摘 要：臺(tái)達(dá)VFD全系列變頻器均能夠通過(guò)通訊進(jìn)行參數(shù)的讀寫和控制，隨著單片機(jī)功能的越來(lái)越強(qiáng)大，在嵌入控制中的應(yīng)用更加的廣泛。如何實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和變頻器之間的通訊是本文的介紹重點(diǎn)。同時(shí)本文給出了單片機(jī)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(tái)達(dá)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(jī)

1 引言

臺(tái)達(dá)VFD全系列變頻器和C51單片機(jī)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(jìn)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(gè)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(jī)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(jī)之間不能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收，任一時(shí)該，只能發(fā)或者只能收信息。
8051單片機(jī)串行異步通訊的方式用一個(gè)起始位表示字符的開(kāi)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(gè)起始位0，然后是8個(gè)數(shù)據(jù)位，規(guī)定低位在前，高位在后，接下來(lái)是奇偶校驗(yàn)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(gè)接一個(gè)地傳送。在異步通訊中，CPU與外設(shè)之間必須有兩項(xiàng)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(duì)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(tái)達(dá)VFD變頻器通訊約規(guī)

（1）臺(tái)達(dá)變頻器通訊字符格式。臺(tái)達(dá)變頻器通訊字符格式有ASCII和RTU格式，如圖1所示。

圖1 臺(tái)達(dá)變頻器通訊字符格式

（2）臺(tái)達(dá)變頻器通訊格式的表格描述。臺(tái)達(dá)變頻器通訊格式的表格描述參見(jiàn)表1。

表1臺(tái)達(dá)變頻器通訊格式的表格描述

3 單片機(jī)通訊設(shè)計(jì)

3.1 C52單片機(jī)的串行接口結(jié)構(gòu)

8051串行接口是一個(gè)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)異步通訊協(xié)議進(jìn)行全雙工的8051多機(jī)系統(tǒng)也可以通過(guò)同步方式，使用TTL或CMOS移位寄存器來(lái)擴(kuò)充I/O口。8051單片機(jī)通過(guò)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(huì)出現(xiàn)沖突，因?yàn)樗鼈儍蓚€(gè)一個(gè)只能被CPU讀出數(shù)據(jù)，一個(gè)只能被CPU寫入數(shù)據(jù)。

臺(tái)達(dá)變頻器接受的RS485信號(hào)，單片機(jī)輸出的是TTL電平。因此要變頻器和單片機(jī)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(shí)電路圖中預(yù)留了RS232電路的接口，方便單片機(jī)以RS232通訊方式和其他外設(shè)進(jìn)行通訊。主單片機(jī)采用ATMEL公司的AT89C52單片機(jī)。

3.2 軟件調(diào)試界面

單片機(jī)程序通過(guò)在KEIL環(huán)境下開(kāi)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(jī)和臺(tái)達(dá)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(wú)）、結(jié)束位”共10位.
* 臺(tái)達(dá)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(hào)地址.
* 第3，4位：功能號(hào)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(yàn)碼;第15，116位:停止0X0D,0X0A.
* 該程序通過(guò)向2000H地址寫入0012H數(shù)據(jù)來(lái)啟動(dòng)變頻器；向2000H地址寫入0012H數(shù)據(jù)來(lái)停止變頻器.
* 由P1.0來(lái)控制MCU發(fā)送數(shù)據(jù)，P2來(lái)控制通訊指示燈.*
* 編譯環(huán)境：KEIL V3.30
* 作者：劉元?jiǎng)?
* 部門：中達(dá)電通股份有限公司AMD產(chǎn)品處
* 編寫時(shí)間：2008.1.8
* 修改時(shí)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(hào)
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(yàn)
char CRC_L; //校驗(yàn)
char send_temp;
int sum_temp;
/*
函數(shù)ASCII()實(shí)現(xiàn)了臺(tái)達(dá)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(shí)現(xiàn)了：波特率的設(shè)定，定時(shí)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(shí)一段時(shí)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(shí)一段時(shí)間
{;}
for(temp=0;temp<10000;temp++)
{;}
motor_flag=~motor_flag; //完成了變頻器啟動(dòng)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(shí)現(xiàn)過(guò)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(dòng)定時(shí)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(jiǎn)，可以考慮用結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)目前僅僅是測(cè)試版本
函數(shù)功能：
參數(shù)列表：
返回值 ：
影響資源：
實(shí)現(xiàn)過(guò)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(yǔ)

隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)與變頻器的通訊設(shè)計(jì)技術(shù)變得越來(lái)越有強(qiáng)烈的工程實(shí)用意義。在定制化或者客制化應(yīng)用系統(tǒng)里的單片機(jī)與變頻器通訊集成系統(tǒng)不但可以有更加緊湊經(jīng)濟(jì)靈活的體系結(jié)構(gòu)，特別是還有利于形成具有獨(dú)立技術(shù)特點(diǎn)和獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的主權(quán)增值產(chǎn)品。