基于AMBE2000和SC1128的电力线载波对讲机设计

1、基于AMBE2000和SC1128的电力线载波对讲机设计 中文摘要 随着社会的发展， 通信技术也随之在生活中有了大的发展，其中语音信号的电力线载波 传输就是其中之一，但大都以模拟方式传输信号，质量差，抗干扰力小。以新型的语音压缩 编解码解调器AMBE2000和电力载波扩频调制解调芯片SC1128为基础的语音通信设计，就 能克服恶劣电力环境并能把电力载波技术得到充分应用。结合单片机的电路控制，从而实现 电力线载波的对讲。 关键词：A/D转换、语音压缩、电力载波、单片机、对讲机 Based on power line carrier of AMBE2000 and SCI 128 radio de

2、sign EnglishAbstract with the development of society, the communication technology and then in the big in life development, the speech signal transmission of electricity lines carrier is one of them, but mostly to simulation signal transmission way, poor quality, anti-interference force is small. Wi

3、th the new voice compression codec modem AMBE2000 and power carrier spread spectrum demodulation chip SCI 128 based voice communication design, can overcome the bad environment and electric power can carrier technology application fully. Combined with the single chip microcomputer control circuits,

4、so as to realize the power line carrier-current intercom. Key words： A/D conversion% Speech compression Power carrier Single chip microcomputer nterphone 中文摘要1 English Abstract2 第1章绪论3 1.1对讲机前景3 1.2概述4 第2章 总体设计及原理5 2系统总体论证5 2.3工作原理6 第3章 AN4BE2OOO功能概述及压缩包读写原理6 3.1 AMBE-2000槪述7 3. 2语音压缩包数据组成及传输原理9 3.3

5、语音压缩包的发送和接收原理9 第4章SCI 128扩频通信芯片10 4.1 SCI 128芯片的工作原理和封装说明11 4.1.1 SCI 128的内部逻辑框图11 4.1.2 SCI 128芯片引脚图：12 4.1.3 SCI 128的电特性指标（VDD=5V, Ta=：E作环境温度）12 4.4 SCI 128管脚说明13 4.2 SCI 128芯片参数的设置14 4.2.1 MCU对电路的设置（读或写）： 14 4.2.2 MCU 对 SRAM 的读 / 写： 14 4.2.3 MCU对工作状态寄存器读/写： 15 4.2.4 MCU对内置电子表的读写：16 4.3 SCI 128工作时

6、序17 4.3.1 MCU对电路设置的时序示意图17 4.3.2 发射和接收时序： 18 4.4 SCI 128的检测功能19 4.4.1系统监测（看门狗）： 19 4.4.2电源监测：相关引脚POWIN和POWALM19 第5章电力线接口电路的设计20 第6章通信协议20 6. 1 硬件协议20 6.2 软件协议21 第7章系统控制及软件设计21 结论23 致谢错误!未定义书签。 参考文献23 第1章绪论 1.1对讲机前景 在手机非常普及的今天，为什么人们还会选择对讲机呢？存在必合理！与手机相比，对 讲机不受网络的限制，在网络不能覆盖的地方，对讲机可以让你轻松的沟通；另外对讲机提 供了一对一

7、，一对多的通话方式，一按就说，操作十分简单，令沟通更自由，尤其在紧急调 度和集体协作工作的情况下，这些特点是非常重要的。与手机相比，对讲机通话成本低。这 样的特点，让对讲机广泛应用在很多领域。主要应用在公安、民航、运输、水利、铁路、制 造、建筑、服务等行业，用于团体成员间的联络和指挥调度，以提高沟通效率和提高处理突 发事件的快速反应能力。随着对讲机进入民用市场，人们外出旅游、购物也开始越来越多地 使用对讲机。尤其在网络无法覆盖的地方，无线对讲机成为了人们喜爱的通讯工具。 在对讲机技术发展的30多年历史中，模拟技术应用已经非常成熟，关键器件已很可靠, 早在20年前，国外就有人将数字技术引入对讲机

