摘要：本文用89C2051單片機和MAX488為主要芯片構(gòu)成的數(shù)字式變頻器參數(shù)面板表，成功地解決了在不同通訊協(xié)議接口間進行通訊的問題，讀取了ABB公司的ACS140和ACS400系列變頻器的運行頻率，運行電流、輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率，并將其按相應(yīng)的格式顯示出來，克服了傳統(tǒng)模擬顯示儀表的非線性，且轉(zhuǎn)換精度不受溫度影響，顯示內(nèi)容靈活，價格低廉。
　　關(guān)鍵詞：單片機，通訊口，讀取變頻器參數(shù)，面板表
　　ABSTRACT:Usingmicrocontroller,thepanelmeterreadthefrquencyconverter’sparametersthroughit’sRS485communicationport,conqueringthenonlinearoftheclassicalanalogmeter,anditisnotsensitivetothetempreture,showingcontentsisalternativeanditischeaper.
　　KEYWORD:microcontrollercommunicationporttogettheparametersoffrquencyconverterpanelmeter.
　　1、前言
　　隨著電力電子技術(shù)和微處理器技術(shù)的發(fā)展，變頻器在工業(yè)驅(qū)動領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，它的輔助功能也越來越強。在工業(yè)應(yīng)用中，為了保護變頻器，一般都將其安裝在控制柜內(nèi)，這使得通過面板觀察參數(shù)和運行狀態(tài)很不方便，雖然有的變頻器配置了適配電纜，使面板可以遠(yuǎn)離變頻器，但適配電纜的價格都很高，且大多數(shù)變頻器的面板在某一時刻只能顯示變頻器的一個參數(shù)。
　　現(xiàn)在，變頻器的控制方式除端子控制、面板控制外，普遍增加了通訊控制方式。通訊接口已經(jīng)成為變頻器的標(biāo)準(zhǔn)配置。通過通訊接口，不但可以控制變頻器的運行，還可以讀取變頻器的運行參數(shù)。當(dāng)變頻器由面板或端子控制運行時，通訊接口處于閑置狀態(tài)。為此，作者設(shè)計出一種應(yīng)用AT89C2051單片機，通過讀取變頻器通訊口參數(shù)的數(shù)字式面板表，它可以讀取變頻器的所有參數(shù)并將其按一定的格式顯示出來，且價格低廉。
　　2、硬件設(shè)計
　　2、1AT89C2051概述
　　AT89C2051是ATMEL公司推出的一種小型單片機，采用Flash存儲技術(shù)，片內(nèi)集成了2K的E2ROM，20腳封裝，其軟、硬件與MCS-51完全兼容，工作電壓為2.7V~6V，內(nèi)部構(gòu)造了一個模擬信號比較器，其輸入端連接到P1.0和P1.1，比較結(jié)果存于P3.7對應(yīng)的寄存器，（P3.7在2051外部無引腳），它只有8031單片機的P0口和P3口，不能對ROM和RAM進行擴展，該型號的單片機只能應(yīng)用在小型系統(tǒng)中。
　　2、2引腳及功能說明
　　圖1是AT89C2051的引腳圖，圖2是內(nèi)部比較器的原理圖。
　　 P1.0~P1.7準(zhǔn)雙向端口
　　 P3.0，P3.1串行通訊功能
　　 P3.2，P3.3中斷輸入功能
　　 P3.4，P3.5定時器輸入功能
　　 P3.7寄存器（P3.7在2051外無引腳）
　　 Vcc工作電源輸入端，為2.7—6V

　　2、3單片機與變頻器通訊接口的處理
　　參數(shù)表是通過變頻器的通訊端口讀取變頻器得參數(shù)的。用單片機的串行口與變頻器通訊需要解決通訊信號轉(zhuǎn)換的問題，因為變頻器的通訊接口一般為RS485協(xié)議，必須經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換才能實現(xiàn)單片機與變頻器的通訊。采用MAX488芯片解決這問題，它可以將RS485信號和單片機串行口發(fā)送的
　　信號進行雙向轉(zhuǎn)換。圖3是用MAX488的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和用它進行信號轉(zhuǎn)換的電路原理圖。左圖為MAX488的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從圖中可以看出，8、7腳分別為接收RS485信號的同相和反相端，若UA-UB>200mV，則RO輸出高電平，若UB-UA>200mV，RO輸出低電平，高低電平所對應(yīng)的電壓值由VCC的電壓決定，RO的電位以GND為參考點；當(dāng)DI為高電平時，UY>UZ，反之UY　　讀取的參數(shù)最終要送到顯示器上顯示，為了節(jié)省單片機的硬件資源，采用串行方式將要顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示部分，然后再由74LS164將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)輸出給4個8段數(shù)碼管。采用這種方式顯示，用單片機的兩個引腳即可完成多個參數(shù)乃至多個變頻器的參數(shù)的顯示，這種方式的確定是數(shù)據(jù)的更新速度較慢，但這對面板顯示儀表的顯示效果不會造成多大影響
　

