.
(aktywne GND),
nieł zastosowaĘ mikrokontroler. System zdalnego sterowania
AVT-534
- AVT-534
AVT-534 - karta wyjS
ć cyfrowych
AVT-534
AVT-534
Komunikacja pomiÍdzy moduÅ‚ami w podstawowej konfiguracji skÅ‚ada
(aktywne VCC),
odbywa siÍ w systemie RS485, co siÍ z oÅ›miu moduÅ‚Ûw wykonaw-
AVT-535
- AVT-535
AVT-535 - karta wejS
ć cyfrowych,
AVT-535
AVT-535
umoÅ‚liwia zbudowanie sieci czych: oÅ›miobitowej karty przekaü-
AVT-536
- AVT-536
AVT-536 - 8-wejS
ciowa karta wejS
ć
AVT-536
AVT-536
o maksymalnej dÅ‚ugoÅ›ci do 1200 nikÛw, oÅ›miobitowej karty triakÛw,
analogowych,
m. Zmiana systemu transmisji jest ośmiobitowej karty wyjśĘ cyfro-
AVT-537
- AVT-537
AVT-537 - 4-cyfrowy wyS
wietlacz LED,
AVT-537
AVT-537
AVT-538
- AVT-538
AVT-538 - 32-znakowy wyS
wietlacz LCD. konieczna, gdył przesył danych wych (aktywne GND), ośmiobito-
AVT-538
AVT-538
w standardzie RS232 jest mołliwy wej karty wyjśĘ cyfrowych (aktyw-
na odległośĘ zaledwie kilkunastu ne VCC), ośmiobitowej karty wejśĘ
metrÛw, co ograniczaÅ‚oby roz- cyfrowych, oÅ›miowejÅ›ciowej karty
Tab. 1. Adresy przyjęte dla
mieszczenie moduÅ‚Ûw tylko do wejśĘ analogowych, czterocyfrowe-
modułów z interfejsem RS485
jednego pomieszczenia. go wyświetlacza LED, 32-znakowe-
L.p. Rodzaj modułu Przypisany adres
L.p. Rodzaj modułu Przypisany adres
L.p. Rodzaj modułu Przypisany adres
L.p. Rodzaj modułu Przypisany adres
L.p. Rodzaj modułu Przypisany adres
wykonawczego (znak ASCII) Komunikacja pomiÍdzy kom- go wyÅ›wietlacza LCD.
wykonawczego (znak ASCII)
wykonawczego (znak ASCII)
wykonawczego (znak ASCII)
wykonawczego (znak ASCII)
puterem nadrzÍdnym odbywa siÍ WybÛr konkretnego moduÅ‚u wy-
1 Karta przekax
ników 1
z prÍdkoÅ›ciÄ… 1200 b w trybie half- konawczego dokonuje siÍ przez
2 Karta triaków 2
duplex, co oznacza, Å‚e w tym podanie jego adresu. W zaprogra-
3 Karta wyjS
ć cyfro- 3
samym czasie komunikacja mołe mowanych modułach są to adresy
wych - stan
aktywny GND(0,5A)
byĘ przeprowadzana tylko w jed- odpowiadające cyfrom 1...8. W tab.
4 Karta wyjS
ć cyfro- 4 nÄ… stronÍ. W przestawionym sys- 1 sÄ… przedstawione numery przy-
wych - stan
temie taki sposÛb komunikacji jest pisane do odpowiednich moduÅ‚Ûw.
aktywny VCC(0,5A)
zupełnie wystarczający, gdył System sterowania mołe za-
5 Karta wejS
ć 5
wszystkie moduły w czasie spo- wieraĘ od jednego do 31 modu-
cyfrowych
czynku znajdujÄ… siÍ w trybie od- Å‚Ûw wykonawczych. W przypadku
6 Karta wejS
ć 6
bioru danych i dopiero podanie dołączenia kilku takich samych
analogowych
poprawnej komendy dla konkret- moduÅ‚Ûw powstaÅ‚by konflikt, gdyÅ‚
7 WyS
wietlacz LED 7
nego modułu wykonawczego przez wszystkie reagowałyby jednocześ-
(czterocyfrowy)
moduł sterujący mołe uaktywniĘ nie (mają jednakowy adres). Aby
8 WyS
wietlacz LCD 8
wybrany moduł do nadawania, co uniknąĘ takiej sytuacji i uzyskaĘ
(2x16 znaków)
Elektronika Praktyczna 6/2003
41
 Klocki RS485
standardom. W konwerterze tym
napiÍcia charakterystyczne dla
RS232 (-3...-15V dla zera logiczne-
go i +3...+15V dla jedynki logicz-
nej) sÄ… zamieniane na poziomy
mieszczÄ…ce siÍ w standardzie TTL
(0...0,8V dla zera logicznego
i 2,4...5V dla jedynki logicznej).