8、行业，数字对讲机不仅能实现模拟对讲机基 本业务：单呼.组呼等功能，还具有调度台核查呼叫、区域选择、接入优先、优先呼叫、迟 后进入、侦听、动态重组、监听等补充业务。也就是说，数字集群对讲机可提供更丰富的业 务种类、更好的业务质量、更好的保密特性、更好的连接性和更高的频谱效率。对讲机的主 要包括家庭无线服务(FRS)对讲机，个人移动无线(PMR)对讲机以及陆基移动无线(LMR)对讲 机。U前，各厂家已经很努力地想办法提高产品通讯质量，降低干扰，开发多功能产品，如: 防水、防震功能，集成收音机和GPS功能等等。摩托罗拉公司的GP2000釆用了符合人体工 程学原理的设计，具有很高的性能价格比；有可编程

9、键和容易使用的浏览键；具备降噪增音 的功能；99个信道；平均电池寿命为8小时，从国内外研究局势看出，对讲机已从单一的通 话功能，变成了能和手机媲美的产品，而人们追求个性化的影子已在对讲机上演。 1.2概述 在当今信息技术高度发展的时代，多媒体信息已经成为人们表达消息的主要手段，其中 数字音频的产生、存储和传输更是一种普遍采用的方式，伴随而来的对讲系统更是应用广泛。 为了能够将实时性强、数据容量大的数字语音可靠、有效地传递到千家万户，信道的选择乂 是一个非常重要的环节。在各种通信信道中，由电力线组成的电力网是一个近乎天然、入户 准确率极高的物理网络。 语音信号的低压电力线载波传输已经有了广泛的应

10、用，但均是以模拟方式来传输信号的, 其通信质量不高，抗干扰能力差。然而以数字方式来传输语音信号，则对语音编码的波特率 有着较高的要求，因为当前电力载波芯片的波特率均在儿kbps左右，因此常规的语音编码都 不能满足其要求，故只能采用先进的语音压缩编码以降低数字语音的波特率，才能实现以数字 的方式来对语音信号进行电力线载波传输。U前高压缩率的语音编码有各种形式，其波特率在 2kbps32 kbps之间，采用线性预测编码(LPC)可以实现20kbps,其语音质量的MOS值大约 为2.5(标准PCM为4.3)。电力载波芯片的波特率一般都比较低,口前较高的电力载波芯片， 采用了先进的数字信号处理技术和扩

11、频通信技术，其可幕工作的数据波特率可以在209. 6kbps之间山用户设定。在整个系统的设计当中，最重要的环节就是数字语音信号的电力线 载波传输部分，其性能的好坏直接决定了对讲机通信的可实现与否。在实现的过程中，需要 对两个重要的问题加以解决，其一：语音信号必须有较低的波特率，并且可以打包发送和接 受。其II的是可以满足电力线带宽小，传输芯片低波特率的要求，还可以利用时分复用原理 实现全双工对讲通信；其二：选择具有较高波特率、内置了信号处理电路、釆用扩频通信技 术以及可以进行半双工通信的电力线载波芯片。其訂的是在电力线信道强噪声的影响下还可 以保障数据传输的可靠性和有效性。 本设计将介绍一种山

12、语音压缩编解码芯片AMBE2000和专用的低压电力线载波芯片 SCI 128为主要部分所构成的点对点语音对讲系统。该系统具有模拟输入输出、数字扩频调 制传输、电力线半双工传输、直接电力线连接等特点，可以很方便地在各类数字语音通信系 统中加以使用。 第2章 总体设计及原理 2.1系统总体论证 在本次设计过程中，主要设计电力载波数字对讲系统，基于恶劣电力网环境的低压电力 载波技术得到充分的应用，同时应用单片机进行人机交互的控制。通过加以技术改进实现广 播通信、远程调度等应用。 首先在进行点对点半双工通信和广播通信时，通过麦克风输入语音信号，而在此过程中 首先经过RC滤波电路，经过滤波以后，送入AD

13、73311芯片，而此芯片集抽样、量化、编码于 一身，将模拟信号转换成二进制数字编码，山于二进制数字编码位数较多，其必须进行压缩, 则此过程最理想的电路结构就是釆用新型语音压缩编解码器，既AMBE2000。而山AMBE2000 和AD733U构成的语音采样，压缩，解压缩实用电路是整个设计方案中最佳的组合。其中 AD73311是ADI公司的一种声码器芯片，将A/D转换和D/A转换集于一身，而用AD73311 来构成电路设计的釆样和模数转换及数模转换，而它的釆样速率可以达到32KHZ。16位采样 数据，且具有较好的声音质量，再配合AMBE2000使用过程中可取得良好的效果，还可以通过 软件对AMBE