　　3、軟件的設(shè)計
　　單片機程序采用MCS-51匯編語言編寫，圖4是單片機的軟件流程圖。由于變頻器的通訊協(xié)議是公開的，現(xiàn)以ABB公司的ACS140和ACS400系列為例進行說明。其讀參數(shù)的命令串由以下幾部分組成：變頻器地址、命令代碼、所讀第一個參數(shù)的地址、CRC校驗和，所有代碼都以16進制數(shù)表示。例如代碼串010300660004A416，01表示變頻器的地址，03表示讀參數(shù)命令、0066表示第102個參數(shù)（運行頻率）的代碼，0004表示連續(xù)讀取參數(shù)的個數(shù)，A416為CRC校驗和，
　　
　　

　　其中A4是低字節(jié)，CRC校驗和的計算非常復(fù)雜，文獻[1]中有詳細(xì)的描述。當(dāng)單片機按順序?qū)⒃摯�碼串發(fā)送到變頻器后，若數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中沒有發(fā)生錯誤，變頻器在大約200mS的時間內(nèi)將向單片機發(fā)送代碼串：010308fHfLIHILTHTLPHPLCRCLCRCH，其中0103的含義與發(fā)送串的相同，08表示變頻器發(fā)送的參數(shù)共占8個字節(jié)（由前向后分別是頻率、電流、轉(zhuǎn)矩和功率，各占2個字節(jié)），單片機在讀取這些數(shù)據(jù)后，將前11個字節(jié)的16進制數(shù)按規(guī)定的格式求出其校驗和的值，并與接收來的校驗和相比較，若二者相等說明數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中沒有發(fā)生錯誤，即接收的數(shù)據(jù)正確，然后將參數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼的形式并將其譯碼顯示。
　　4、實際問題的解決
　　由于變頻器工作時其輸入電流非正弦，從而產(chǎn)生大量的高次諧波，這些諧波可能對通訊產(chǎn)生干擾，同時工業(yè)現(xiàn)場大量使用接觸器，其通斷也會產(chǎn)生很強的干擾信號，這些干擾使數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中發(fā)生改變，為了防止產(chǎn)生誤動作，變頻器也將接收到的數(shù)據(jù)求校驗和，若求得的校驗和與接收到的校驗和不同，變頻器將不作任何相應(yīng)，而單片機在發(fā)送完數(shù)據(jù)后處于等待接收狀態(tài)，為了防止單片機無期限地等待，規(guī)定單片機在發(fā)送完命令后，若200mS內(nèi)仍沒有接收到所有參數(shù)，將重新發(fā)送讀參數(shù)命令串。
　　為了使參數(shù)表能夠根據(jù)不同的要求而顯示不同的參數(shù)，在硬件電路中加一個撥碼開關(guān)，單片機將根據(jù)撥碼開關(guān)的狀態(tài)讀取并顯示不同的參數(shù)，對有些變頻器可以用一個命令串讀取連續(xù)幾個參數(shù)（如ABB公司的產(chǎn)品），單片機可以將所有有用的參數(shù)都讀出來，再由撥碼開關(guān)的狀態(tài)決定所要顯示的參數(shù)，也可以增加數(shù)碼管的數(shù)量，將所有感興趣的參數(shù)都顯示出來。用一個單片機也可以讀取多臺變頻器的參數(shù)，所有被讀取參數(shù)的變頻器可以有不同的通訊波特率和數(shù)據(jù)格式，但是它們的地址必須唯一。
　　5、結(jié)束語
　　作者用89C2051單片機和MAX488成功地讀取了ABB公司的ACS140和ACS400系列變頻器的運行頻率，運行電流、輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率，并將其按相應(yīng)的格式顯示出來。用這種方法也可以讀取其它品牌變頻器或直流驅(qū)動器的參數(shù)。用這種方法研制的變頻器參數(shù)表在國內(nèi)尚無相關(guān)報道，所研制出的參數(shù)表，沒有非線性誤差，精度不受環(huán)境溫度的影響，顯示內(nèi)容靈活，使用方便且成本較低。
　　參考文獻
　　1． 王衛(wèi)海89C2051單片機[J].《國外電子元器件》1995年第5期
　　2．ABBAutomationAcs140/400Modbus通訊協(xié)議98.11
　　應(yīng)用89C2051設(shè)計變頻器專用面板表
　　潘傳勇王崇斌
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