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使用IEEE-488总线实现数据采集系统与PC机的通信

作者:时间:2013-03-30来源:网络收藏

单片机,由于具有体积小、实时性好、编程灵活等优点,在仪器仪表、自动测试及工业控制等领域中得到越来越广泛的应用。同时单个单片机系统接口的标准化设计也显得越来越重要,为了能够充分利用微机的软、硬件资源,带有与微机通信接口的单片机系统已经成为一种发展趋势。是国际公认的通用标准接口总线,当仪器配备了IEEE-488标准总线后,就可像搭积木一样任意组成所要求的测试系统。本文介绍了使用实现8031单片机通信的硬件构成原理及软件设计。

1简介

仪器设备接口的标准化,最早是由美国惠普(HP)公司倡导实施的,叫做HP-IB,由于其良好的接口性能,很快得到广泛应用,被美国电气与电子工程师学会命名为IEEE-488,并得到国际电工委员会的认可,同时颁布了相应的标准IEC625。在英国、日本、俄罗斯则称为GP-IB,我国已制定了相应的国家标准(GB249.1-249.2),虽然有多种叫法,但实质上除了机械标准方面欧美有所不同外,其余完全相同。使用该总线可以把世界上不同国家、不同厂家生产的仪器设备有效地连接起来。这样组成的系统方便灵活,功能强,适应性好,不仅大大降低了组建系统的成本,提高了效率,而且使每台仪器的功能和作用获得充分发挥,极大地提高了它们的使用价值。

IEEE-488总线是并行无源双向传输总线。其中有8根数据总线,3根挂钩总线和5根管理总线。

数据总线:DIO0~DIO7,它们是可以输入也可以输出的双向总线,用于发布地址、指令等多线消息,传递数据。

管理总线:ATN(ATTENTION,注意)线;IFC(INTERFACE CLEAR,接口清除)线;REN(REMOTE ENABLE,远控使能)线;SRQ(SERVICE REQUEST,服务请求)线;EOI(END OR IDENTIFY,结束或识别)线。

挂钩总线:DAV(DATA VALID,数据有效)线;NRFD(NOT READY FOR DATA,未准备好接收数据)线;NDAC(NOT DATA ACCEPTED,未接收到数据)线。

利用这三条线进行挂钩控制消息和数据的传递,确保信息传送的准确无误。

IEEE-488总线最多可同时挂接15台设备,不同的设备需分配不同的地址;要求传输电缆总长小于20 m,最高数据传输速率可达1 MB/s。当系统工作时,总线上的不同设备承担不同的任务,从逻辑功能上分为:控者、讲者、听者。

控者:可以设定挂接在总线上的设备的地址,设定讲者、听者,向它们发送命令,则是典型的控者。

讲者:向系统中其他设备发送测量数据、状态数据等器件消息;一个系统中允许有多个讲者,但同一时刻只能有一个。

听者:可以接收数据的设备。

听者、讲者都要由控者来任命。一台设备可以同时具备上述三种功能中的一种、两种或三种。比如:当控者任命信号源为听者,则可发送程控数据,规定它输出的信号的波形、频率、幅值;当PC机任命自己为听者,任命万用表为讲者,PC机就可以接收万用表的状态数据和测量数据。

2硬件构成原理

该通信系统硬件采用模块化结构,其原理如图1所示。它主要由8031单片机,单片机IEEE-488总线接口,MS-2105A型 IEEE-488总线接口板(直接插入PC机总线扩展槽中)及PC机组成。

图1系统结构框图

其中单片机系统的IEEE-488总线接口是用标准接口专用集成电路,即由Intel公司的8291总线收发器,8293总线驱动器构成,如图2所示。其中8291内部有16个寄存器(8个读寄存器和8个写寄存器)。它们由微处理器通过CS、RD、WR和RS0~RS2引脚寻址。

图28031与IEEE-488总线的接口电路

D0~D7:数据总线与8031数据总线P0口相连;RS0~RS2:选择寄存器进行读写操作。CS为片选端,低电平有效,连接至P2.5,地址从DFF0H到DFF7H。RD,WR分别控制对读、写寄存器进行操作。INT连接到8031的INT1,为高电平时表示有中断请求,因与8031的中断极性相反,所以需在程序中颠倒极性。


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