关于单片机多机通信系统稳定性的探讨

笔者在研制单片机多机通信系统过程中，采用其它设计方法，消除了系统的不稳定因素，整个系统2年来一直运行稳定、可靠，希望在此能与大家作进一步的探讨。

由RS-485接口构成的半双工通信网络，其结构如图1所示，其中R=120Ω，为匹配电阻，作用为消除反射、吸收噪声。这样，无论系统处于什么状态，线路上都不会出现噪声干扰。这就很好地解决了《稳定性》一文中所提出的第2个问题。

MAX485芯片内部功耗的计算方法如下：在正常工作区域内（除去开路、短路状态），MAX485的差分输出B、A端电压与输出电流之比是线性的，等效电路如图2所示。根据MAX485手册提供的输出电流-差分输出电压曲线图，图2中E≈3.75 V，R0≈41Ω。读者也可根据E= (R0+R) I = (R0+R)U/R取2组R、U值，计算出E、R0。芯片内部功耗P=I2 R0，短路条件下，P = 3.752/41 = 340 mW, 而芯片70 ℃持续耗散功率为700 mW。

MAX485芯片损坏的原因有2个：

    ① 通信线路上所有主、分机共用1个电源；

    ② 系统上电复位阶段，所有MAX485都处于输出状态。

2个条件共同作用才会造成MAX485损坏，只要消除任何一个条件，芯片就不会损坏。

在上电复位阶段，通信网络上所有RS-485芯片均应处于接收输入状态，而不能在发送输出状态。如果设计是采用单片机8031的P1口控制MAX485的RE/DE端，则应经过反相器控制，如图3所示。该反相器的作用很重要，不可缺少。

结果，即使是在实验室调试阶段，按照图1接法没有限流电阻，在5个分机共用一个电源的条件下，也没有出现过MAX485芯片损坏的现象。

另外，MAX485的差分输入/输出端应直接接到通信线路上，而无需限流电阻。MAX48X系列接口芯片内部采用2种技术，以保护异常条件下芯片不致损坏：

① 过流保护。当通信线路异常短路致使处于输出状态的MAX485输出端短路时，保护电路起控，限制短路电流为100 mA左右。

② 过热保护。当芯片本身温升过高时，内部热关断电路强迫输出，进入高阻状态，即芯片越热，内阻越大，输出短路电流越小。

实验数据：将MAX485差分输出脚6、7短路（条件：VCC=5 V，=0，DE端与VCC端相连），5 min（分钟）后，短路电流从初始值104 mA下降到94 mA，芯片稍热且恒定。

MAX48X系列具体数据参数可从www.maxim-ic.com.cn网站下载。

本多机通信网络距离800 m，挂接分机60个，应用于丰台区实验中学"闭路电视教学双向控制系统"，1998年以来，运行一直稳定、可靠。