基于打印機并行接口的并行接口

　　引言

　　在道路、橋梁施工等建筑領(lǐng)域中,有很多從國外引進(jìn)的原料加工控制設備。這些設備上的操作系統并不是我們常見(jiàn)的WINDOWS操作系統,盡管它可以實(shí)現數據打印功能,但這些數據無(wú)法用文件存儲到WINDOWS操作系統的管理PC機中,因此不便于對這些數據進(jìn)行統計和分析,嚴重影響了管理效率。為此,需要對這些設備進(jìn)行功能擴充,使之能夠按要求對所需數據進(jìn)行存儲,并提供相應的數據分析和處理功能,從而方便管理部門(mén)工作,提高生產(chǎn)效率和項目的管理質(zhì)量。

　　方案分析

　　在不影響原有設備正常工作的前提下,完成并行打印機的數據采集功能,考慮有以下2種方案：

　　(1)在數據輸出到打印紙后,利用掃描儀識別打印紙上的數據,并將識別后的數據輸入到管理PC機的數據管理軟件中。

　　(2)在控制設備與打印機之間添加一個(gè)數據采集裝置,該裝置從控制設備連接到打印機的并行口截取數據,并完成向管理PC機的數據轉發(fā)管理PC機負責接收、統計和分析數據的功能,如圖1所示。

　　圖1 數據采集方案示意圖

　　對比以上2種方案,方案(1)需要定期人為地操作掃描儀,工作量大,投入高,而且數據不可能保證完全識別正確;方案(2)中的數據采集裝置完全可以脫離人工干預,使用方便,性?xún)r(jià)比較高,因此采用方案(2)。

　　IEEE委員會(huì )在1994年3月公布了新的IEEE1284并行接口標準,對并行口的5種工作模式進(jìn)行了定義。這5種模式分別是Centronics兼容模式(也叫標準模式)、字節(Byte)傳輸模式、半字節(Nibble)傳輸模式、增強并行端口(EPP)模式和擴展功能端口(ECP)模式。連接打印機的并行口通常工作在Centronics兼容模式,其他4種模式對并行口引腳定義與該模式的完全兼容,因此數據采集系統針對該模式的特點(diǎn)進(jìn)行設計,也利于今后擴展和升級其他并行口設備數據采集系統。

　　并行口有25針和36針兩種,打印機配備36針的標準插頭插座實(shí)際上只利用了25針插頭插座中的信號,25個(gè)引腳信號可分為數據信號、控制信號和狀態(tài)信號三類(lèi)

　　Centronics并行口通信速度最快只能達到150kB/S,筆者對控制設備和目標打印機EPSON LQ-1600K III進(jìn)行測試發(fā)現,二者之間的通信速度為50kB/S。

　　硬件設計

　　根據并行口的工作特點(diǎn),筆者采用以51系列的單片機為核心的硬件電路完成并行口數據采集和轉發(fā)功能。系統電路框圖如圖2所示,主要包括6個(gè)組成部分：

　　(1)中央處理器?？刂圃O備與打印機的通信速度不算高速,因此采用性?xún)r(jià)比較高的AT89C52作為核心處理單元。其片內包括256個(gè)字節的RAM,大部分可用作數據接收緩沖區,這樣不必再外擴RAM單元。STROBE信號作為外部中斷源0,每當STROBE信號的下降沿出現時(shí),表示數據處于有效狀態(tài),CPU通過(guò)P1口讀取采集數據。CPU的工作頻率選擇在22.1184MHz,以保證有足夠長(cháng)的中斷程序響應時(shí)間。

　　(2)信號預處理。采集系統不能影響控制設備和打印機正常工作,因此需要對并行口輸入信號進(jìn)行緩沖及光電隔離。緩沖芯片選擇74HC245,光耦選擇6N137。

　　(3)數據鎖存。并行口上數據線(xiàn)的數據保持時(shí)間很短,鎖存單元保證了CPU每次讀取數據的正確性。鎖存芯片選擇74HC573。

　　(4)看門(mén)狗及電源監視。選用X5045芯片,完成系統上電復位、死機復位和電源電壓異常復位的功能。

　　(5)通信電路。這里選用MAX232異步通信接口芯片完成數據轉發(fā)到管理PC機的功能。

　　(6)電源。該部分負責為各電路模塊提供所需的電源。

　　圖2 系統電路框圖

　　硬件設計主要電路圖如圖3所示。

　　圖3 系統主要硬件電路圖

　　軟件設計

　　圖4程序流程圖

　　圖4為單片機程序流程圖,程序由主程序和中斷服務(wù)程序構成。其中,中斷服務(wù)程序負責及時(shí)采集接受控制設備發(fā)送到并行口的有效數據,并存放于緩沖區。主程序主要負責與管理PC機進(jìn)行串行通信,轉發(fā)緩沖區中的數據。這樣,管理PC機只需要用可視化編程語(yǔ)言實(shí)現一個(gè)數據接收、文件存儲功能的軟件即可為今后的數據統計、分析奠定基礎。

　　結語(yǔ)

　　本文在分析并行打印接口工作特點(diǎn)的基礎上,設計出以51單片機為核心的并行口數據采集系統。該系統已經(jīng)成功應用于高速公路的若干施工單位中,運行經(jīng)驗表明該設計簡(jiǎn)單、穩定、可靠,極大地方便了施工單位對各種原料數據的統計和分析。