使用IEEE-488總線(xiàn)實(shí)現數據采集系統與PC機的通信

單片機數據采集系統，由于具有體積小、實(shí)時(shí)性好、編程靈活等優(yōu)點(diǎn)，在儀器儀表、自動(dòng)測試及工業(yè)控制等領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應用。同時(shí)單個(gè)單片機系統接口的標準化設計也顯得越來(lái)越重要，為了能夠充分利用微機的軟、硬件資源，帶有與微機通信接口的單片機系統已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢。IEEE-488總線(xiàn)是國際公認的通用標準接口總線(xiàn)，當儀器配備了IEEE-488標準總線(xiàn)后，就可像搭積木一樣任意組成所要求的測試系統。本文介紹了使用IEEE-488總線(xiàn)實(shí)現8031單片機數據采集系統與PC機通信的硬件構成原理及軟件設計。

1IEEE-488總線(xiàn)簡(jiǎn)介

儀器設備接口的標準化，最早是由美國惠普（HP）公司倡導實(shí)施的，叫做HP-IB，由于其良好的接口性能，很快得到廣泛應用，被美國電氣與電子工程師學(xué)會(huì )命名為IEEE-488，并得到國際電工委員會(huì )的認可，同時(shí)頒布了相應的標準IEC625。在英國、日本、俄羅斯則稱(chēng)為GP-IB，我國已制定了相應的國家標準（GB249.1-249.2）,雖然有多種叫法，但實(shí)質(zhì)上除了機械標準方面歐美有所不同外，其余完全相同。使用該總線(xiàn)可以把世界上不同國家、不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的儀器設備有效地連接起來(lái)。這樣組成的系統方便靈活，功能強，適應性好，不僅大大降低了組建系統的成本，提高了效率，而且使每臺儀器的功能和作用獲得充分發(fā)揮，極大地提高了它們的使用價(jià)值。

IEEE-488總線(xiàn)是并行無(wú)源雙向傳輸總線(xiàn)。其中有8根數據總線(xiàn)，3根掛鉤總線(xiàn)和5根管理總線(xiàn)。

數據總線(xiàn)：DIO0～DIO7，它們是可以輸入也可以輸出的雙向總線(xiàn)，用于發(fā)布地址、指令等多線(xiàn)消息，傳遞數據。

管理總線(xiàn)：ATN（ATTENTION，注意）線(xiàn)；IFC（INTERFACE CLEAR，接口清除）線(xiàn)；REN（REMOTE ENABLE，遠控使能）線(xiàn)；SRQ（SERVICE REQUEST，服務(wù)請求）線(xiàn)；EOI（END OR IDENTIFY，結束或識別）線(xiàn)。

掛鉤總線(xiàn)：DAV（DATA VALID，數據有效）線(xiàn)；NRFD（NOT READY FOR DATA，未準備好接收數據）線(xiàn)；NDAC（NOT DATA ACCEPTED，未接收到數據）線(xiàn)。

利用這三條線(xiàn)進(jìn)行掛鉤控制消息和數據的傳遞，確保信息傳送的準確無(wú)誤。

IEEE-488總線(xiàn)最多可同時(shí)掛接15臺設備，不同的設備需分配不同的地址；要求傳輸電纜總長(cháng)小于20 m，最高數據傳輸速率可達1 MB/s。當系統工作時(shí)，總線(xiàn)上的不同設備承擔不同的任務(wù)，從邏輯功能上分為：控者、講者、聽(tīng)者。

控者：可以設定掛接在總線(xiàn)上的設備的地址，設定講者、聽(tīng)者，向它們發(fā)送命令，PC機則是典型的控者。

講者：向系統中其他設備發(fā)送測量數據、狀態(tài)數據等器件消息；一個(gè)系統中允許有多個(gè)講者，但同一時(shí)刻只能有一個(gè)。

聽(tīng)者：可以接收數據的設備。

聽(tīng)者、講者都要由控者來(lái)任命。一臺設備可以同時(shí)具備上述三種功能中的一種、兩種或三種。比如：當控者PC機任命信號源為聽(tīng)者，則可發(fā)送程控數據，規定它輸出的信號的波形、頻率、幅值；當PC機任命自己為聽(tīng)者，任命萬(wàn)用表為講者，PC機就可以接收萬(wàn)用表的狀態(tài)數據和測量數據。

2硬件構成原理

該通信系統硬件采用模塊化結構，其原理如圖1所示。它主要由8031單片機數據采集系統，單片機IEEE-488總線(xiàn)接口，MS-2105A型 IEEE-488總線(xiàn)接口板（直接插入PC機總線(xiàn)擴展槽中）及PC機組成。

圖1系統結構框圖

其中單片機系統的IEEE-488總線(xiàn)接口是用標準接口專(zhuān)用集成電路，即由Intel公司的8291總線(xiàn)收發(fā)器，8293總線(xiàn)驅動(dòng)器構成，如圖2所示。其中8291內部有16個(gè)寄存器（8個(gè)讀寄存器和8個(gè)寫(xiě)寄存器）。它們由微處理器通過(guò)CS、RD、WR和RS0～RS2引腳尋址。

圖28031與IEEE-488總線(xiàn)的接口電路

D0～D7：數據總線(xiàn)與8031數據總線(xiàn)P0口相連；RS0～RS2：選擇寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作。CS為片選端，低電平有效，連接至P2.5,地址從DFF0H到DFF7H。RD，WR分別控制對讀、寫(xiě)寄存器進(jìn)行操作。INT連接到8031的INT1，為高電平時(shí)表示有中斷請求，因與8031的中斷極性相反，所以需在程序中顛倒極性。