14、2000和AD73311进行重新设置，因此在本设计中使用AMBE2000和AD73311 的结合，将使语音采样压缩.解压缩的过程十分方便，使用十分灵活。在完成对模拟信号的采 样.压缩.解压缩的过程以后，AMBE2000将数据送到单片机8051中。 模拟 语音 发送 与接 受 A/D 和 D/A 转 换 单 片 机 控 制1 A 控 制2 V V 语音 压缩 解压 缩 力调解 电线 线接口 2-1系统组成 但在上述设计过程中对提出的两种方案进行比较分析，其主要区别在于A/D转换和D/A转 换及片外数据存储器的不同。就其分析结果如下：在方案一中对语音转换采用A/D转换芯片, 同时对对方送来的数字信

15、号进行D/A转换芯片，采用两块芯片。在将信号转换完成后，通过 芯片AMBE2000的压缩及解压缩送入单片机AT89C51,在经片外数据存储器的暂时存放，等待下 一级AT89C51的响应，当AT89C51响应后，将数据从片外数据存储器中取出，再送给输出通道。 而在方案二中，重点克服了方案一的缺陷，采用了比较好的芯片，尤其在A/D和D/A转换过程 中，釆用了一个芯片AD73311, AD73311最大的优点在于将A/D、D/A转换集于一身，使其在实 际中对硬件电路的要求降低了，而且也在成本上有很大的优势，所以在A/D、D/A的转换过程 中系统设计采用芯片AD7331K 对于方案一中采用两块片外数据

16、存储器，其带来的后果与采用A/D.D/A两块芯片是一样 的。所以方案二也采用一块芯片，双口 RAM,这样不但给硬件部分带来很多方便，而且给软 件方面尤其是单片机识别地址过程中更是方便。这样通过对上述两种方案的论证分析，采用 第二种方案是最佳的。 2.3工作原理 模拟的语音信号经过A/D转换后变成数字信号，经AD73311送到AMBE2000。而 AMBE2000将送过来的二进制数字信号经过采样、压缩成数据包的形式后，送8051P2.2 口同 时山十六分频器分频后将CLK信号送向RXD端，当单片机1接收到信号后，通过软件识别。 并曲双口 RAM将其数据存储后等待下单片机2的响应，在完成这些后，采

17、用异步串行通信 方式3与扩频通信芯片SCI 128进行半双工通信，再送到电力接口电路，经过耦合、放大、 滤波送至低压电力线上，而在此耦合过程中，发送和接收共用一个耦合变压器。由于 AMBE2000每20ms产生一个数据包，用1ms发,9ms收。其对方也是一样，所以在下一个数 据包产生的过程中将会实现一次半双工通信。再经上述的相反过程经AMBE2000的解码，还 原出二进制数字信号，再经AD73311的数模转换并将转换成模拟的语音信号，通过放大后经 扬声器播出。既可实现所有用户的点对点的通信和广播通信。 第3章AMBE2000功能概述及压缩包读写原理 3.1 AMBE-2000 概述 AMBE-

18、2000 DVSI （Digital Voice System Inc.）公司推出的单片声码器芯片，该芯片 采用改进的多带激励（MBE）算法，能实现可变速率低比特率、高语音音质的语音压缩编码。 本设计基于AMBE-2000,iSII*并实现了一种基于AMBE-2000的语音系统，本语音系统的主 要作用是实现数字话音与模拟话音的相互转换并处理话音数据的编解码，降低话音数据的传 输速率，提高系统的频率资源利用率，此外须满足信息系统的接口要求，整个语音系统的原 理框图见下图。 E 1系统框图 利用该芯片能进行全双工的圧缩和解压,且压缩率可在2kbps9. 6kbps范圉内调节，同时 具有FEC （前

