基于W77E58雙串口通信的監控系統

引 言：

Winbond公司的新型單片機W77E58，內含2個(gè)增強型串口和 32KB大容量Flash存儲器。指令集與51系列單片機完全兼容，非常適合在智能化監控系統中使用。本系統將3臺單相逆變器聯(lián)接成令牌網(wǎng)，采用標準 RS485接口與逆變系統及上位機同時(shí)進(jìn)行串行通信，能夠實(shí)時(shí)地在液晶屏或上位機上顯示逆變系統的運行狀態(tài)，并可以方便地對系統參數進(jìn)行修改。

1 系統硬件設計

圖1所示為W77E58監控系統單機雙串口通信的硬件框圖。該電路符合最簡(jiǎn)單的RS485總線(xiàn)接口標準。其中逆變系統采用Motorola公司的電機控制專(zhuān)用芯片68HC908MR16（以下簡(jiǎn)稱(chēng)MR16）作為主控芯片。該芯片內含一個(gè)標準的可編程串行通信接口SCI模塊，通過(guò)RS485接口芯片 MAX3082與W77E58的串行口0進(jìn)行通信。同時(shí)，W77E58串行口1通過(guò)MAX3082傳輸的數據，經(jīng)過(guò)一個(gè)RS485到RS232的電平轉換器與上位機進(jìn)行通信。通信電路都采用了光耦隔離。

圖1中使用Maxim公司的MAX3082作為RS485接口芯片，適用于半雙工通信。它采用平衡驅動(dòng)和差分接收，具有抑制共模干擾的能力，可用于惡劣環(huán)境中，最大通信距離達1200m。它具有發(fā)送使能和接收使能控制。當使能無(wú)效時(shí)，發(fā)送和接收的輸出端呈高阻狀態(tài)。使用MAX3082構成通信系統時(shí)，最大通信速率為0.125Mb/s，傳輸線(xiàn)上最多可掛128個(gè)收發(fā)器。

本系統采用非編碼鍵盤(pán)，擬用四個(gè)鍵：OK鍵、CANCEL鍵、UP鍵、DOWN鍵。采用一鍵復用技術(shù)使這四個(gè)鍵完成系統設定、參數修改、運行狀態(tài)顯示等功能。

這里使用的液晶顯示器LCD為CAG1264-4點(diǎn)陣式液晶。該液晶內帶亮度可調的背光源，輕盈超薄、編程靈活，整屏可以顯示8×4個(gè)國標漢字或16×4個(gè)ASCII碼。硬件接口采用8位并行數據格式，握手協(xié)議簡(jiǎn)單可靠。

由于工業(yè)上常用到三相交流電，所以本系統還具有將三臺單相逆變器經(jīng)過(guò)組網(wǎng)，自同步實(shí)現三相交流輸出的功能。如圖2所示，三臺單相逆變器串行口輸出經(jīng)過(guò)連接，組成一個(gè)簡(jiǎn)單的令牌網(wǎng)，然后通過(guò)RS485到RS232的電平轉換器統一由上位機進(jìn)行管理控制。

2 串行口介紹及初始化設置

本通信系統中，我們規定，每1幀數據為10位：1位起始位，8位數據位，1位停止位。波特率均設置為9600bps。

2.1 W77E58串口

W77E58單片機其串口增強型特征在于特有的地址自動(dòng)識別和幀出錯診斷功能。需要注意的是，串口0可以使用定時(shí)器T1或定時(shí)器T2作為波特率發(fā)生器；而串口1只能使用定時(shí)器T1作為其波特率發(fā)生器。下面以串口0為例，對W77E58串口的工作過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

串口0通過(guò)引腳RXD（串行數據接收端）和TXD（串行數據發(fā)送端）進(jìn)行串行通信，可同時(shí)發(fā)送和接收數據，具有兩個(gè)物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器 SBUF，它們占用同一地址。串行口的發(fā)送和接收都是以特殊功能寄存器SBUF的名義進(jìn)行讀或寫(xiě)的，發(fā)送數據完畢或接收到數據都會(huì )由硬件置位發(fā)送中斷標志 TI或接收中斷標志RI。值得注意的是，中斷標志TI、RI均需由軟件來(lái)清零。串口1的工作過(guò)程和串口0相類(lèi)似，只需對其相應的寄存器及標志位進(jìn)行類(lèi)似操作即可。W77E58串行口是可編程接口，對它初始化編程只需對特殊功能寄存器SCON或SCON1和電源控制寄存器PCON寫(xiě)入相應的控制字即可。這里使用定時(shí)器T2作為串口0的波特率發(fā)送器，使用定時(shí)器T1作為串口1的波特率發(fā)生器。波特率均設為9600bps。

2.2 MR16串口

MR16帶有的1個(gè)可編程串行通信接口SCI模塊，支持MCU與外設之間采用全雙工、異步、NRZ（非歸零）格式進(jìn)行串行通信。它具有2個(gè)I/O引腳 RXD和TXD；有2個(gè)物理上獨立的，但占用同一地址的SCI數據寄存器SCDR。SCI模塊為接收器和發(fā)送器提供獨立的中斷請求和中斷向量。如果 SCRIE位被置位，當SCI接收到一個(gè)完整的數據幀,并將數據傳送到SCDR，就會(huì )置位SCRF標志并啟動(dòng)一個(gè)接收中斷；如果SCTIE位被置位，并將數據由SCDR傳送至發(fā)送移位寄存器時(shí)，就會(huì )置位標志SCTE產(chǎn)生一個(gè)發(fā)送中斷。在讀取SCDR中的數據或寫(xiě)入SCDR新的數據后，SCRF和SCTE會(huì )被自動(dòng)清零，無(wú)需軟件操作。SCI模塊具有一個(gè)可編程的波特率發(fā)生器，可產(chǎn)生32種不同的波特率，只需對波特率寄存器SCBR進(jìn)行設置即可。

2.3 上位機串口

由于上位機串口采用的是RS232標準接口，所以需要1個(gè)RS485與RS232的電平轉換器才能實(shí)現與下位機的通信。這里，采用的電平轉換器件是牛頓-7520，輸入電壓范圍為10 ~ 30V，允許的頻率范圍為300Hz ~ 115kHz。