毕业设计-数字式直流电机控速系统设计-正文(5)

2019-04-14 09:47

张平:数字式直流电机控速系统设计

生+12v和-12v两个电源,提供给RS-232串口电平的需要。

第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。

其中13脚(R1IN)、12脚(R1OUT)、11脚(T1IN)、14脚(T1OUT)为第一数据通道。

8脚(R2IN)、9脚(R2OUT)、10脚(T2IN)、7脚(T2OUT)为第二数据通道。

TTL/CMOS数据从11引脚(T1IN)、10引脚(T2IN)输入转换成RS-232数据从14脚(T1OUT)、7脚(T2OUT)送到电脑DB9插头;DB9插头的RS-232数据从13引脚(R1IN)、8引脚(R2IN)输入转换成TTL/CMOS数据后从12引脚

(R1OUT)、9引脚(R2OUT)输出。

第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC(+5v)。

电容器应选择1μF的电解电容。在使用过程中本人曾用过10μF的代替。 注意,由于RS232电平较高,在接通时产生的瞬时电涌非常高,很有可能击毁max232,所以在使用中应尽量避免热插拔。

3.4.3 单片机串口通信简介

AT89C52 单片机内部有一个全双工串行接口。什么叫全双工串口呢?一般来说,只能接受或只能发送的称为单工串行;既可接收又可发送,但不能同时进行的称为半双工;能同时接收和发送的串行口称为全双工串行口。串行通信是指数据一位一位地按顺序传送的通信方式,其突出优点是只需一根传输线,可大大降低硬件成本,适合远距离通信。其缺点是传输速度较低。

与之前一样,首先我们来了解单片机串口相关的寄存器。

SBUF 寄存器:它是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器,可同时发送、接收数据,可通过指令对SBUF 的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。从而控制外部两条独立的收发信号线RXD(P3.0)、TXD(P3.1),同时发送、接收数据,实现全双工。

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串行口控制寄存器SCON(见表3-1)。

表3-1 SCON寄存器

SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 表中各位(从左至右为从高位到低位)含义如下。

SM0 和SM1 :串行口工作方式控制位,其定义如表3-2 所示。

表3-2 串行口工作方式控制位

SM0 SM1 工作方式 功能 0 0 1 1 0 1 0 1 方式0 方式1 方式2 方式3 波特率 同步移位寄存器输出方式 f/12 10位异步通信方式 11位异步通信方式 11位异步通信方式 可变,取决于定时器1溢出率 f/32 或 f/64 可变,取决于定时器1溢出率

其中,fOSC 为单片机的时钟频率;波特率指串行口每秒钟发送(或接收)的位数。

SM2 :多机通信控制位。 该仅用于方式2 和方式3 的多机通信。其中发送机SM2 = 1(需要程序控制设置)。接收机的串行口工作于方式2 或3,SM2=1 时,只有当接收到第9 位数据(RB8)为1 时,才把接收到的前8 位数据送入SBUF,且置位RI 发出中断申请引发串行接收中断,否则会将接受到的数据放弃。当SM2=0 时,就不管第位数据是0 还是1,都将数据送入SBUF,并置位RI 发出中断申请。工作于方式0 时,SM2 必须为0。

REN :串行接收允许位:REN =0 时,禁止接收;REN =1 时,允许接收。

TB8 :在方式2、3 中,TB8 是发送机要发送的第9 位数据。在多机通信中它代表传输的地址或数据,TB8=0 为数据,TB8=1 时为地址。

RB8 :在方式2、3 中,RB8 是接收机接收到的第9 位数据,该数据正好来自发送机的TB8,从而识别接收到的数据特征。

TI :串行口发送中断请求标志。当CPU 发送完一串行数据后,此时SBUF 寄存器为空,硬件使TI 置1,请求中断。CPU 响应中断后,由软件对TI 清零。

RI :串行口接收中断请求标志。当串行口接收完一帧串行数据时,此时

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SBUF 寄存器为满,硬件使RI 置1,请求中断。CPU 响应中断后,用软件对RI 清零。 电源控制寄存器PCON(见表3-3) 。

