MAX485芯片工作原理和常見故障處理

高坤慶 徐定芳 袁業(yè)曉

摘要：MAX485芯片是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)音頻切換器和音視頻切換器通信的重要模塊，本文介紹了485芯片引腳功能及工作原理，歸納總結(jié)485芯片在使用中的常見故障以及維護(hù)注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：MAX485;工作原理;常見故障;分析處理

一、MAX485芯片引腳及工作原理

1.MZX485芯片引腳

MAX485是一個(gè)8個(gè)引腳的芯片，如圖1所示。

MAX485的引腳定義：

RO（引腳1）：接收信號(hào)的輸出引腳?？梢园褋碜訟和B引腳的總線信號(hào)，輸出給單片機(jī)。是COMS電平，可以直接連接到單片機(jī)。

RE（引腳2）：接收信號(hào)的控制引腳。當(dāng)這個(gè)引腳低電平時(shí)，RO引腳有效，MAX485通過RO把來自總線的信號(hào)輸出到單片機(jī);當(dāng)這個(gè)引腳高電平時(shí)，RO引腳處于高阻狀態(tài)。

DE（引腳3）：輸出信號(hào)的控制引腳。當(dāng)這個(gè)引腳低電平時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)器無效;當(dāng)這個(gè)引腳高電平時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)器有效，來自DI引腳的輸出信號(hào)通過A和B引腳被加載到總線上。是COMS電平，可以直接連接到單片機(jī)。

DI（引腳4）：輸出驅(qū)動(dòng)器的輸入引腳。是COMS電平，可以直接連接到單片機(jī)。當(dāng)DE是高電平時(shí)，這個(gè)引腳的信號(hào)通過A和B腳被加載給總線。

GND（引腳5）：電源地線。

A（引腳6）：連接到RS485總線的A端。

B（引腳7）：連接到RS485總線的B端。

We（引腳8）：電源線引腳。電源4.25V≤Vcc≤5.75V。

2.MAX485工作原理

MAX485是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RS485收發(fā)器，只能進(jìn)行半雙工的通訊，內(nèi)含一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)信號(hào)接收器。MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單，內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器。RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需分別與單片機(jī)的RXD和TXD相連即可;/RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)/RE為邏輯0時(shí)，器件處于接收狀態(tài);當(dāng)DE為邏輯1時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)镸AX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可;A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端，當(dāng)A引腳的電平高于B時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1;當(dāng)A的電平低于B端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。

在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，音頻切換器和音視頻切換器485接口（DB9）通過網(wǎng)線串接在一起后連接到廣播調(diào)諧器COM口，連接示意圖如圖2所示。

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中音視頻切換器485通信采用雙絞線進(jìn)行連接，利用網(wǎng)線的1橙白、2橙、5藍(lán)白接DB9接頭的1、2、5腳;廣播調(diào)諧器COM口端按照568B標(biāo)準(zhǔn)壓制水晶頭;切換器通信地址00-FF，不同切換器通信地址不能一樣。在使用MAX485時(shí)，總線最多可以同時(shí)連接32個(gè)MAX485芯片。

二、MAX485芯片常見故障和處理

1.雷擊或電源波動(dòng)芯片損壞

RS-485接口帶電拔插和抖動(dòng)都會(huì)引起電壓的劇烈變化，都會(huì)使芯片損壞。而RS485收發(fā)器工作電壓較低（5V左右），其本身耐壓也非常低（-7V～+12V），一旦過壓引入，就會(huì)擊穿損壞。在有強(qiáng)烈的浪涌能量出現(xiàn)時(shí)，甚至可以看到收發(fā)器爆裂，線路板焦糊的現(xiàn)象

（1）做好信號(hào)源系統(tǒng)防雷和防浪涌措施，電源進(jìn)入信號(hào)柜之前加入避雷器和電源濾波器，避免雷擊或電源波動(dòng)造成MAX485芯片損壞。