19、向纠错）、VAD（语音激活检测）和DTMF信号检测等功能,从而可实现以极高的 压缩率提供高品质的语音质量其可广泛应用于卫星通信、短波、微波通信和保密通信等场合, 具有很高的实用价值，AMBE-2000的功能与特点如下。 （1）速率多，语音音质高:具有 2.0k. 2.4k. 3.6k. 4.0k、4.8k、6.4k、8.0k 和 9.6kbps 八种圧缩速率。当速率在4.0kbps以上时，可得到接近长途电话的话音质量；当速率为2.0kbps 时，仍然具有较高的可懂度和自然度。 （2）可变速的FEC功能：可根据信道情况，灵活地选择FEC的速率。语音和FEC的速 率选择既可以通过硬件管脚设置，也可

20、通过软件方式设置。 （3）芯片内集成卷积编码器和Viterbi译码器。 （4）低功耗、低复杂度。 （5）能产生和识别双音多频（DTMF）信号。 （6）具有语音激活检测（Voice Activity Detection）功能、回波抵消（Echo Cancelling） 功能和舒适噪声（Comfortable Noise）产生功能等。 （7）$行信道接口可设置为主动和被动方式，传输数据可设置成帧结构或非帧结构。 在简易模型中，AMBE-2000被看作两个分离原件，编码器和解码器。编码器接收语 音量化信息并以所期望的速率将斥缩数据流输出信道。相反地，解码器接收信道圧缩数据流, 合成语音量化信息。对A

21、MBE-2000编/解码器接口的时间控制是完全异步的。通常语音接口 所接的是A/D、D/A芯片。输入输出语音数据流必须是相同的。格式（16-bit线性、8-bit A 律，或8-bitp律）。本系统采用AMBE-2000并且A/D-D/A芯片釆用16-bit线性采样的AD73 311就是为了与原先设讣的一套基于AMBE-1000的话音系统保持兼容性。基于AMBE-1000旧式语音系统使用了体积过大，功耗较高的16bit线性的A/D、D/A芯片TI32044,并且采用 了一系列同样缺点的外圉芯片，不适用于低功耗，小体积的发展趋势。 管脚 功 能 RATE_SEL4 0 用于选择编码速率和FEC速

22、率 CHANN_SEL 1 0 选择信道接口方式（主动、被动、帧结构、非帧结构等） CHAN_RX_DATA, CHAN_TX_DATA, CHAN_RX_CLK, CHAN_TX_CLK, CHAN_RX_STRB, CHAN_TX_STRB 串行信道接口引脚，分别为信道接收和发送数据、接收时钟 和发送时钟、接收和发送帧同步脉冲 CODEC_SEL1 0 A/D接口方式选择（如16s线性量化、A率或卩率量化等） CODEC_RX_DATA, CODEC_TX_DATA, CODEC_RX_CLK, CODEC_TX_CLK, CODEC_RX_STRB, CODEC_TX_STRB 与A/D

23、芯片的接口引脚，分别是数据接收和数据发送、接收 时钟和发送时钟、接收和发送帧同步信号 EPR 在芯片复位后，该引脚有一个跳沿产生，表示第1个编码帧 已准备好，一帧将在20ms后产生 ECHOCAN_EN 回波抵消使能，高电平有效| VAD_EN VAD使能，高电平有效 SLEEP_EN 标准睡眠方式使能，高电平有效 X2/CLKIN 时钟输入(16.384MHz) RESETN 复位，低电平有效 图21AMBE-2000主要管脚功能 3- 2语音压缩包数据组成及传输原理 AMBE2000每20ms所产生的24个字的圧缩数据包山两部分组成。第一部分是格式字, 共有12个字，即192bit数据，当

24、压缩率等其他设置确定以后，在收发端编解码的格式字是相同 的;第二部分是数据字，共有12个字，也即192bit数据，压缩率不同其中的有效数据位是不同的, 当选择最低语音速率2. 0kbps时，真正的有效数据位只有后40位，其余均为0码；因此，在实际通 信过程中只需传输有效数据位，在接收端解压缩时，用单片机补齐与发送端相同的格式字剩余 的全0数据位，然后再将所组成的24个字送入AMBE2000解码端，即可正常解压缩。这样可 以节省系统带宽，尤其在电力线信道传输时，其作用更是明显。具体传输原理如图3所示。 3. 3语音压缩包的发送和接收原理 发送过程:来自麦克风的模拟语音信号，经过放大、滤波之后送入

