引言

    在道路、橋梁施工等建筑領(lǐng)域中，有很多從國外引進的原料加工控制設(shè)備。這些設(shè)備上的操作系統(tǒng)并不是我們常見的windows操作系統(tǒng)，盡管它可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)打印功能，但這些數(shù)據(jù)無法用文件存儲到windows操作系統(tǒng)的管理pc機中，因此不便于對這些數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，嚴重影響了管理效率。為此，需要對這些設(shè)備進行功能擴充，使之能夠按要求對所需數(shù)據(jù)進行存儲，并提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析和處理功能，從而方便管理部門工作，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(shè)備正常工作的前提下，完成并行打印機的數(shù)據(jù)采集功能，考慮有以下2種方案：

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

    （2）在控制設(shè)備與打印機之間添加一個數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置從控制設(shè)備連接到打印機的并行口截取數(shù)據(jù)，并完成向管理pc機的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)管理pc機負責接收、統(tǒng)計和分析數(shù)據(jù)的功能，如圖1所示。

    圖1 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)不可能保證完全識別正確；方案（2）中的數(shù)據(jù)采集裝置完全可以脫離人工干預(yù)，使用方便，性價比較高，因此采用方案（2）。

    ieee委員會在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(jié)（byte）傳輸模式、半字節(jié)（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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)針對該模式的特點進行設(shè)計，也利于今后擴展和升級其他并行口設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

    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際上只利用了25針插頭插座中的信號，25個引腳信號可分為數(shù)據(jù)信號、控制信號和狀態(tài)信號三類

    centronics并行口通信速度最快只能達到150kb/s，筆者對控制設(shè)備和目標打印機epson lq-1600k iii進行測試發(fā)現(xiàn)，二者之間的通信速度為50kb/s。

    硬件設(shè)計

    根據(jù)并行口的工作特點，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(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)發(fā)功能。系統(tǒng)電路框圖如圖2所示，主要包括6個組成部分：

    （1）中央處理器。控制設(shè)備與打印機的通信速度不算高速，因此采用性價比較高的at89c52作為核心處理單元。其片內(nèi)包括256個字節(jié)的ram，大部分可用作數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)，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(xiàn)時，表示數(shù)據(jù)處于有效狀態(tài)，cpu通過p1口讀取采集數(shù)據(jù)。cpu的工作頻率選擇在22.1184mhz，以保證有足夠長的中斷程序響應(yīng)時間。

    （2）信號預(yù)處理。采集系統(tǒng)不能影響控制設(shè)備和打印機正常工作，因此需要對并行口輸入信號進行緩沖及光電隔離。緩沖芯片選擇74hc245，光耦選擇6n137。

    （3）數(shù)據(jù)鎖存。并行口上數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)保持時間很短，鎖存單元保證了cpu每次讀取數(shù)據(jù)的正確性。鎖存芯片選擇74hc573。

    （4）看門狗及電源監(jiān)視。選用x5045芯片，完成系統(tǒng)上電復(fù)位、死機復(fù)位和電源電壓異常復(fù)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(tǒng)電路框圖

    硬件設(shè)計主要電路圖如圖3所示。

    圖3 系統(tǒng)主要硬件電路圖

    軟件設(shè)計

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