工作频率可动态调整的单片机系统设计

文章摘要：3 系统频率改变对RS232串行通讯的影响及动态调整工作频率时的解决办法在单片机系统中，时钟频率与RS232串行通讯有着密切的关系。例如，对于使用12MHz晶振的系统（早期的8051的最大工作频率是12MHz），表4显示了定时器1的自动重新载值与波特率之间的关系、与标准波特率的误差。表4 定时器1的自动重装载值与波特率之间的关系、与标准波特率的误差定时器1自动重装载值实际波特率理想值波特率误差（%）25531250288008.525415625144008.52531041796008.4249/250446448007/88.5243240424000.16波特率=2SMOD/32×{fo

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3 系统频率改变对RS232串行通讯的影响及动态调整工作频率时的解决办法

在单片机系统中，时钟频率与RS232串行通讯有着密切的关系。例如，对于使用12MHz晶振的系统（早期的8051的最大工作频率是12MHz），表4显示了定时器1的自动重新载值与波特率之间的关系、与标准波特率的误差。

表4 定时器1的自动重装载值与波特率之间的关系、与标准波特率的误差

定时器1自动重装载值	实际波特率	理想值	波特率误差（%）
255	31250	28800	8.5
254	15625	14400	8.5
253	10417	9600	8.4
249/250	4464	4800	7/88.5
243	2404	2400	0.16

波特率=2SMOD/32×{fosc/[12×(256-TH1)]}

其中，fosc为振荡频率，SMOD为单片机的波特率倍增位，TH1为定时器1的自动重装载值。

在RS232串行通讯时，波特率发生器的误差一般都不允许超过3%，否则就会造成通讯失败，也就是说在采用12MHz晶振的51系统中只能够使用2400波特率进行RS232通讯。显然这在很多情况下都不能满足系统需要。为了满足RS232串行通讯的需要，通常选用少数特殊频率的晶振，如11.059MHz和22.118MHz。这大大减小了波特率发生器的误差（见表5），但也使得设计的灵活性大大降低。

表5 特殊频率的晶振下波特率发生器的误差

定时器1的自动重装载值	波特率（fosc=11.059MHz）		波特率（fosc=22.118MHz）
	实际波特率	理想值	实际波特率	理想值
255 254 253 250 244 232 208	28799.5 14399.7 9599.8 4799.91 2399.95 1199.98 -	28800 14400 9600 4800 2400 1200 -	- 28799.5 14399.6 9599.83 4799.91 2399.95 1199.98	- 28800 14400 9600 4800 2400 1200

在使用DS1077芯片的系统中，这个问题变得简单了。DS1077芯片共有133MHz、125MHz、120MHz、100MHz、66.666MHz五种型号。下面以66.666MHz的DS1077x-66为例来介绍在各种工作频率下进行RS232串行通讯的实现方案。

由于DS1077在整个温度和电压变化范围内的频率偏差小于1%，加上DS1077的输出作为单片机时钟所产生的波特率与理想值之间的误差0.47%（66.666MHz除6即11.111MHz与理想频率11.059MHz之间的误差为0.47%），完全能够满足串行通讯3%的精度要求。表6列出了单片机系统工作在能够满足上述要求的各种频率下的波特率及此时定时器1的自动重装载值（该表由计算机模拟得出）。

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