25、AD73311芯片（连接如 图4）转换成16 X32kbps的数字语音信号，然后送入AMBE2000芯片进行压缩打包，每20ms 产生一个山12个格式字和12个数据字所组成的压缩语音数据包，此24个字的数据包山单片 机（1）的RXD 口以同步串行方式高速读岀并送入DS1609双口RAM的发送区加以存储。 为保障信号传输的实时性和系统的可开发性，压缩语音数据包向电力载波芯片的传输用另一 块单片机完成。用单片机（2）控制半双工电力载波芯片处于发送状态,同时通过并行I/O 口对 双口RAM中的数据进行串行低速读岀，此时只读有效数据字,并把读出数据送入SC1128芯片 的数据收发端加以扩频调制，已调信

26、号再经过电力线接口耦合至低压电力线上，半数据发送完 毕之后，再山单片机（2）将电力载波芯片切换到接收状态,从而完成了整个语音信号的发送过 程。接收过程:来自电力线的已调信号，经过电力线接口电路的耦合之后送入SC1128芯片的解 调信号输入端加以解调，输岀的压缩语音数据字山单片机（2）的并行I/O 口吊行读入DS1609 双口RAM的接收区加以存储，同时再潍其添加12个格式字和剩余的数据字从而组成一个完 整的圧缩数据包，然后山单片机（1）将棋从RXD 口读出并送入AMBE2000进行解压缩，得到 的标准数字语音再送入AD73311的解码输入端进行数模转换，最后再将模拟语音信号送入接 收通道，经扬

27、声器转换成声波信号输出，从而完成了整个语音信号的接收过程。压缩语音数据 包存取过程如图3 AD73311 图2 芯片棲口电珞 在信号的发送和接收过程中，最重要的应该是压缩数据包的传输时间要求。为了实现时分 双工（TDD）和正确的解压缩，从AMBE2000输出的压缩数据包传递到对方AMBE2000的整 个时间不能超过10ms ,因而，对两个单片机的两次数据的存取都有严格的时间要求，即通信波 特率不能太小，应该尽量让单片机（1）能在最短的时间取出压缩语音数据包，这样就可以保证 单片机（2）在剩余时间传输压缩包所需的通信波特率能满足电力载波芯片的要求。对SC1128 芯片的接收和发送转换也要两端能分

28、时交替，否则会发生信道中信号的碰撞,造成通信失败，这 一点由控制电路通过软件来实现。另外AM2BE2000的工作时序由四位二进制同步计数器分 频得到，压缩包的存取时序由单片机（1）的同步串行口TXD端得到。 第4章SC1128扩频通信芯片 SC1128芯片是面向电力线载波通信市场而开发研制的专用扩频调制/解调器电路。山 于釆用了直接序列扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术，因此该电路应用在电 力线通信方面具有较强的抗干扰及抗衰减性能。SC1128芯片内部集成了扩频/解扩、调制 /解调、D/A和A/D转换、内置电子表、输出驱动、输入信号放大、看门狗、工作电压检测 以及与单片机（MCU）$

29、 口通信等功能。该芯片在小型多功能应用系统中可以起到降低系统成 本并提高系统功能的作用。 SC1128芯片是釆用CMOS技术设计的数模混合电路。其功能特点： 直接序列扩频技术，抗干扰能力强； 发射信号分为两种形式输出：一种是经D/A转换器后正弦缓冲器输出，谐波成份少； 另一种以高压开漏缓冲器输出，应用成本低； 输入信号放大器，对输入信号进行前置放大； 10 内置看门狗电路，监视系统程序的工作状态； 内置电压监测器，监视电源电压的变化，并及时向系统发出报警信号； 内置电子表电路（24小时制），满足对不同时间段记费率的要求（支持掉电工作）; 内置串行半双工同步传输通信接口，方便与MCU之间的控制命