表3-3 PCON寄存器

SMOD GF1 GF0 PD IDL 表中各位(从左至右为从高位到低位)含义如下。

SMOD :波特率加倍位。SMOD=1,当串行口工作于方式1、2、3 时,波特率加倍。SMOD=0,波特率不变。

GF1、GF0 :通用标志位。

PD(PCON.1) :掉电方式位。当PD=1 时,进入掉电方式。 IDL(PCON.0) :待机方式位。当IDL=1 时,进入待机方式。 另外与串行口相关的寄存器有前面文章叙述的定时器相关寄存器和中断寄存器。定时器寄存器用来设定波特率。中断允许寄存器IE 中的ES 位也用来作为串行I/O 中断允许位。当ES = 1,允许 串行I/O 中断;当ES = 0,禁止串行I/O 中断。中断优先级寄存器IP的PS 位则用作串行I/O 中断优先级控制位。当PS=1,设定为高优先级;当PS =0,设定为低优先级。

波特率计算:在了解了串行口相关的寄存器之后,我们可得出其通信波特率的一些结论:

① 方式0 和方式2 的波特率是固定的。

在方式0 中, 波特率为时钟频率的1/12, 即fOSC/12,固定不变。 在方式2 中,波特率取决于PCON 中的SMOD 值,即波特率为:

2SMOD?fosc64 (3-1)

当SMOD=0 时,波特率为fosc/64 ;当SMOD=1 时,波特率为fosc/32。 ② 方式1 和方式3 的波特率可变,由定时器1 的溢出率决定。

波特率?2SMOD?(T1溢出率)/32 (3-2)

当定时器T1 用作波特率发生器时,通常选用定时初值自动重装的工作方式2。其计数结构为8 位,假定计数初值为Count,单片机的机器周期为T,则定时时间为(256/Count)×T 。从而在1s内发生溢出的次数(即溢出率)可由公式(3-3)所示:

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溢出率?1(256?count)?T (3-3)

从而波特率的计算公式由公式(3-4)所示:

SMOD2波特率?32?fosc12(256?x) (3-4)

在实际应用时,通常是先确定波特率,后根据波特率求T1 定时初值,因此式(3-5)又可写为

T1初值?256-2SMOD32?fosc12?波特率 (3-5)

3.4.4 九针串口

串行接口简称串口,也称串行通信接口(通常指COM接口),是采用串行通信方式的扩展口。串行接口Serial Interface是指数据一位一位地顺序传送,其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信,并可以利用电话线,从而大大降低了成本,特别适用于近距离通信,但传送速度较慢。串行接口一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是:数据位传送,传按位顺序进行,最少只需一根传输线即可完成;成本低但传送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米;根据信息的传送方向,串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。单工即只能支持一个固定方向的通信,虽然在一些固定的场合已经足够使用,但在绝大多数场合都是不够的。而半双工则相当于一个通信方向可变的单工。至于全双工,其作用相当于两个单工的合并。 它被广泛的应用在各种不同的场合,小到家居生活,大到航空航天。几乎遍布了人类生产生活的各个领域。

串口通信的两种最基本的方式:同步串行通信方式和异步串行通信方式。同步串行是指ISP(interface Serial Peripheral )的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。ISP总线系统是一种同步串行外设接口,它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息,TRM450是ISP接口。异步串行是指UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),通用异步接收/发送。UART是一个并行输入成为串行输出的芯片,通常集成在主板上。UART包含TTL电平的串口和RS232电平的串口。 TTL电平是3.3V的,而RS232是负逻辑电平,它定义

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+5~+12V为低电平,而-12~-5V为高电平,MDS2710、MDS SD4、EL805等是RS232接口,EL806有TTL接口,节点通是串行通信行家。串行接口按电气标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。RS-232-C、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,不涉及接插件、电缆或协议。其逻辑图如图3-12所示:

P216273849DCDDSRRXDRTSTXDCTSDTRRIERRORCOMPIM 图3-12 九针串口

具体引脚功能如表3-4:

表3-4

管脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 名称 DCD,载波检测 RXD,接收数据 TXD,发送数据 DTR,数据终端准备好 SG,信号地 DSR,数据准备好 RTS,请求发送 CTS,清除发送 RI,振铃提示 - 20 -


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