NastÍpnie poziomy TTL sÄ… zamie-
niane na poziomy akceptowane
przez RS485. W systemie tym stan
logiczny jest określany na podsta-
wie napiÍcia rÛÅ‚nicowego pomiÍ-
dzy liniami A i B. JeÅ›li napiÍcie
na linii A jest wiÍksze od napiÍcia
na linii B o co najmniej 0,2 V, to
Rys. 1. Schemat blokowy systemu zdalnego sterowania jest to stan logicznej jedynki, jeśli
natomiast na linii B jest napiÍcie
moÅ‚liwośĘ doÅ‚Ä…czenia dowolnej jest zabezpieczona przed bÅ‚Ídami, wiÍksze o co najmniej 0,2 V niÅ‚ na
liczby takich samych moduÅ‚Ûw, gdyÅ‚ ilośĘ transmitowanych da- linii A, to jest to stan zera
wszystkie moduły mają mołli- nych nie jest wielka, co przy logicznego. Konwerter dodatkowo
wośĘ zmiany adresu. Zmiany ad- wolnej transmisji dodatkowo ogra- posiada automatyczny przełącznik
resu dokonuje siÍ poprzez kom- nicza moÅ‚liwośĘ powstania bÅ‚Í- pomiÍdzy nadawaniem i odbiorem,
puter sterujÄ…cy, a adres ten moÅ‚e dÛw. Aby mieĘ pewnośĘ, Å‚e ktÛry przeÅ‚Ä…cza konwerter w tryb
byĘ dowolnym znakiem ASCII. wysłane dane dotarły odpowiednio nadawania tylko na czas nadawa-
TransmisjÍ danych oparto na do ukÅ‚adÛw wykonawczych, kaÅ‚dy nia znaku przez komputer, a na-
standardowych znakach ASCII, z nich umoÅ‚liwia odczyt wczeÅ›niej stÍpnie przeÅ‚Ä…cza go w tryb odbio-
przez co do obsÅ‚ugi systemu nie zapisanych danych, dziÍki czemu ru, aby nie zajmowaÅ‚ niepotrzeb-
trzeba stosowaĘ dodatkowego op- jest mołliwa ich weryfikacja przez nie linii komunikacyjnych.
rogramowania. Do komunikacji wy- komputer sterujÄ…cy. Ponadto
starczy dowolny komputer wypo- w kałdej chwili mołna sprawdziĘ Opis układu
sałony w port szeregowy, jako ap- stan wejśĘ lub wyjśĘ dowolnego Schemat elektryczny konwerte-
likacjÍ sterujÄ…cÄ… moÅ‚na zastosowaĘ moduÅ‚u i upewniĘ siÍ, Å‚e wydana ra RS232<->RS485 przedstawiono
dowolny program terminalowy komenda zostaÅ‚a wykonana. na rys. 2. Ze wzglÍdu na sposÛb
(Terminal dla DOS, HyperTermi- transmisji zgodnej czasowo z in-
nal pod Windows lub inny). Przed- Konwerter RS232<->RS485 terfejsem RS232, przedstawiony
stawiony opis sposobu komunika- AVT-530 konwerter stanowi układ dopaso-
cji moÅ‚e byĘ wykorzystany do Konwerter RS232<->RS485 sÅ‚u- wujÄ…cy poziomy napiÍĘ odpowia-
stworzenia wÅ‚asnej aplikacji steru- Å‚y do zamiany poziomÛw napiÍĘ dajÄ…ce odpowiednim rodzajom
jÄ…cej moduÅ‚ami. Transmisja nie odpowiadajÄ…cych odpowiednim transmisji. Do zamiany poziomÛw
Rys. 2. Schemat elektryczny
Elektronika Praktyczna 6/2003
42
 Klocki RS485
wadzeniami układu scalonego
WYKAZ ELEMENTÓW
i jednocześnie z wejściem odbior-
Rezystory
nika linii, przez co kierunek
R1: 3,9k&!
transmisji jest określany przez
R2, R4: 510&!
stan wejśĘ DE - dla nadajnika
R3: 120&!
i !RE - dla odbiornika. W przed-
Kondensatory
stawionym układzie wejścia te są
C1, C3: 100µF/16V
połączone ze sobą, co powoduje,
łe podanie stanu niskiego przełą- C2, C4, C12: 100nF
cza układ MAX485 w tryb odbio- C5, C6: 10nF
ru, a podanie stanu wysokiego
C7...C10: 10mF/16V
umołliwia nadawanie. Aby nie
C11: 47mF/16V
Rys. 3. Budowa wewnętrzna układu
ìblokowaĘî linii, w czasie spo-
Półprzewodniki
MAX485
czynku, gdy wszystkie układy
D1: 1N4007
napiÍĘ od strony portu szerego- doÅ‚Ä…czone do linii sÄ… w trybie
D2: BAT43
wego RS232 zastosowano układ odbioru - panują na niej stany
US1: MAX232
US1. Zawiera on przetwornicÍ nieustalone, ktÛre mogÄ… byĘ bÅ‚Íd-
US2: MAX485
napiÍcia, zamieniajÄ…cÄ… wejÅ›ciowe nie interpretowane przez odbior-
US3: LM7805
poziomy napiÍcia w standardzie niki. Aby zapobiec takiej sytuacji,
US4: NE555
TTL (0...5 V) na napiÍcia wyma- linia przesyÅ‚owa jest wstÍpnie
Różne
gane przez port szeregowy: -10 V ustawiana w stan jedynki logicz-
CON1: ARK2(5mm)
i +10 V. Dodatkowo sygnały po- nej przez rezystory R2...R4.