30、令和数据交换； 63位扩频码，数据速率典型值为5. 75Kbps； 捕获门限值从2006290山软件设定； 内置64 X 8 SRAM存储器（支持掉电工作），为系统提供数据暂存； 提供QFP-44线封装形式（LQFP-44PIN）； 单+5伏电压工作； 4.1 SC1128芯片的工作原理和封装说明 4.1.1 SC1128的内部逻辑框图 (43) (25) (29)(6) (10) (22) SEMD (24) SITO (23) CAP (11) FIJOUT GO) FEKK (26) 图41 SC1128的内部逻辑框图 11 4.1.2 SC1128芯片引脚图: 图4-2 SCI 128

31、芯片引脚图 -I I I 1 I 1 I I 1 H 11 n 1 n Hi _11 I i-i HA riL _nh rl-L ri-ik 4.1.3 SC1128的电特性指标（VDD=5V, Ta二工作环境温度） 名称 符号 条件 -20WTaW85C) 规范值 单位 最小 最大 输出高电平 VOH Ioh=-20 u A Vih =3.15 Vil=0.8V 4.8 - loH=-4.0mA Vih =3.15 Vil=0.8V 4.2 - 输出低电平 Vol Ioh=20 u A Vih =3.15 Vil=0.8V - 0.2 V loH=4.0mA Vih =3.15 Vil=0.

32、8V - 0.45 输入高电平 VlH Vout=0.45V 或 4.2V 3.15 - 输入低电平 VlL Vout=0.45V 或 4.2V - 0.8 输入漏电流 II Vi=Vdd 或 GND - 2.0 静态电源电流 2 Iddt 电子表工作电流 5 50 nA 输出驱动电流 Idrv SINOUT输出端 5 15 MA 静态电源电流 1 Idd Vi=Vdd或 GND, lo10 u A 3 10 输入电容 CM Ta =25 C - 10 PF 输出电容 Co1) - 10 工作频率 Ft 外接晶体 8 36 MHz 4.1.4 SC1128管脚说明 序 符号 简单说明 1 CP

33、32 内置电子表晶体振荡器输入端（32768HZ） 2 NC 无连接。在使用中要保持浮空状态。 6 GND 数据地 r NC 无连接。在使用中要保持浮空状态。 10 GNDA 模拟地 11 CAP 模拟滤波电容 12 v- 一级放大器输入V+端 13 v 一级放大器输入V-端 14 VOUT 级放大器VOUT输出端 15 Vil 二级放大器输入端 16 V01 一级放大器输出端 17 Vi2 三级放大器输入端 18 V02 三级放大器输出端 19 VCMPIN 过零比较输入端 20 FIROUT 滤波输出 21 VDDA 模拟电源 22 GNDP 发射输出驱动器地 23 SINOUT 发射输出

34、（正弦） 24 SEND 发射输岀（数字）。高压开漏输出。 25 VDDP 发射输出驱动器电源 26 FIRIN 滤波输入 27 CP6M 1/4工作主时钟输出 28 CP12M 1/2工作主时钟输岀 29 VDD 数字电源 30 CPOUT 电路工作主时钟晶体振荡器输出端 31 CP 电路工作主时钟晶体振荡器输入端 32 POWIN 电源监测输入端。 33 SPLDOG 看门狗输入端。当大于768mS此端无高低变化输入，则 DOGOUT端输出1/3占空比的复位脉冲（256mS高,768mS 低）。出1/3占空比的复位脉冲（256mS高,768mS低）。 34 DOGOUT 看门狗输出端，与S

35、PLDOG端输入配合，正常时，输出为低 电平。否则，输岀1/3占空比的复位脉冲。 35 POWALM 电源报警输出端。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 SR 发射/接收控制端。0为接收，1为发射。 37 SYN 发射/接收同步端。发射或接收同步后产生同步脉冲。 13 38 TX 发射/接收数据端（双向端口） 39 LINE 设置数据及状态的输入/输出端（双向端口） 40 SETCLK 同步设置时钟输入端（MCU对本电路设置） 41 CS 设置片选输入端（MCU对本电路设置） 42 NC 无连接。在

