關于單片機多機通信系統穩定性的探討

筆者在研制單片機多機通信系統過程中，采用其它設計方法，消除了系統的不穩定因素，整個系統2年來一直運行穩定、可靠，希望在此能與大家作進一步的探討。

由RS-485接口構成的半雙工通信網絡，其結構如圖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，無論系統處于什么狀態，線路上都不會出現噪聲干擾。這就很好地解決了《穩定性》一文中所提出的第2個問題。

MAX485芯片內部功耗的計算方法如下：在正常工作區域內（除去開路、短路狀態），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MAX485手冊提供的輸出電流-差分輸出電壓曲線圖，圖2中E≈3.75 V，R0≈41Ω。讀者也可根據E= (R0+R) I = (R0+R)U/R取2組R、U值，計算出E、R0。芯片內部功耗P=I2 R0，短路條件下，P = 3.752/41 = 340 mW, 而芯片70 ℃持續耗散功率為700 mW。

MAX485芯片損壞的原因有2個：

① 通信線路上所有主、分機共用1個電源；

② 系統上電復位階段，所有MAX485都處于輸出狀態。

2個條件共同作用才會造成MAX485損壞，只要消除任何一個條件，芯片就不會損壞。

在上電復位階段，通信網絡上所有RS-485芯片均應處于接收輸入狀態，而不能在發送輸出狀態。如果設計是采用單片機8031的P1口控制MAX485的RE/DE端，則應經過反相器控制，如圖3所示。該反相器的作用很重要，不可缺少。

結果，即使是在實驗室調試階段，按照圖1接法沒有限流電阻，在5個分機共用一個電源的條件下，也沒有出現過MAX485芯片損壞的現象。

另外，MAX485的差分輸入/輸出端應直接接到通信線路上，而無需限流電阻。MAX48X系列接口芯片內部采用2種技術，以保護異常條件下芯片不致損壞：

① 過流保護。當通信線路異常短路致使處于輸出狀態的MAX485輸出端短路時，保護電路起控，限制短路電流為100 mA左右。

② 過熱保護。當芯片本身溫升過高時，內部熱關斷電路強迫輸出，進入高阻狀態，即芯片越熱，內阻越大，輸出短路電流越小。

實驗數據：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系列具體數據參數可從www.maxim-ic.com.cn網站下載。

本多機通信網絡距離800 m，掛接分機60個，應用于豐臺區實驗中學閉路電視教學雙向控制系統，1998年以來，運行一直穩定、可靠。