多費率電能表中基于51單片機串行口紅外通信的設計

0 引言

多費率電能表是我國目前節約用電和計劃用電政策下不可缺少的電能計量產(chǎn)品,多費率電能表的通信接口一般兼有紅外接口和RS485接口。紅外通信具有直觀(guān)、操作簡(jiǎn)便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是電能表中使用最為普遍的一種通信方式，是電能表和掌機之間實(shí)現抄表、編程、校時(shí)、數據管理等功能的有效手段。采用新茂單片機SSU7301(51系列)、日本光電子公司的紅外發(fā)射管SE303和紅外接收管PIC12043，以及單片機串行口、2個(gè)定時(shí)器/計數器可以有效地實(shí)現紅外通信功能。

1 紅外通信原理

紅外通信是利用波長(cháng)為900nm～1000nm的紅外波作為信息的載體,發(fā)射裝置把二進(jìn)制信號經(jīng)過(guò)高頻調制后發(fā)送出去，接收裝置把接收的紅外高頻信號進(jìn)行解調為原來(lái)信息的一種通信傳輸方式。其中調制方式有脈寬調制（通過(guò)改變脈沖寬度調制信號PWM）和脈時(shí)調制（通過(guò)改變脈沖串之間時(shí)間間隔調制信號PPM）兩種，本文采用PPM脈時(shí)調制方式。

2 串行口紅外通信硬件設計

多費率電能表的紅外發(fā)射和紅外接收電路主要包括新茂單片機SSU7301、日本光電子公司的紅外發(fā)射管SE303和紅外接收管PIC12043，以及驅動(dòng)三極管8550、電阻和電容，紅外通信硬件原理圖見(jiàn)圖1。

2.1 紅外發(fā)射硬件設計

紅外發(fā)射是利用單片機SSU7301的串行數據發(fā)送口TXD(P3.1)控制驅動(dòng)三極管BG1進(jìn)行二進(jìn)制數據“0”和“1”的傳輸(數據由串行發(fā)送緩沖器SBUF中送出)，以及利用P3.4口控制驅動(dòng)三極管BG2進(jìn)行高頻38.4kHz調制（高頻驅動(dòng)信號由定時(shí)器/計數器T0的方式2自動(dòng)重裝模式產(chǎn)生），從而可靠地實(shí)現了紅外發(fā)射管D1在傳輸數據“0”時(shí)進(jìn)行高頻紅外發(fā)射和數據“1”時(shí)被截止的發(fā)射功能。狀態(tài)關(guān)系見(jiàn)表1，波形見(jiàn)圖2。

2.2 紅外接收硬件設計

紅外接收是利用紅接收管PIC12034收到高頻信號輸出低電平確定為數據“0”，而沒(méi)收到高頻信號輸出高電平確定為數據“1”的方式經(jīng)過(guò)解調，把數據通過(guò)單片機SSU7301的串行數據接收口RXD(P3.0)進(jìn)行串行方式接收(接收數據存儲在串行口緩沖器SBUF中)。