摘 要：臺達VFD全系列變頻器均能夠通過通訊進行參數(shù)的讀寫和控制，隨著單片機功能的越來越強大，在嵌入控制中的應(yīng)用更加的廣泛。如何實現(xiàn)單片機和變頻器之間的通訊是本文的介紹重點。同時本文給出了單片機和變頻器通訊的硬件電路圖和通訊源程序C51，有助于讀者掌握臺達變頻器在嵌入式系統(tǒng)的通訊應(yīng)用技術(shù)。 關(guān)鍵詞：變頻器 C51 單片機 1 引言 臺達VFD全系列變頻器和C51單片機通訊采用串行異步原理。通訊速度用波特率表示。波特率即數(shù)據(jù)傳送的速率，其定義是每秒鐘傳送的二進制數(shù)的位數(shù)。例如，數(shù)據(jù)傳送的速率是120字符/s，而每個字符如上述規(guī)定包含10數(shù)位，則傳送波特率為1200波特。通訊方向：在串行通訊中，把通訊接口只能發(fā)送或接收的單向傳送方法叫單工傳送；而把數(shù)據(jù)在甲乙兩機之間的雙向傳遞，稱之為雙工傳送。在雙工傳送方式中又分為半雙工傳送和全雙工傳送。半雙工傳送是兩機之間不能同時進行發(fā)送和接收，任一時該，只能發(fā)或者只能收信息。 8051單片機串行異步通訊的方式用一個起始位表示字符的開始，用停止位表示字符的結(jié)束。其每幀的格式如下：在一幀格式中，先是一個起始位0，然后是8個數(shù)據(jù)位，規(guī)定低位在前，高位在后，接下來是奇偶校驗位（可以省略），最后是停止位1。用這種格式表示字符，則字符可以一個接一個地傳送。在異步通訊中，CPU與外設(shè)之間必須有兩項規(guī)定，即字符格式和波特率。字符格式的規(guī)定是雙方能夠在對同一種0和1的串理解成同一種意義。原則上字符格式可以由通訊的雙方自由制定，但從通用、方便的角度出發(fā)，一般還是使用一些標(biāo)準(zhǔn)為好，如采用ASCII標(biāo)準(zhǔn)。 2 通訊約規(guī) 2.1 臺達VFD變頻器通訊約規(guī) （1）臺達變頻器通訊字符格式。臺達變頻器通訊字符格式有ASCII和RTU格式，如圖1所示。 圖1 臺達變頻器通訊字符格式 （2）臺達變頻器通訊格式的表格描述。臺達變頻器通訊格式的表格描述參見表1。 3 單片機通訊設(shè)計 3.1 C52單片機的串行接口結(jié)構(gòu) 8051串行接口是一個可編程的全雙工串行通訊接口。它可用作異步通訊方式（UART），與串行傳送信息的外部設(shè)備相連接，或用于通過標(biāo)準(zhǔn)異步通訊協(xié)議進行全雙工的8051多機系統(tǒng)也可以通過同步方式，使用TTL或CMOS移位寄存器來擴充I/O口。8051單片機通過引腳RXD（P3.0，串行數(shù)據(jù)接收端）和引腳TXD（P3.1，串行數(shù)據(jù)發(fā)送端）與外界通訊。SBUF是串行口緩沖寄存器，包括發(fā)送寄存器和接收寄存器。它們有相同名字和地址空間，但不會出現(xiàn)沖突，因為它們兩個一個只能被CPU讀出數(shù)據(jù)，一個只能被CPU寫入數(shù)據(jù)。 臺達變頻器接受的RS485信號，單片機輸出的是TTL電平。因此要變頻器和單片機通訊要有通訊轉(zhuǎn)換芯片，目前常用的RS485芯片有MAX485、MAX483,S75176等。在本例子中采用了MAX485和S75176芯片，同時電路圖中預(yù)留了RS232電路的接口，方便單片機以RS232通訊方式和其他外設(shè)進行通訊。主單片機采用ATMEL公司的AT89C52單片機。 3.2 軟件調(diào)試界面 單片機程序通過在KEIL環(huán)境下開發(fā)編譯的，調(diào)試界面如下： 3.3通訊源程序 /＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ ＊ 本程序是AT89C52單片機和臺達B系列、M系列、L系列、F系列通訊例子. ＊ 通訊協(xié)議ASCII格式，幀格式為“1位起始位、7位數(shù)據(jù)、奇偶位（或無）、結(jié)束位”共10位. ＊ 臺達VFD系列變頻器一幀的通訊格式：第0位：“：”起始位；第1，2位：站號地址. ＊ 第3，4位：功能號碼；第5,6,7,8位：寫入的地址；第9,10,11,12位：傳輸數(shù)據(jù). ＊ 第13，14位:校驗碼;第15，116位:停止0X0D,0X0A. ＊ 該程序通過向2000H地址寫入0012H數(shù)據(jù)來啟動變頻器；向2000H地址寫入0012H數(shù)據(jù)來停止變頻器. ＊ 由P1.0來控制MCU發(fā)送數(shù)據(jù)，P2來控制通訊指示燈.