（2）設(shè)備采購時(shí)建議供貨商選用抗靜電或抗雷擊的芯片可有效避免此類損失，常見的芯片有MAX485E、MAX487E、MAX1487E等。特別值得一提的是SN75LBC184，它不但能抗雷電的沖擊而且能承受高達(dá)8kV的靜電放電沖擊。

（3）設(shè)備維護(hù)時(shí)應(yīng)盡量避免帶電拔插RS-485接口，更換芯片時(shí)要做好防靜電措施。

2.故障保護(hù)

RS-485接口采用的是一種差分傳輸方式，各節(jié)點(diǎn)之間的通信都是通過一對（半雙工）或兩對（全雙工）雙絞線作為傳輸介質(zhì)。根據(jù)RS-485的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，接收器的接收靈敏度為士200mV，即接收端的差分電壓≧+200mV時(shí)，接收器輸出為高電平;≦-200mV時(shí)，接收器輸出為低電平;介于±200mV之間時(shí)，接收器輸出為不確定狀態(tài)。在總線空閑即傳輸線上所有節(jié)點(diǎn)都為接收狀態(tài)以及在傳輸線開路或短路故障時(shí)，若不采取特殊措施，則接收器可能輸出高電平也可能輸出低電平。一旦某個(gè)節(jié)點(diǎn)的接收器產(chǎn)生低電平就會(huì)使串行接收器（DART）找不到起始位，從而引起通信異常，解決此類問題的方法有兩種：

（1）使用帶故障保護(hù)的芯片，它會(huì)在總線開路、短路和空閑情況下，使接收器的輸出為高電平。確?？偩€空閑、短路時(shí)接收器輸出高電平是由改變接收器輸入門限來實(shí)現(xiàn)的。例如，MAX3080～MAX3089輸入靈敏度為-50mV/-200mV，即差分接收器輸入電壓UA-B≥-50mV時(shí)，接收器輸出邏輯高電平;如果UA-B<-200mV，則輸出邏輯低電平。當(dāng)接收器輸入端總線短路或總線上所有發(fā)送器被禁止時(shí)，接收器差分輸入端為0V，從而使接收器輸出高電平。同理，SN75276的靈敏度為0mV/-300mV，因而達(dá)到故障保護(hù)的目的。

（2）若使用不帶故障保護(hù)的芯片，可在軟件上作一些處理，從而避免通信異常。即在進(jìn)入正常的數(shù)據(jù)通信之前，由主機(jī)預(yù)先將總線驅(qū)動(dòng)為大于+200mV，并保持一段時(shí)間，使所有節(jié)點(diǎn)的接收器產(chǎn)生高電平輸出。這樣，在發(fā)出有效數(shù)據(jù)時(shí)，所有接收器能夠正確地接收到起始位，進(jìn)而接收到完整的數(shù)據(jù)。

3.采用485集線器進(jìn)行通信

目前遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)切換器485直接串接后連接到廣播調(diào)諧器，容易造成某個(gè)設(shè)備485芯片損壞引起全部設(shè)備通信故障，為了有效隔離故障，可以采購485集線器，將各個(gè)切換器分別接到集線器后再接到廣播調(diào)諧器COM口。利用485集線器各端口保護(hù)隔離功能、實(shí)現(xiàn)設(shè)備間隔離互不影響，還可以有效抑制閃電和（靜電放電）ESD，防止雷擊和共地干擾。

4.利用數(shù)字萬用表粗略判斷芯片是否損壞

MAX485內(nèi)部基本由三態(tài)門構(gòu)成，利用數(shù)字萬用表電阻檔可以粗測MAX485的好壞，具體方法如下：

（1）用萬用表紅表筆接5腳，黑表筆分別接其他引腳，測量集成塊各引腳的反向電阻;

（2）用萬用表黑表筆接5腳，紅表筆分別接其他引腳，測量集成塊各引腳的正向電阻。

（3）收集正常芯片的正向電阻和反向電阻阻值并記錄，以便做判斷時(shí)進(jìn)行對比。正向反向電阻為0或者開路基本可以判斷MAX485芯片損壞。