36、使用中要保持浮空状态。 43 VDDT 内置电子表电源输入端 44 CP320UT 内置电子表晶体振荡器输出端（32768HZ） 4.2 SC1128芯片参数的设置 4.2.1 MCU对电路的设置（读或写）: MCU对SCU28芯片的设置是通过CS, SETCLK和LINE三端进行的。其中CS为片选输入端, SETCLK为设置时钟输入端，LIE为吊行数据输入或输出端（双向端口）。 HCU对SCI 128芯片的设置（读或写）是统一的数据格式即每次读或写都是由两个字节（控 制字和数据位）完成的，其格式说明如图1一3： | A5A4A3A2AONOP：| D7# D6D5.| D4：| D3# D2

37、D 诃 Dg L 地址 匸 V 数据 D7DQ. 1空操作+ 读（0）/写（1） 图4一3 MCU电路的设置示意图 MCU对电路设置（读或写）时要向电路的CS端给出低电平，再向电路发出同步脉冲SETCLK, 在同步脉冲的控制下首先向LIE端串行给出8位控制字，即先山高到底分别给出六位（A5 AO）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位控制字中的笫七位（读/写控制 位）为0 （读操作）时，电路将在SETCLK的第七个脉冲的下跳沿把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

38、SETCLK的笫七个脉冲的下跳沿之前将 HCU端的输出（与电路的LINE相对应的端子）状态改为输入状态。 4.2.2 MCU 对 SRAM 的读 / 写： 山于控制字的地址A3AO只有六位，因此可寻址范圉是64。电路内部实际上只有60X8 位SRAM,其地址范RI 000000111011。另四个字节分别是保留寄存器、工作状态寄存器、内 部电子表的低八位和高八位。因此，对电路内部60X8位SRAM的读写操作同样是按照图2的 14 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VDDT电源端的维持下可

39、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突然掉电而丢失一些关键数 据。 4.2.3 MCLJ对工作状态寄存器读/写： 工作状态寄存器（地址：111101）的每一位分别控制着电路不同的工作状态，具体格式 如图1 4： S1 so D4 D3 D2 D1 DO 捕获门限值设置 保留位 周波选择周波选择 图4-4工作状态寄存器示意图 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，山这两位可以选择三种通信速率值。见 下表2： 15 表2通信速率的设置 S1 so 通信速率（PN码63位） 周

40、波 0 0 6K 单周波 0 1 3K 双周波 1 0 1. 5K 四周波 工作状态寄存器的D4DO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。 捕获门限值共有32个基本数值可以选择，捕获门限设置值与捕获门限的具体对应的数值 见下表： 表3捕获门限设置值（D4DO） 设置值（D4 D0） 门限数值（十进制） 设置值（D4DO） 门限数值（十进 制） 00000 (00H) 200 10000 (10H) 450 00001 (01H)

41、 256 10001 (UH) 550 00010 (02H) 290 10010 (12H) 660 00011 (03H) 360 10011 (13H) 750 00100 (04H) 396 10100 (14H) 890 00101 (05H) 496 10101 (15H) 1128 00110 (06H) 596 10110 (16H) 1300 00111 (07H) 710 10111 (17H) 1490 01000 (08H) 793 11000 (18H) 1780 01001 (09H) 992 11001 (19H) 2180 01010 (OAH) 1190 11

42、010 (1AH) 2680 01011 (OBH) 1400 11011 (1BH) 3100 01100 (OCH) 1580 11100 (1CH) 3710 01101 (ODH) 1980 11101 (1DH) 4510 OHIO (OEH) 2380 11110 (1EH) 5320 01111 (OFH) 2850 mil (1FH) 6290 表4内部寄存器地址表（A5A0） 地址（A5A0） 说明 000000111011 SRAM 160字节 111100 保留位 111101 状态寄存器 111110 电子表低八位 111111 电子表高八位 424 MCU对内置电子表

43、的读写： 内置电子表分为低八位和高八位（地址：111110和111111）,电子表是24小时制式。HCI； 16可以分别对电子表的高八位和低八位进行读写。特别需要注意的是写入电子表的数值是以两 秒为增量值计时的。写入电子表的最大数值是24小时，换算成秒就是24小时=86400秒， 86400秒/ 2二43200就是写入电子表的最大数值（在电子表内43200代表24小时）。 例如要给电子表设置时间为一小时十分，必须先将一小时十分换算为秒即1： 10二4200 秒然后将4200秒除2得到2100数值，再将2100换成二进制：00001000（高八位）和00110100 （低八位），最后III MC