CON2: DB9 żeńskie do druku
dawane ze złącza komputera Aby nie było potrzebne oprog-
kÄ…towe
(-15 V, +15 V sÄ… przetwarzane na ramowanie sterujÄ…ce trybem pracy
CON3: ARK2(5mm)
poziomy TTL (0/5 V). Po prze- układu MAX485, zastosowano au-
Podstawki DIP8-2 szt., DIP16-1 szt.
tworzeniu napiÍĘ, na wyjÅ›ciu tomatyczny przeÅ‚Ä…cznik trybu pra-
ukÅ‚adu US1 otrzymuje siÍ pozio- cy. PrzeÅ‚Ä…cznik ten zostaÅ‚ zreali-
my TTL, ktÛre nastÍpnie naleÅ‚y zowany na ukÅ‚adzie NE555 (US4).
przetworzyĘ na poziomy standar- Pracuje on w trybie przerzutnika Montał
du RS485 (UA+UB>0,2 V, UA- monostabilnego, wyzwalanego syg- Montał naleły rozpocząĘ od
UB>0,2 V). Do tego celu zastoso- naÅ‚em danych odbieranych z por- elementÛw o najmniejszych gaba-
wano specjalizowany ukÅ‚ad tu szeregowego. Pojawienie siÍ rytach, czyli od rezystorÛw, na-
MAX485. Jego budowÍ wewnÍt- stanu niskiego na wyjÅ›ciu R1OUT stÍpnie diod. W kolejnej fazie na-
rzną przedstawiono na rys. 3. układu US1 (np. bit startu) po- leły wlutowaĘ podstawki pod
UkÅ‚ad ten jest przystosowany do woduje wyzwolenie monowibrato- ukÅ‚ady scalone, nastÍpnie kon-
pracy w trybie half-duplex. Za- ra. Dioda D2 powoduje szybsze densatory, stabilizator napiÍcia
wiera on w swojej strukturze od- rozładowanie pojemności konden- i złącza CON1...CON3. Płytka kon-
biornik i nadajnik linii. Wyjście satora C5 i natychmiastową reak- wertera nie wymaga uruchamia-
nadajnika jest poÅ‚Ä…czone z wypro- cjÍ ukÅ‚adu NE555 na sygnaÅ‚ wej- nia, a prawidÅ‚owośĘ jej dziaÅ‚ania
Å›ciowy. W momencie wykrycia bi- bÍdzie moÅ‚na sprawdziĘ dopiero
tu startu, na wyjściu OUT układu po dołączeniu modułu wykonaw-
US4 pojawia siÍ stan wysoki, czego. NaleÅ‚y jedynie przygoto-
ktÛry przeÅ‚Ä…cza ukÅ‚ad MAX485 waĘ zasilacz o napiÍciu wyjÅ›cio-
w tryb nadawania i umoÅ‚liwia wy- wym rÛwnym okoÅ‚o 9 V i kabel
sÅ‚anie danych. Po wysÅ‚aniu od- zakoÒczony zÅ‚Ä…czami typu DB9.
powiedniego bitu nastÍpuje auto- Kabel musi byĘ zakoÒczony z jed-
matyczne przeÅ‚Ä…czenie ukÅ‚adu nej strony zÅ‚Ä…czem Å‚eÒskim, ktÛre
MAX485 w tryb odbioru. Takie naleły połączyĘ ze złączem portu
sterowanie trybem pracy umołli- szeregowego w komputerze, drugi
wia zwolnienie linii juł w około koniec kabla ze złączem typu
40 µs po zakoÒczeniu wysyÅ‚ania mÍskiego naleÅ‚y poÅ‚Ä…czyĘ ze zÅ‚Ä…-
danych, co jest istotne w przypad- czem CON2 na płytce konwertera.
ku odczytu danych z dołączonych Do złącza CON1 mołna podłączyĘ
moduÅ‚Ûw. Po wydaniu komendy napiÍcie zasilania lub wykonaĘ to
odczytu do modułu wykonawcze- po połączeniu konwertera z mo-
go odpowiedü jest wysyÅ‚ana przez duÅ‚em wykonawczym.
niego juÅ‚ po okoÅ‚o 100 µs. Krzysztof PÅ‚awsiuk, AVT
Do zasilania zastosowano mo- [e-mail]
nolityczny stabilizator typu
LM7805. Kondensatory C1...C4 fil- Wzory płytek drukowanych w for-
trujÄ… napiÍcie zasilania, a dioda macie PDF sÄ… dostÍpne w Internecie
D1 zapobiega uszkodzeniu US3 pod adresem: http://www.ep.com.pl/
w przypadku podÅ‚Ä…czenia napiÍcia ?pdf/czerwiec03.htm oraz na pÅ‚ycie
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów
o odwrotnej polaryzacji. CD-EP7/2003B w katalogu PCB.
na płytce konwertera RS232<->RS485
Elektronika Praktyczna 6/2003
43