导言
近年来，因为人们防火认识的不断增强以及有关法令、法规的不断完善，火灾自动报警体系得到迅猛发展和广泛使用，已成为防备火灾、确保公民生命和产业安全的最重要手法。这就要求火灾自动报警体系有必要具有很高的牢靠性和安稳性。
现在，国内火灾报警体系多选用RS485半双工异步通讯总线进行联网，完结火灾报警操控器之间，以及火灾报警操控器与火灾显现盘之间的通讯。但在实践运用中，往往因为设备数量多、通讯线路远以及现场的各种搅扰等，形成通讯牢靠性、安稳性不高，致使联网体系的质量得不到确保。
笔者在火灾自动报警体系的联网规划中，经很多试验，发现在运用RS485总线时，假如简略地按惯例方法规划电路，那么在实践工程中或许存在以下两个问题：一是通讯数据收发不牢靠;二是在多机通讯方法下，一个节点的毛病(如死机)往往会使得整个体系的通讯结构溃散，并且给毛病的排查带来困难。针对上述问题，对485总线接口的软硬件规划采取了有用的改善方法，大大进步了联网体系的牢靠性和安稳性。
1 RS-485总线接口硬件电路的规划
如图1所示，89C51单片机自带异步通讯接口，外接RS485收发器75LBC184，89C51的异步通讯口与75LBC184之间选用3片光耦进行电气阻隔。
1.1 75LBC184 DE操控端的规划
因为火灾报警操控体系中主机与分机相隔较远，通讯线路的总长度往往超越1 000 m，而分机体系上电或复位又常常不在同一个时间完结。假如此刻某个75LBC184的DE端电位为1，那么它的485总线输出将处于发送状况，也便是占用了通讯总线，这样其他分机就无法与主机进行通讯。这种状况特别表现在某个分机出现异常状况(如死机)下，会使整个体系通讯溃散。因而在电路规划时，应确保体系上电复位时75LBC184的DE端电位为0。因为89C51在复位期间，I/O口输出高电平，故图1中电的接法可有用地处理复位期间分机“咬”总线的问题。
图1 改善后的485通讯接口原理路
1.2 阻隔光耦电路的参数选取
在火灾报警体系中，要对现场状况进行实时监控及呼应，因而通讯数据的波特率往往做得较高(本体系中操控器与显现盘之间的通讯速率在6 250 bps)。约束通讯波特率进步的“瓶颈”并不是现场的导线(现场施工一般运用非屏蔽的双绞线)，而是单片机体系进行信号阻隔的光耦电路。此处选用TIL117，电路规划中能够考虑选用高速光耦，如6N137、6N136等芯片;也能够优化一般光耦电路参数的规划，使之作业在最佳状况。例如：电阻R2、R3假如选获得较大，则会使光耦的发光管由截止进入饱满变得较慢;假如选获得过小，则退出饱满会很慢。所以这两只电阻的数值要精心选取，不同类型的光耦及驱动电路使得这两个电阻值略有差异，在电路规划中应特别稳重，一般需求通过试验确认。
1.3 485总线输出电路部分的规划
输出电路的规划要充分考虑线路上的各种搅扰及线路特性阻抗的匹配。信号在传输进程中会发生电磁搅扰和终端反射，使有用信号和无效信号在传输线上彼此叠加，严峻时会使通讯无法正常进行。为处理这一问题，某些芯片的驱动器规划成限斜率方法，使输出信号边缘不要过陡，避免在传输线上发生过多的高频重量，然后有用地扼制搅扰的发生。在规划选型时，最好挑选具有该种功用的RS485接口芯片。一起，RS485接口芯片在运用、焊接或设备的运送途中都有或许遭到静电的冲击而损坏;并且因为工程环境比较复杂，现场常有各种形式的搅扰源，在传输线架设于野外的运用场合，接口芯片甚至整个体系还有或许遭致雷电的突击。所以485总线的传输端一定要加有保护方法，在电路规划中选用抗静电或抗雷击的芯片可有用避免此类丢失。本体系中选用的是75LBC184，它的驱动器不光规划成限斜率方法输出，并且能抗雷电的冲击，接受高达8 kV的静电放电冲击，在实践运用中作用十分抱负。
考虑到线路的特殊状况(例如某台分机的485芯片被击穿短路)，为避免总线中其他分机的通讯遭到影响，在75LBC184的485信号输出端串联了两个20 Ω的电阻R10和R11。这样本机的硬件毛病就不会使整个总线的通讯遭到影响。
在消防报警产品的现场施工中，通讯载体一般选用双绞线。其特性阻抗为120 Ω左右，所以线路规划时，在485网络传输线的始端和结尾应各接1只120 Ω的匹配电阻(如图1中的R8)，以削减线路上传输信号的反射。因为RS485芯片的特性，接收器的检测灵敏度为± 200 mV，即差分输入端VA-VB ≥+200 mV，输出逻辑1，VA-VB ≤-200 mV，输出逻辑0;而当A、B端电位差的绝对值小于200 mV时，输出不确认。假如在总线上一切发送器被制止，则接收器输出逻辑0，这会误认为通讯帧的开始引起作业不正常。处理这个问题的方法是人为地使A端电位高于B两头电位。这样RXD的电平在485总线不发送期间(总线悬浮时)出现仅有的高电平，89C51单片机就不会被误中止而收到乱字符。通过在485电路的A、B输出端加接上、下拉电阻R7、R9，能够很好地处理这个问题。
2 RS-485总线接口软件规划
RS-485接口的软件规划对体系联网的牢靠性有很大影响。因为485总线是异步半双工的通讯总线，在某一个时间总线只或许出现一种状况，所以这种方法一般适用于主机对分机的查询方法通讯，总线上必定有一台一直处于主机位置的设备在巡检其他分机，这就需求拟定一套合理的通讯协议来和谐总线的分时共用。这儿选用的是数据包通讯方法，通讯数据是成帧、成包发送的，每包数据都由引导码、长度码、地址码、指令码、内容和校验码等部分组成。其间： 引导码是用于同步每一包数据的引导头;长度码是这一包数据的总长度;指令码是主机对分机(或分机应对主机)的操控指令;地址码是分机的本机地址号;“内容”是这一包数据里的各种信息;校验码是这一包数据的校验标志，能够选用奇偶校验、“和”校验以及CRC校验等不同方法。
在规划RS-485通讯软件时，特别要注意对485操控端DE的软件编程。为了确保数据收发牢靠，在485总线状况切换时需求加恰当延时，再进行数据的收发。具体做法是在数据发送状况下，先将操控端DE置1;延时1 ms左右后，再发送有用的数据。一个数据包发送完毕后再延时1 ms，然后将操控端DE清0。操控端DE通过这样处理后，会使总线在状况切换时有一个安稳的作业进程。
结语
RS-485总线具有电路规划简略、软件规划便利、本钱低一级长处，在火灾报警体系中使用十分广泛。本体系通过对软硬件接口进行改善后，大大进步了通讯牢靠性、安稳性，可满意消防报警体系的实践需求。选用本文改善的485总线接口已成功地使用于数百个消防报警体系，未出现任何通讯毛病。
参考文献
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