波特率自适应的无线数据传输模块设计

设模块内AT89S51单片机的工作频率为fOSC，用定时器T1方式2(常数自动装入方式)产生波特率，串行口工作在方式1，此时串口的波特率BAUD由定时器T1的溢出率和SMOD位同时决定。  

当T1用作波特率发生器时，寄存器TL1用作计数器，而自动重装的值放在TH1内，设初始值为X，则每过“256-X”个机器周期，定时器T1就会产生一次溢出。为了避免因溢出而产生不必要的中断，此时禁止T1中断。AT89S51内部机器周期为振荡周期的12分频，因此，T1的溢出周期为：  

将式(3)代入式(2)得此时的波特率为：  

设此时采用波特率加倍的方式(即SMOD=1)，且模块的波特率与主机的波特率相等，即：  

将式(4)代入式(1)可得:  

设AT89S51内部定时器T1测量连续8个码元计数值为M，由于是对内部的机器周期计数，且机器周期是内部振荡周期的12分频，所以总数为M的机器周期代表的实际时间是：  

很明显，式(6)与式(7)应相等，因此有如下等式成立：  

由上式即可得单片机定时器T1的初值在波特率自适应情况下的计算公式：  

由式(9)可以看出，其初值不依赖于单片机的工作频率，因此，只要单片机的工作频率相对稳定即可，对具体数值无要求。  

另外，需要说明的是，对于串行异步通信，通信双方的波特率不必严格相等，只要双方的差别在一定的范围之内，就可以实现准确的通信。  

2.2.2 软件模拟串口的实现  

波特率确定以后，即可用软件模拟实现串行口。就单片机而言，要实现模拟串口，必须解决好时序问题，不能造成通信过程中的数据丢失，为此，采用单片机的外部中断0口的下降沿触发功能模拟串口数据接收线RXD，P1.2口模拟串口数据发送线TXD，定时器T0以定时中断方式对接收码元采样或发送数据流，实现了一个软件的串口。  

对于软件模拟串口，关键在于解决好时序问题。本系统中，充分利用了nRF401芯片半双工通信的特点(即数据发送和接收不能同时进行)，成功地实现了一个软件串行口。串行数据的发送实现相对较为简单，只需利用定时器使发送出去的码元维持一定的时间宽度；实现异步串行接收的关键是起始位的检测和信息位的准确提取。任何时候数据传送都可能发生，故要求接收方必须能够及时准确地接收数据，而通信过程中没有同步信号，因此串行数据的提取相对而言具有一定的难度。为此，采用AT89S51的外部中断0口模拟RXD，并没置其中断方式为边沿触发，平常维持其为高电平。由于起始位为低电平，因此，当有数据到达后就会产生中断，则根据波特率设置的定时时间间隔进行数据采样，即可实现串行数据的接收。  

结 语  

基于本思想设计的无线数据传输模块，已成功地运用于“磁栅式浮动检测仪”项目中。经实践检验，系统工作稳定可靠，具有一定的工程实用价值。