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摘  要：臺達(dá)VFD全系列變頻器均能夠通過通訊進(jìn)行參數(shù)的讀寫和控制，隨著單片機(jī)功能的越來越強(qiáng)大，在嵌入控制中的應(yīng)用更加的廣泛。如何實現(xiàn)單片機(jī)和變頻器之間的通訊是本文的介紹重點。同時本文給出了單片機(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)之間不能同時進(jìn)行發(fā)送和接收，任一時該，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起始位表示字符的開始，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，先是一個起始位0，然后是8個數(shù)據(jù)位，規(guī)定低位在前，高位在后，接下來是奇偶校驗位（可以省略），最后是停止位1。用這種格式表示字符，則字符可以一個接一個地傳送。在異步通訊中，CPU與外設(shè)之間必須有兩項規(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 臺達(dá)VFD變頻器通訊約規(guī)

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

    （2）臺達(dá)變頻器通訊格式的表格描述。臺達(dá)變頻器通訊格式的表格描述參見表1。

    表1臺達(dá)變頻器通訊格式的表格描述
 

    3.3通訊源程序

/*********************************************************
*  本程序是AT89C52單片機(jī)和臺達(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）、結(jié)束位”共10位.
*  臺達(dá)VFD系列變頻器一幀的通訊格式：第0位：“：”起始位；第1，2位：站號地址.
*  第3，4位：功能號碼；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:校驗碼;第15，116位:停止0X0D,0X0A.
*  該程序通過向2000H地址寫入0012H數(shù)據(jù)來啟動變頻器；向2000H地址寫入0012H數(shù)據(jù)來停止變頻器.
*  由P1.0來控制MCU發(fā)送數(shù)據(jù)，P2來控制通訊指示燈.*
*  編譯環(huán)境：KEIL V3.30
*  作者：劉元剛
*  部門：中達(dá)電通股份有限公司AMD產(chǎn)品處
*  編寫時間：2008.1.8
*  修改時間：
*  修改內(nèi)容：
**********************************************************/
#include <reg51.h>
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
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
char CRC_L;       //校驗
char send_temp;
int  sum_temp;
/*
     函數(shù)ASCII()實現(xiàn)了臺達(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)
 實現(xiàn)了：波特率的設(shè)定，定時器的選擇，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++)//延時一段時間
   {;}
   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)之后延時一段時間
    {;}
   for(temp=0;temp<10000;temp++)
    {;}
   motor_flag=~motor_flag;       //完成了變頻器啟動和停止之間的切換
   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：
實現(xiàn)過程：
********************************************************************************
*****/
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;        //啟動定時器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，可以考慮用結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)目前僅僅是測試版本
函數(shù)功能：
參數(shù)列表：
返回值  ：
影響資源：
實現(xiàn)過程：
*******************************************************************************/
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

    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)計技術(shù)變得越來越有強(qiáng)烈的工程實用意義。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立技術(shù)特點和獨立知識產(chǎn)權(quán)的主權(quán)增值產(chǎn)品。

作者簡介：

    劉元剛   中達(dá)電通股份有限公司AMD產(chǎn)品處   工程師