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越來(lái)越多的測(cè)量?jī)x器提供GPIB（General Purpose Intefface Bus）總線接口，通過該總線可以方便快捷地連接帶有GPIB接口的儀器及計(jì)算機(jī)，組成一個(gè)GPlB網(wǎng)絡(luò)。GPIB設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接時(shí)，需要借助GPIB接口板卡，但這些GPIB接口板卡價(jià)格昂貴，給儀器與計(jì)算機(jī)連接帶來(lái)不便。在大多數(shù)情況下計(jì)算機(jī)只連接一臺(tái)GPIB接口儀器，并不需要這些功能復(fù)雜價(jià)格昂貴的GPIB板卡。面對(duì)單臺(tái)儀器與計(jì)算機(jī)連接的功能需求，本文設(shè)計(jì)了一種性價(jià)比突出的RS232一GPIB控制器，該控制器利用計(jì)算機(jī)最常用的RS232接口，控制帶有GPIB接口的儀器，在計(jì)算機(jī)與儀器之間建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ馈Ｍ瑫r(shí)，支持SCPI（Standard Commands for Prognmnnable Instrumentation）指令集，只需在Windows操作系統(tǒng)自帶的工具軟件超級(jí)終端中輸入SCPI指令，便可方便地對(duì)儀器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和讀取測(cè)試結(jié)果。

RS232-GPIB控制器的設(shè)計(jì)，旨在連接計(jì)算機(jī)和帶有GPIB接口的測(cè)量?jī)x器，并利用計(jì)算機(jī)的鍵盤和顯示器來(lái)操控儀器進(jìn)行程控測(cè)量。本設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)端接口為RS232接口，使用這個(gè)串口作為通信工具，編程方便、連接簡(jiǎn)單可靠，軟件則采用Windows操作系統(tǒng)自帶的超級(jí)終端。因此，可以很方便地完成計(jì)算機(jī)串口數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，無(wú)需自行開發(fā)計(jì)算機(jī)端軟件，節(jié)省了控制器的開發(fā)時(shí)間。所設(shè)計(jì)控制器的核心是單片機(jī)，它一端連接計(jì)算機(jī)RS232串口，一端連接儀器GPIB接口，單片機(jī)接收來(lái)自計(jì)算機(jī)超級(jí)終端的SCPI指令，并轉(zhuǎn)發(fā)給帶有GPIB接口的儀器執(zhí)行。儀器執(zhí)行完成指令后將執(zhí)行結(jié)果發(fā)送給控制器，控制器再將所收到的數(shù)據(jù)通過RS232串口傳遞給計(jì)算機(jī)．在超級(jí)終端中顯示。

1 硬件設(shè)計(jì)

單片機(jī)是RS232-GPIB控制器的核心，本設(shè)計(jì)選用ATEML公司的AT89C51單片機(jī)。由于89C51應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，擁有豐富的片上資源和總線式I／O口，支持高級(jí)語(yǔ)言編程，內(nèi)部集成了符合RS232數(shù)據(jù)規(guī)范的異步串行控制單元。因此，使用Tx和Rx串行接口線與外部串行傳輸數(shù)據(jù)，只需在單片機(jī)外部使用MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，便可直接連接計(jì)算機(jī)的串行端口（COM）。控制器的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中，GPIB接口控制電路是控制器硬件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

基于AT89C51單片機(jī)的RS232-GPIB控制器設(shè)計(jì)

需要指出的是：使用智能化的GPIB接口芯片，可以大大簡(jiǎn)化GPIB接口電路的設(shè)計(jì)。目前最常用的芯片有兩種，一種以美國(guó)國(guó)家儀器公司生產(chǎn)的TNT4882芯片為代表，將所有接口功能集成在芯片上，完全由硬件完成接口功能，不需要其他輔助芯片，并且直接連接GPIB總線；另一種是以美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的TMS9914芯片為代表，依靠軟件編程來(lái)完成GPIB接口功能，由接口芯片SN75160和SN75161進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后連接GPIB總線。這二種芯片的比較如表l所示。考慮到成本等因素，本設(shè)計(jì)選用與TMS9914芯片完全兼容的NAT9914芯片作為GPIB總線接口芯片。NAT9914是一款標(biāo)準(zhǔn)的GPIB控制芯片，可以執(zhí)行所有GPIB接口功能，具有直接存儲(chǔ)器存取（DMA）功能，可編程時(shí)鐘和波特率，采用CMOS驅(qū)動(dòng)，并兼容TTL電平，因此使用極為方便。同時(shí)，選用SN75160作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，SN75162作為握手線和控制線轉(zhuǎn)換器，與NAT9914配套使用，連接GPlB接口。

在圖l中，采用89C51的PO口連接NAT9914的數(shù)據(jù)接口，作為數(shù)據(jù)總線和GPIB進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換；Pl的I／O口作為地址總線，對(duì)NAT9914內(nèi)部寄存器尋址。NAT9914的中斷輸出連接在89C51的外部中斷接口上，采用中斷觸發(fā)的方式管理GPIB接口通信；NAT9914的時(shí)鐘信號(hào)一般采用獨(dú)立時(shí)鐘源。本設(shè)計(jì)中，考慮到控制器的功能僅完成與單臺(tái)GPIB接口儀器之問的通信，時(shí)鐘頻率的高低對(duì)GPIB接口數(shù)據(jù)傳輸速度影響基本可以忽略，因此直接使用89C51的ALE信號(hào)作為NAT9914時(shí)鐘信號(hào)，這樣可以充分利用89C51的片上資源，簡(jiǎn)化電路，降低硬件成本。

基于AT89C51單片機(jī)的RS232-GPIB控制器設(shè)計(jì)

2 軟件設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)端軟件采用超級(jí)終端，用戶在超級(jí)終端中鍵入指令語(yǔ)句控制帶有GPIB接口的儀器。因SCPI指令集提供一個(gè)無(wú)縫的控制界面，使其在更換不同公司的同類GPIB設(shè)備時(shí)，不需要重新設(shè)定控制程序，可方便地和不同廠商同類GPIB設(shè)備的搡作編程。因此，本設(shè)計(jì)選取對(duì)業(yè)界通用的SCPI指令集作為控制指令，以便RS232一GPIB控制器可以和絕大多數(shù)GPIB接口儀器配合使用。

本設(shè)計(jì)中控制器軟件采用C51語(yǔ)言編寫，編譯后燒錄在89C51單片機(jī)中運(yùn)行。軟件框架采用主程序加中斷調(diào)用方式．以提高功能模塊的內(nèi)聚性。軟件功能分為RS232串口通信程序和GPIB接口通信程序兩部分，分別和兩個(gè)中斷相關(guān)：（1）串行通信中斷。該中斷負(fù)責(zé)RS232串口數(shù)據(jù)傳輸。（2）接收NAT9914中斷信號(hào)的外部中斷。該中斷處理來(lái)自GPIB接口數(shù)據(jù)通信的各種事件。主程序在完成全部初始化后進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)，等待這兩個(gè)中斷的發(fā)生。其中，RS232串口數(shù)據(jù)發(fā)送在主程序中執(zhí)行，而串口數(shù)據(jù)接收由串口中斷處理程序完成。串口通信程序較為簡(jiǎn)單，這里主要給出GPIB通信程序結(jié)構(gòu)。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持

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AT89C51單片機(jī)的RS232-GPIB控制器設(shè)計(jì)

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