基于W77E58的通訊儀的設(shè)計(jì)方案

　　系統(tǒng)通過一片8255芯片來擴(kuò)展并行口。編程使8255的A口為輸入，用于采集8路開關(guān)信號(hào)。B口為輸出，用于8路開關(guān)量的輸出。為了增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力，開關(guān)量輸入/輸出通道都采用光電隔離。開關(guān)量采集電路圖略。

　　1.7 頻率信號(hào)測(cè)量電路設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)利用8253芯片的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1和2對(duì)兩路待測(cè)脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行記數(shù)，8253的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0用來定時(shí)，利用W77E58有多個(gè)中斷源的特性，定時(shí)結(jié)束產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中，讀取8253定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1和2的當(dāng)前記數(shù)值，通過計(jì)算便可得到待測(cè)頻率量。

　　頻率信號(hào)測(cè)量電路如圖5所示。其中D0-D7與W77E58數(shù)據(jù)總線相連，單片機(jī)P2口高三位經(jīng)138譯碼器譯出的Y0與8253的CS引腳相連，用來選通8253芯片，8253的A0、A1直接與低二位地址線相連，因此8253的端口地址為1FFCH～1FFFH。

　　1.8 串行通訊設(shè)計(jì)

　　利用MAX485芯片，W77E58單片機(jī)的增強(qiáng)串口用來擴(kuò)展485接口，以便能夠與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)具有485接口的智能儀表相連接。單片機(jī)與MAX485芯片的連接只需要外加幾個(gè)電阻，非常簡便，在此不再詳述。

　　為了使設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集儀應(yīng)用方便，系統(tǒng)利用PTR2000無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與上位機(jī)進(jìn)行通訊，以便能隨時(shí)響應(yīng)控制中心的PC機(jī)的數(shù)據(jù)上傳命令，將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳給控制中心。PTR2000是一種超小型、低功耗、高速率的無線收發(fā)數(shù)據(jù)傳輸模塊。其通訊速率最高可達(dá)20Mbit/s，也可工作在其他速率，如4800bit/s、9600bit/s。系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)傳輸原理圖如圖6所示。

　　PTR2000可直接與單片機(jī)的串口TXD、RXD相連接。PTR2000無線MODEM的DO和DI引腳分別連接單片機(jī)串口的RXD和TXD，這樣單片機(jī)就可以和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊進(jìn)行串行通信。PTR2000的PWR腳和單片機(jī)的P1.0腳相連，以便對(duì)無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的電源進(jìn)行管理，TXEN與單片機(jī)的P1.1腳連接，控制PTR2000無線收發(fā)模塊的收發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。上位機(jī)通過PTR2000與單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。由于上位機(jī)串口通常采用RS-232 電平，而單片機(jī)串口使用的是TTL電平，故PTR2000與上位機(jī)連接時(shí)必須將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS-232電平，系統(tǒng)采用MAXM公司的MAX232芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換。上位機(jī)用串口的RTS與PTR2000的TXEN連接來控制PTR2000無線收發(fā)模塊的收發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，主程序首先對(duì)各接口芯片進(jìn)行初始化，然后分別調(diào)用各個(gè)子程序模塊以進(jìn)入各個(gè)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，并將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在32K字節(jié)的串行E2PROM AT24C256中，以備控制中心查詢，同時(shí)將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)在液晶顯示器上顯示。如果系統(tǒng)接收到上位機(jī)的數(shù)據(jù)上傳命令，就將存儲(chǔ)在E2PROM中的數(shù)據(jù)通過 PTR2000發(fā)送給PC機(jī)。系統(tǒng)主程序流程如圖7所示。

　　串口通信程序中雙方通信協(xié)議是至關(guān)重要的，這關(guān)系到無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕鞠到y(tǒng)約定雙方的通信協(xié)議格式如下：串行通信使用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1 作為波特率發(fā)生器，本系統(tǒng)波特率設(shè)定為4800 bit/s;幀格式為1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗(yàn);通信采用中斷方式;上位機(jī)采用COM 1通信。在設(shè)計(jì)時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸通道也采用光電隔離來提高系統(tǒng)的抗干擾能力，并且采用了CRC校驗(yàn)以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確。單片機(jī)系統(tǒng)初始化時(shí)，將單片機(jī)的 P1.1腳設(shè)置為低電平，這就可使得在默認(rèn)狀態(tài)下，PTR2000處于接收狀態(tài)，以便時(shí)刻監(jiān)聽上位機(jī)的數(shù)據(jù)上傳命令。當(dāng)接收到上位機(jī)的命令后，中斷服務(wù)程序?qū)?shù)據(jù)從單片機(jī)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)取出，同時(shí)將模塊的接收狀態(tài)切換為發(fā)射狀態(tài)，轉(zhuǎn)換過程所需時(shí)間約5ms，然后將這些數(shù)據(jù)以FSK的調(diào)制形式發(fā)射出去， PTR2000模塊隨后恢復(fù)為接收狀態(tài)。從單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)射的數(shù)據(jù)經(jīng)上位機(jī)系統(tǒng)中的PTR2000接收，由RS232接口進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，送進(jìn)上位機(jī)，上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理后，向單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)包，以確認(rèn)單片機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)包的正確性。上位機(jī)接收完數(shù)據(jù)后，它的PTR2000模塊又恢復(fù)為常發(fā)射狀態(tài)。如果數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中有數(shù)據(jù)丟失，上位機(jī)將要求單片機(jī)系統(tǒng)重新發(fā)送數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)全部正確為止，串行中斷服務(wù)程序如圖8所示。

　　3 結(jié)束語

　　本文利用8位單片機(jī)設(shè)計(jì)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以作為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端來使用，也可以方便的設(shè)計(jì)成便攜式智能數(shù)據(jù)采集和通訊儀表，由于數(shù)據(jù)傳輸采用了無線方式，使其能夠非常廣泛的應(yīng)用于工業(yè)上需要數(shù)據(jù)采集的場(chǎng)合，具有比較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。