來源：電子技術(shù)應(yīng)用 作者：暨南大學(xué) 黃君凱 吳延軍

    摘要：描述了基于rs232接口的gpib控制器的設(shè)計(jì)，利用單片機(jī)控制gpib接口芯片nat914,并通過scpi語句在winelows操作系統(tǒng)自帶的串口通信工具超級(jí)終端中，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與gpib儀器的通信與程控。

    關(guān)鍵詞：單片機(jī)gplib scpi超級(jí)終端

    越來越多的測(cè)量儀器提供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g(shù)pib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g(shù)pib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�。同時(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g(shù)pib接口的測(cè)量儀器，并利用計(jì)算機(jī)的鍵盤和顯示器來操控儀器進(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)接收來自計(jì)算機(jī)超級(jí)終端的scpi指令，并轉(zhuǎn)發(fā)給帶有g(shù)pib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)�？刂破鞯挠布Y(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)。

    需要指出的是：使用智能化的gpib接口芯片，可以大大簡化gpib接口電路的設(shè)計(jì)。目前最常用的芯片有兩種，一種以美國國家儀器公司生產(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；另一種是以美國德州儀器公司生產(chǎn)的tms9914芯片為代表，依靠軟件編程來完成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�？紤]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g(shù)pib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，簡化電路,降低硬件成本。

    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)