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电力载波通信控制终端设计

电力载波通信控制终端设计

点击数:7302 次   录入时间:03-04 11:46:43   整理:http://www.55dianzi.com   载波通信

       系统微控制器采用W77E58,它是中国台湾的华帮电子公司(WinBond)推出的高速、高集成、增强型MCS-51系列高性能单片机,是一个快速、高性能、功能丰富、高集成度的8位8051兼容微控制器,适合各种智能控制系统开发。SC1128的第28脚为电路二分之一主晶振输出(其峰-峰值约为4V ),近似正弦波,该系统中主晶振为16MHz,且单片机晶振由28脚引入,即单片机晶振频率8MHz;32脚为电压监测端,该端需接5kΩ上拉电阻与5V电源相接;33脚为看门狗输入端,正常工作时应该在768ms内产生一次高低电位变化;34脚为看门狗输出端,与33脚配合,正常时输出低电平,否则输出1/3占空比的复位脉冲;35脚为电源报警输出端,与32脚电源监测输入端配合使用,当电源监测输入端监测到的电源信号低于监测值时,输出为低电平。当电源监测输入端监测到的电源信号高于监测值时,输出为高电平;36脚为收发控制端,0为接收,1为发射;37脚在发射和接受同步后产生同步脉冲信号,频率随工作主时钟和周波的变化而变化;38脚发送和接收数据;39脚为设置数据及状态的输入输出端;40脚为同步设置时钟输入端,使SC1128芯片与单片机信号同步;41脚为片选输入端,低电平芯片使能,为保证芯片正常工作,在设计中将其接5.1kΩ上拉电阻。数据收发流程如下:发射状态时,单片机将SR端(36脚)置高,SCl128芯片发出同步头(37脚),单片机通过TX端(38脚)同步发送数据;接收状态时,单片机将SR端(36脚)置低,SCl128芯片若接收到数据,则产生同步头,通过TX端(38脚)将数据同步发送到单片机。SC1128与W77E58的连接如图3所示。

                        SC1128与W77E58连接图
                               图3 SC1128与W77E58连接图

       软件结构及SC1128芯片参数设置

       该系统软件流程如图4所示,其中对SC1128芯片参数设置是程序关键部分,直接决定系统 通信 的信号收发过程及通信速率。

      软件流程图
                                          图4 软件流程图

       微控制器对SC1128芯片的设置是通过该芯片CS端(设置片选输入端)、SETCLK(同步设置时钟输入端)和LINE(设置数据及状态的输入/输出端)三端进行的。芯片设置(读或写)采用统一的数据格式,即每次读或写都是由2字节(控制字和数据位)完成的,其格式说明如图5所示。

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        SC1128芯片设置数据格式
                                图5 SC1128芯片设置数据格式

       单片机对电路设置(读或写)时要向电路的CS端给出低电平,再由SETCLK端向电路发出同步脉冲,在同步脉冲的控制下首先向LINE端串行给出8位控制字,即先由高到底分别给出6位(A5~A0)地址,再给出读/写控制位(第七位)和空操作位(第八位);然后再给出8位数据。特别要注意的是LINE端为双向端口,当MCU给出的8位控制字中的第七位(读/写控制位)为0(读操作)时,电路将在SETCLK 的第七个脉冲的下降沿把LINE端由输入状态变为输出状态,因此MCU在对电路进行读操作时一定要在SETCLK的第七个脉冲的下降沿之前将MCU端的输出(与电路的LINE相对应的端子)状态改为输入状态。

       由于控制字的地址A5~A0只有6位,因此可寻址范围是64。SC1128芯片电路内部实际上只有60X8位SRAM,其地址范围000000~111011。另4字节分别是保留寄存器、工作状态寄存器、内部电子表的低8位和高8位。对电路内部60X8位SRAM的读写操作同样是按照图5的格式先给出地址再给出读或写操作位和空操作,最后给出写入SRAM的数据或读出SRAM内的数据。SRAM支持掉电工作方式,若系统出现掉电情况则在芯片VDDT电源端的维持下可以保持SRAM内的数据不丢失。因此可为小型应用系统提供数据暂存,避免系统意外掉电而丢失一些关键数据。其中地址为111101工作状态寄存器的每一位分别控制着电路不同的工作状态,具体格式如图6所示。

                工作状态寄存器数据格式
                                    图6 工作状态寄存器数据格式

       对工作状态寄存器的设置可以得到多种工作状态。如 通信 速率快慢和捕获门限的大小。工作状态寄存器的S1和S0是控制通信速率快慢的,由这两位可以选择不同通信速率值。工作状态寄存器的D4~D0是控制捕获门限设置值的。在使用中可根据通信环境的实际情况来选择不同的捕获门限值以达到比较好的通信效果。在设置捕获门限值时要特别注意与通信速率值的配合,否则将因为设置的捕获门限值过大而出现无法同步的结果。

       通信测试

       实际通信测试系统包括一对结构完全相同的信号发送板和信号接收板,通过220V低压电力线相连,两板连接时零线与零线接,火线与火线接。发送板通过板上按键开关或串行口发送不同控制数据,控制接收板LED显示不同数据或通过串口读出所发送数据。经试验室检测该系统能够实现正确的通信功能。在实际应用中要注意发收双方的通信速率一致,即周波数要一致,另外门限值只对接收一方有意义,门限值的高低将影响到通信的误码率,但并非是门限越高就一定越好。要根椐通信情况和相应的速率适当选择。



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