＊ ＊ 編譯環(huán)境：KEIL V3.30 ＊ 作者：劉元剛 ＊ 部門：中達電通股份有限公司AMD產(chǎn)品處 ＊ 編寫時間：2008.1.8 ＊ 修改時間： ＊ 修改內(nèi)容： ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊/ #include char send[17]=｛0｝; char send1[8]=｛0x01,0x06,0x01,0x00,0x17,0x70,0x86,0x22｝; char count; int temp; bit motor_flag=0; /＊＊＊＊＊＊＊＊＊ASCII格式變量定義＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊/ char number ; //設(shè)備站號 char function ; //功能 char address_h; //地址高 char address_l; //地址低 char data_h ; //數(shù)據(jù) char data_l ; //數(shù)據(jù) char CRC_H; //校驗 char CRC_L; //校驗 char send_temp; int sum_temp; /＊ 函數(shù)ASCII（）實現(xiàn)了臺達變頻器通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換為ASCII協(xié)議格式的功能。 ＊/ void ASCII（void）; /＊ init_serial（）函數(shù)串行通訊初始化函數(shù) 實現(xiàn)了：波特率的設(shè)定，定時器的選擇，發(fā)送模式的選擇 ＊/ void init_serial（void）; //函數(shù)ASCII7N2（）以數(shù)據(jù)格式 7，N 2方式發(fā)送數(shù)據(jù) void ASCII7N2（void）; //函數(shù)ASCII7O1（）以數(shù)據(jù)格式 7，O 1方式發(fā)送數(shù)據(jù) void ASCII7O1（void）; //函數(shù)ASCII7E1（）以數(shù)據(jù)格式 7，E 1方式發(fā)送數(shù)據(jù) void ASCII7E1（void）; main（） ｛ init_serial（）; /＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊VFD系列變頻器通訊資料初始化＊＊＊＊＊/ number=0x01; function=0x06; address_h=0x20; address_l=0x00; data_h=0X00; data_l=0x12; /＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊/ while（1） ｛ if（P1!=0XFF） ｛ for（temp=0;temp<3000;temp++）//延時一段時間 ｛;｝ if（P1!=0XFF） ｛ P2=0; TI=0; ASCII（）;//發(fā)送數(shù)據(jù)的處理 ASCII7N2（）;//以通訊協(xié)議為ASCII 9600,7,N,2發(fā)送數(shù)據(jù) ASCII7O1（）;//以通訊協(xié)議為ASCII 9600,7,O,1發(fā)送數(shù)據(jù) ASCII7E1（）;//以通訊協(xié)議為ASCII 9600,7,E,1發(fā)送數(shù)據(jù) for（temp=0;temp<10000;temp++） //發(fā)送完數(shù)據(jù)之后延時一段時間 ｛;｝ for（temp=0;temp<10000;temp++） ｛;｝ motor_flag=～motor_flag; //完成了變頻器啟動和停止之間的切換 if（motor_flag==1）｛data_l=0x11;｝ else｛data_l=0x12;｝ P1=0XFF; P2=0XFF; ｝ ｝ ｝ ｝ /＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ ＊＊＊＊＊＊ 函數(shù)nop名稱：void init_serial（void） 函數(shù)功能： 參數(shù)列表： 返回值 ： 影響資源： 實現(xiàn)過程： ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ ＊＊＊＊＊/ void init_serial（void） ｛ SCON=0x40;//工作在方式1， TMOD=0x20; TH1=0xFD; //波特率為9600，晶振11.0592MHZ TL1=0xFD; TR1=1; //啟動定時器1 P1=0XFF; ｝ void ASCII7N2（void） ｛ for（count=0;count<17;count++） ｛ SBUF=send[count]|0X80; while（TI==0）; TI=0; ｝ ｝ void ASCII7O1（void） ｛ for（count=0;count<17;count++） ｛ temp=0; ACC=send[count]&0X7F; send_temp=ACC; temp=P; send_temp=（temp<<7）|send_temp; SBUF=send_temp; while（TI==0）; TI=0; ｝ ｝ void ASCII7E1（void） ｛ for（count=0;count<17;count++） ｛ temp=0; ACC=send[count]&0X7F; send_temp=ACC; temp=～P; send_temp=（temp<<7）|send_temp; SBUF=send_temp; while（TI==0）; TI=0; ｝ ｝ /＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ 函數(shù)nop名稱：void ASCII（void） 該函數(shù)應(yīng)該作精簡，可以考慮用結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)目前僅僅是測試版本 函數(shù)功能： 參數(shù)列表： 返回值 ： 影響資源： 實現(xiàn)過程： ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊/ void ASCII（） ｛ send[0]=0x3A; send[1]=（（number&0xF0）>>4）+0x30; if（send[1]>0x39）（send[1]=（send[1]-0x39）+0x40）; send[2]=（（number&0x0F）+0x30）; if（send[2]>0x39）（send[2]=（send[2]-0x39）+0x40）; send[3]=（（function&0xF0）>>4）+0x30; if（send[3]>0x39）（send[3]=（send[3]-0x39）+0x40）; send[4]=（（function&0x0F）+0x30）; if（send[4]>0x39）（send[4]=（send[4]-0x39）+0x40）; send[5]=（（address_h&0xF0）>>4）+0x30; if（send[5]>0x39）（send[5]=（send[5]-0x39）+0x40）; send[6]=（（address_h&0x0F）+0x30）; if（send[6]>0x39）（send[6]=（send[6]-0x39）+0x40）; send[7]=（（address_l&0xF0）>>4）+0x30; if（send[7]>0x39）（send[7]=（send[7]-0x39）+0x40）; send[8]=（（address_l&0x0F）+0x30）; if（send[8]>0x39）（send[8]=（send[8]-0x39）+0x40）; send[9]=（（data_h&0xF0）>>4）+0x30; if（send[9]>0x39）（send[9]=（send[9]-0x39）+0x40）; send[10]=（（data_h&0x0F）+0x30）; if（send[10]>0x39）（send[10]=（send[10]-0x39）+0x40）; send[11]=（（data_l&0xF0）>>4）+0x30; if（send[11]>0x39）（send[11]=（send[11]-0x39）+0x40）; send[12]=（（data_l&0x0F）+0x30）; if（send[12]>0x39）（send[12]=（send[12]-0x39）+0x40）; sum_temp=number+function+address_h+address_l+data_h+data_l; sum_temp=（～sum_temp）+1 ; send[13]=（（sum_temp&0xF0）>>4）+0x30; if（send[13]>0x39）（send[13]=（send[13]-0x39）+0x40）; send[14]=（（sum_temp&0x0F）+0x30）; if（send[14]>0x39）（send[14]=（send[14]-0x39）+0x40）; send[15]=0x0D; send[16]=0X0A; ｝ 4 結(jié)束語 隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機與變頻器的通訊設(shè)計技術(shù)變得越來越有強烈的工程實用意義。在定制化或者客制化應(yīng)用系統(tǒng)里的單片機與變頻器通訊集成系統(tǒng)不但可以有更加緊湊經(jīng)濟靈活的體系結(jié)構(gòu)，特別是還有利于形成具有獨立技術(shù)特點和獨立知識產(chǎn)權(quán)的主權(quán)增值產(chǎn)品。 作者簡介：中達電通股份有限公司AMD產(chǎn)品處工程師劉元剛