一種單片機控制的指令轉換器的設計
1 引言
本文引用地址:http://2s4d.com/article/171804.htm在某大型指揮控制系統(tǒng)中,由于指令發(fā)送裝置與接收裝置的指令格式有很大的區(qū)別,兩者不能直接通信。而更換其中之一都會造成巨大的資金浪費,指令轉換器的目的就是在不改變發(fā)送和接收裝置的情況下對發(fā)送裝置所產生的指令進行格式轉換,使產生的指令格式與接收裝置所能接收的指令格式一致,實現(xiàn)整個系統(tǒng)的順利通信。
2 硬件設計
2.1 總體結構
指令轉換器的硬件總體結構如圖2-1所示。所有電路模塊集中在一塊印刷電路板上,主要有89C51單片機、串口擴展電路、中斷擴展電路、監(jiān)測電路、靜態(tài)存貯器擴展電路、輸出電路及分頻電路等幾個部分,下面將對各部分進行詳細介紹。
2.2 中央控制單元
2.2.1時鐘電路
89C51的內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器,引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端,這個放大器與作為反饋元件的片外諧振器一起構成一個自激振蕩器。89C51有內部和外部兩種時鐘方式,本系統(tǒng)采用外部時鐘方式。
2.2.2復位電路
復位電路設計的核心是:在振蕩器運行時,保證89C51的RST引腳上出現(xiàn)10ms以上穩(wěn)定的高電平,這樣可以使89C51可靠地復位。常用的復位電路有上電復位、電平開關復位、兩種復位電路相結合的控制電路等,本系統(tǒng)采用上電復位電路。
2.3 串口擴展電路
89C51單片機僅有一個異步串行通信接口,而指令轉換器需要同時與指令發(fā)送裝置、指令接收裝置進行通信,需要兩個專用的串行口,利用Intel 8251擴展串行口,可有效解決問題。8251可用于同步和異步傳輸。異步傳送時,可傳送5-8bits字符,時鐘速率為通信波特率的1、16或64倍;可產生1、1.5或2位的停止位,可檢查假啟動位,自動監(jiān)測和處理終止字符;完全雙工,具有雙緩沖器發(fā)送和接收器;具有奇偶、溢出和幀錯誤檢測電路。本系統(tǒng)用兩片8251進行擴展串口,其片選地址分別為#1FFFH、#3FFFH。
2.4 外部數(shù)據(jù)存儲器擴展電路
89C51單片機內部有128個字節(jié)RAM存儲器。CPU對內部RAM具有豐富的操作指令。但在用于實時數(shù)據(jù)采集和處理時,僅靠內部的128個字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器是遠遠不夠的,在這種情況下,可以利用89C51的擴展功能,擴展外部存儲器。
2.5 中斷擴展電路
89C51單片機僅提供了兩個外部中斷源,而指令格式轉換器需要四個中斷源,為了解決此問題,利用能夠管理多級中斷請求Intel 8259A來進行中斷擴展是一個有效的辦法。
由于8259A與 89C51的接口并不完全兼容,因此必須對89C51輸出的控制信號進行相應的變換后再對8259A進行控制。這需要解決硬件與軟件兩個問題,下面先給出硬件解決方案。
硬件方面,當8259A發(fā)出中斷請求信號INT=1后,要求CPU返回一個中斷應答信號 送至8259A,以控制8259A調用機器指令碼的發(fā)送,但89C51不會自動發(fā) =0的信號,可以通過對89C51的 信號與INT信號相結合,如圖2-2所示,通過CPU連續(xù)執(zhí)行三條指令MOVX A,@R0指令可產生8259A的 所需要的中斷應答信號。
2.6 輸出電路
為了使信號轉換器和指令發(fā)送裝置之間能夠通信,本系統(tǒng)采用標準異步通信接口RS-232作為輸出端口。
RS-232電路采用MAXIM公司的232專用接口芯片MAX238DIP,該芯片單5V供電,包含4路收,4路發(fā),可以全雙工方式工作,MAX238DIP引腳定義及典型應用電路如圖2-3所示,引腳定義見表2-1,T1IN、T2IN、T3IN、T4IN到T1OUT、T2OUT、 T3OUT、T4OUT實現(xiàn)驅動輸入到232轉換,R1IN、R2IN、R3IN、R4IN到R1OUT、R2OUT、R3OUT、R4OUT實現(xiàn)232 到驅動輸出轉換。
表2-1 MAX238DIP引腳定義
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