44、U分别将其写入电子表。从电子表内读出的数值也要经过反向计算得到 实际的时间值。 例如从电子表内读出的数值是10101000 （高八位）和10111111 （低八位），换算成十进 制等于43199,再将43199乘2得到86398,再将86398换算成24小时制就得到23小时59 分58秒。 需要注意的是写入电子表的数值不能大于24小时即43200 （十进制）或A8C0 （十六进制） 或10101000 （高八位）和11000000 （低八位），当写入的数值大于24小时电路内部将把此无 效值作为零来处理，即电子表将从零点时刻开始走时。 4.3 SC1128工作时序 4.3.1MCU对电路设置的时

45、序示意图 MCU对电路的设置是通过CS, SETCLK和LINE三端进行的。其中CS为片选输入端，SETCLK 为设置同步时钟输入端，LINE为串行数据输入或输出端（双向端口）。MCU对电路的读写时序 如图1-5： MCU对电路的写时序, 1II UNER 金 V A4- A3 A2d Ah 读写控制位门 串行写入的八位数据卩 UNE直处于输入状态 图4 5MCU对电路的写时序（波形图） IMCU对邑路的读时序 时加丁i_pmmi_f_|LrLn_n_n_n_njL t : : : L】NE+ 出，卩卩可云卩? 读写缶血卜 平可可陋 D3 何-何?何 LINE端转换为输出- 串行读出的数据口

46、图46 MCU对电路的读时序（波形图） 注释1：电路的LINE端为双向端口，当HCU给出的8位控制字中的第七位（读/写控制 位）为0 （读操作）时，电路在SETCLK的第七位下跳沿将把LINE端由输入状态变为输出状 态，因此在MCU对电路进行读操作时一定要在第七位的下跳沿之前将MCU输出端（对应电路 的LINE端子）改为输入状态，否则将出现MCU与LIE端输出冲突。 注释2：当MCU对电路进行输入操作（写入控制字或写入数据）时，MCU对电路的LINE 端给出的数据是在SETCLK的下跳沿变化，电路在SETCLK的上跳沿将数据读入并锁存，具体 时序见图4中MCU对电路的写时序波形图。而当MCU对

47、电路进行读操作（读出数据）时，电 路在SETCLK的上跳沿将数据输出到LIE端，MCU应在SETCLK的下跳沿将读取数据。具体时 序见图4中MCU对电路的读时序波形图。 4.3.2发射和接收时序: 发射或接收数据是通过SR （发射/接收控制端一第36脚）、TX （发射/接收数据端一第 38脚）和SYY （发射/接收同步脉冲端一第37脚）三个端进行的。SR二0电路处与接收状态, SR二1电路处与发射状态。 发射状态：当SR二1,发射/接收同步脉冲端SYN（第37脚）输出同步脉冲。当电路处于发 射状态时，电路内部在SYN的上跳沿对TX（第38脚）端输入的数据进行锁存，所以外部HCU 应当在SYN的

48、上跳沿保持TX端的数据不变化而在SYN的下跳沿可以给出发射的数据。具体时 序见下图17： 接收状态：当SR二0,电路处于接收态，SYN（第37脚）端不会立刻输出同步脉冲，只有 当电路接收到的数据与本电路“同步”之后，SY端才能输出同步脉冲。SY端输出上跳沿时 接收数据从TX（第38脚）端锁存输出，并一直保持到下一个上跳沿，因此MCU应在SY?（同步 脉冲的下跳沿之后从TX端读岀数据。具体时序见图1一8。在图18中，当SR刚为低电平 时，SYN输出为低电平。 SY14P D4/ 格节 接收Ik缩包存储区 m R 收位 接志 -J-/ 格节 第7章系统控制及软件设计 8051单片机通常有两种封装：一种是双列直插式封装，一种是方型封装。本系统8051 21 单片机采用双列直插式40引脚封装结构，其引脚按功能共可分为端口线、电源线和控制线三 类。 P1.0 l_ Pl. 1 匚 Pl. 2 匸 Pl. 3 匚