基于RS-485接口的信号隔离自收发电路设计
rs-485标准在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域中使用广泛。但是，在工业控制等现场环境中，情况复杂，常会有电气噪声干扰传输线路；在多系统互联时，不同系统的地之间会存在电位差，形成接地环路，会干扰整个系统，严重时会造成系统的灾难性损毁；还可能存在损坏设备或危害人员的潜在电流浪涌等高电压或大电流。因此，对rs-485接口的隔离是非常有必要的。
adm2483是一款集成了信号通道隔离和rs-485收发器的芯片。以单芯片实现了对rs-485接口的隔离，电路连接简单，设计方便，性能上远高于繁琐的光耦隔离485电路设计。在某些系统应用中，由于i/o口数量有限，因此我们希望半双工的rs-485收发器能够实现自收发功能，以节省用于控制re与de的两路i/o端口。目前，实现这一功能的主流方案是采用74hc14芯片。
隔离rs-485接口电路
之前我们经常采用的485接口隔离电路是利用三个光耦隔离收发及控制信号，加上485收发器共需要4片ic，且采用光耦隔离需要限流及输出上拉电阻，必要时还会使用三极管驱动。设计电路繁琐，耗费时间长，如果没有之前使用光耦的经验，那么在选用光耦限流及输出上拉电阻方面会耗费很多不必要的时间；且光耦的输出信号上升时间较长，在与数字i/o端口相接时，需另加施密特整形才能保证信号的波形符合标准，如在fpga、dsp等系统中的应用。
adm2483是内部集成了磁隔离通道和485收发器的芯片，内部集成的磁隔离通道原理与光耦不同，在输入输出端分别有编码解码电路和施密特整形电路，确保了输出波形的质量。且磁隔离功耗仅为光耦的1/10，传输延时为ns级，从直流到高速信号的传输都具有超越光耦的性能优势。内部集成的低功耗485收发器，信号传输速率可达500kbps，后端总线可支持挂载256个节点。具有真失效保护、电源监控以及热关断功能。
要实现隔离rs-485接口的电路设计只需在adm2483的电源与地之间接一个104的去耦电容即可。当然，dc-dc隔离电源是必不可少的。其电路连接如下图：
信号自收发电路
信号自收发电路我们采用74hc14芯片，利用它的施密特波形翻转性能来控制re、de引脚，以实现信号的自收发。其电路连接如下图：
如图所示，mcu的发送信号经过施密特触发器反向后输给de和re脚，发送数据引脚txd接地。
当有高电平信号发送时，经反向变为低电平信号，de/re引脚输入为低电平，使发送驱动器禁止，总线为高阻状态，此时由a、b总线上的上拉电阻产生高电平输出。
当有低电平信号发送时，经反向变为高电平信号，de/re引脚输入为高电平，使发送驱动器工作，由于txd引脚端接地，为低电平，这样就将低电平发送至总线。
本参考设计仅为实现rs-485接口的自收发功能，在实际应用中，应根据使用情况作出相应的修改。此收发电路也有不足之处，当在连续发送高电平时，adm2483的de／re引脚处于接收状态，所以，此时的发送端和接收端都处于接收状态，这时的总线是空闲状态，是允许各节点发送数据的，因此一般在主从式的网络结构中采用此方法。
在网络上也有不同的几种实现rs－485收发器自收发的方案，分别有以下几种：
利用三极管反向原理实现
电路如下图：
当不发送数据时，txd信号为高电平，经v1反向后使adm2483处于接收状态。
当发送数据时，txd为高时，经v1反向，使发送驱动器禁止，总线为高阻状态，此时由a、b总线上的上拉电阻产生高电平输出。txd为低时，经v1反向，使发送驱动器工作，由于txd引脚端接地，为低电平，这样就将低电平发送至总线。
采用这种电路时，需要程序保证不同时进行接收和发送的操作。
利用555定时器，其原理于以上电路类似，电路图如下：
555定时器为边沿触发，当txd发送高电平时，555定时器out引脚输出低电平，当txd发送低电平时，555定时器out引脚输出高电平，当txd转为高电平时，out引脚输出的高电平状态会延迟一会再转入低电平，以确保发送数据的正确性。
采用74hc14和rc电路实现，此电路是对单纯使用74hc14实现自收发电路的改进，增加了rc充放电电路，减少总线处于空闲状态的时间，电路如下图：
当txd信号为高电平，则通过电阻为电容充电，其充电时间为t，该时间应设置为串口发送一个字节所需要的时间，由r，c参数来确定。当电容充满后，则de／re为低电平，使adm2483处于接收状态。
在发送数据时，txd起始位产生第一个下降沿，使电容经过二极管进行快速放电，使de／re很快变为高电平，adm2483处于发送状态。在发送过程中， 当txd变成高电平时，电容通过电阻缓慢充电，使de／re仍然保持在发送状态，可有效吸收总线上的反射信号。当rc充电结束，使de／re转入接受状态时， 总线上的上拉、下拉电阻将维持txd高电平的发送状态，直至整个bit发送结束。
当数据发送完毕以后，txd变为高电平，rc又开始充电，即经t时间后，adm2483又转换为接收状态。
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要实现隔离rs-485接口的电路设计只需在adm2483的电源与地之间接一个104的去耦电容即可。当然，dc-dc隔离电源是必不可少的。其电路连接如下图：
信号自收发电路
信号自收发电路我们采用74hc14芯片，利用它的施密特波形翻转性能来控制re、de引脚，以实现信号的自收发。其电路连接如下图：
如图所示，mcu的发送信号经过施密特触发器反向后输给de和re脚，发送数据引脚txd接地。
当有高电平信号发送时，经反向变为低电平信号，de/re引脚输入为低电平，使发送驱动器禁止，总线为高阻状态，此时由a、b总线上的上拉电阻产生高电平输出。
当有低电平信号发送时，经反向变为高电平信号，de/re引脚输入为高电平，使发送驱动器工作，由于txd引脚端接地，为低电平，这样就将低电平发送至总线。
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