多費率電能表中基于51單片機串行口紅外通信的設計

3 紅外通信軟件設計

DL/T645-1997《多功能電能表通信》中規定電能表的紅外載波頻率為38kHz±1kHz；初始速率為1200 bps；通信的字節格式為8位二進制碼D0～D7，傳輸時加上一個起始位(0)，一個偶校驗位P和一個停止位(1),共11位，傳輸時先傳低位，后傳高位，傳輸序列見圖3。根據以上要求，本設計中紅外載波頻率采用38.4kHz，波特率為1200bps，串行口采用模式3為9位異步通信方式，加1位起始位和1位結束位，傳送一個字節數據為11位。

3.1 紅外載波和定時器/計數器T0設置

紅外載波頻率f2為38.4kHz，當定時器/計數器T0模式控制器TMOD中C/T=0和M1M0=10時，SSU7301的定時器/計數器T0設置成模式2方式。此時,TL0和TH0預置成1個可以自動重裝的8位的定時器/計數器。用軟件將TL0和TH0預置相同的初值后，當TL0計數值增1溢出時，一方面使TF0置1，申請中斷；另一方面產生的溢出脈沖將TH0的數據值自動打入到TL0中去，不需要用軟件對TL0重新置初值。系統的晶振f1為11.0592MHz,則TL0和TH0的初值計算如下:

f2=38.4kHz 得T=1/f2=1/38.4k≈26×10-6=26 μs
所以高頻調制反轉的周期TC=T/2=26/2=13μs

即定時器/計數器T0的初值TL0=TH0=28-(TC×f1)/12=256-(13×10-6×11.0592×106)/12=256-11.9808≈244=0F4H
在定時器/計數器T0的中斷服務程序中只用兩條指令即可實現高頻調制,即 CPL P3.4和RETI。

3.2 串行口和定時器/計數器T1波特率發生器設置

串行口采用模式3為9位異步通信方式，波特率為1200bps。由串行口控制寄存器SCON的操作模式選擇位SM0、SM1都置1設置為模式3，當定時器/計數器T1模式控制器TMOD中C/T=0和M1M0=10時，SSU7301的定時器/計數器T1設置成模式2方式作為波特率發生器，其波特率表示為：

波特率=（T1的溢出率）/ n
當SMOD=0時，n=32；當SMOD=1時，n=16，（本設計中SMOD=0）則
波特率=（T1的溢出率）×2SMOD / 32
T1的溢出率=（f1/12）/(28-T1初值)
得：波特率=（T1的溢出率）×2SMOD / 32
=[（f1/12）/(28- T1初值)] ×2SMOD / 32
得：定時器/計數器T1初值
TL1=TH1=28-(f1×2SMOD )/(12×32×波特率)
=256-(11.0592×106)/( 12×32×1200)
=256-24=232=0E8H

3.3 程序設計

根據以上兩點參數的設置,51系列單片機SSU7301的匯編語言程序設計如下:
;以下為參數設置程序
MOV TMOD, #22H ;定時器/計數器T0方式2自動重裝模式用于PWM38.4KHZ調
;制用 , 定時器/計數器T1方式2自動重裝模式用于串行口通訊波特率發生器
MOV TH1,#0E8H ;波特率1200時,定時器/計數器T1自動重裝初值
MOV TL1,#0E8H
MOV TH0,#0F4H ;38.4KHz高頻頻調制時, 定時器/計數器T0自動重裝初值
MOV TL0,#0F4H
SETB ET0 ; 定時器/計數器T0溢出中斷允許位
SETB TR1 ; 定時器/計數器T1開始定時控制位
SETB TR0 ; 定時器/計數器T0 開始定時控制位
MOV PCON,#00H ;SMOD為0不倍增模式
MOV SCON,#0D0H ;串行口設置為模式3,允許接收
SETB ES ;串行口允許中斷
SETB EA ;開總中斷允許位
;以下為定時器/計數器T0中斷溢出服務程序
ORG 000BH; 定時器/計數器T0中斷入口地址
T0SERVE:CPL P3.4 ; 定時器/計數器T0定時取反P3.4口進行高頻調制
RETI ;中斷返回
;以下為串行口中斷服務程序,以接收一個字節數據為例,多字節以此類推
ORG 0023H;串行口中斷入口地址
SENDSERVE:NOP
NOP
MOV A,SBUF ;把接收緩沖器的數據送到A寄存器
… ;進行數據處理及其它功能操作
RETI ;中斷返回
;以下為串行口發送程序,以發送一個字節數據為例, 多字節以此類推
COMSEND: MOV A,#DATAH ;把數據送到A寄存器
MOV C,P ;根據A中數據產生的偶校驗位送到進位標志位
MOV TB8,C ;送偶校驗位到發送的第9位數據
MOV SBUF,A ;送數據到發送緩沖器
JNB TI,$ ;以查詢方式等待發送結束
CLR TI ;清發送中斷標志位
… ;繼續發送或其它功能操作
RET 子程序返回

4 結束語

本設計的最大特點在于省略了脈沖振蕩器，而僅僅利用多費率電能表上所帶單片機的串行口和2個定時器/計數器，這不僅使多費率電能表在硬件設計上更加簡單、成本更加低廉，而且在軟件上也更加方便、可靠。同時這種紅外通信方式也可以應用在帶串行口和定時器/計數器的單片機應用領域。