消防指示灯智能监控系统三端口网关设计

[09-13 23:35:44] 来源：http://www.88dzw.com 电视机电路阅读：8925次

文章摘要：系统使用主从通信协议，两级环形网络都采用RS-485总线。在系统网络拓扑中，中继网关作为第一级环路总线网络的从站，同时又是第二级环路的主站。中继网关需要3个串口，1个负责接收监控计算机命令以及把灯具和网关本身的信息整理后回馈，另外两个串口正好形成环路主站，1个负责发送，1个负责接收，如果出现环路断线，则两个都可以作为发送。本设计中选择具有两个串口的单片机STC12C5A32S2(以下简称STC12)作为主要控制芯片，它具有2个异步串行接口(UART)，1个同步串行口(SPI)，以及和普通单片机相同的256B的内部RAM，以及扩展的1024B的外部RAM，还有28KB的EEPROM。较

消防指示灯智能监控系统三端口网关设计,标签：电视机电路,电路设计,http://www.88dzw.com

系统使用主从通信协议，两级环形网络都采用RS-485总线。在系统网络拓扑中，中继网关作为第一级环路总线网络的从站，同时又是第二级环路的主站。中继网关需要3个串口，1个负责接收监控计算机命令以及把灯具和网关本身的信息整理后回馈，另外两个串口正好形成环路主站，1个负责发送，1个负责接收，如果出现环路断线，则两个都可以作为发送。

　　本设计中选择具有两个串口的单片机STC12C5A32S2(以下简称STC12)作为主要控制芯片，它具有2个异步串行接口(UART)，1个同步串行口(SPI)，以及和普通单片机相同的256B的内部RAM，以及扩展的1024B的外部RAM，还有28KB的EEPROM。较大的存储空间方便灯具的连接以及大量数据的存储[5]。把STC12单片机自带的两个串口设计成1#和2#RS-485接口，作为第二级环路的主站，还需要扩展另一个串口构成0#RS-485接口，作为第一级环路的从站。

　　1.2串口扩展

　　串口扩展的方式有：(1)硬件的扩展方式。使用市面上对串口进行扩展的芯片(有SP2338DP，GM8123系列)。

　　在这里对于帧的格式是不可编程的[6]。(2)软件模拟法。可根据串行通信的传送格式，利用定时器和主机的I/O口来模拟串行通信的时序，以达到扩展串口的目的。接收过程中需要检测起始位，这可以使用查询方式或中断方式进行处理。接收和发送过程中，对定时的处理既可以使用查询方式也可以使用定时器中断方式。而这种方法需要占用大量的CPU时间，只能用于功能简单的应用中，并不适合中继网关这类功能复杂的设备。

　　综合考虑成本和性能等因素，本设计使用STC12单片机的同步串行口(SPI)和另一个带有串口的单片机STC11F04E(以下简称为STC11)来扩展串口，其原理如图3所示。其中TX、RX分别是串口的数据发送信号和数据接收引脚。RE用于控制MAX485的接收或发送状态。

　　图中下部分给出了光电隔离型RS-485接口原理。3个RS-485接口使用相同的原理，但3个接口中MAX485芯片的工作电源是各自独立的。

　　图3中，SCK、MISO、MOSI分别是SPI接口的时钟信号、主站输入信号、主站输出信号。定义STC12的SPI接口工作在从站方式，STC11作为SPI主站。由于STC11单片机没有SPI功能，必须用软件模拟SPI主站功能，这里仅将STC11作为字节数据传输的中转站，不进行信息帧的校验、存储和转换。监控计算机发出指令经STC11的串口接收，通过SPI发送至STC12进行处理。STC11再通过SPI接收返回信息，然后通过串口发送至监控计算机。设计中，STC12通过在SPI_TX引脚的输出下降沿，告知STC11启动模拟SPI主站功能，从STC12的SPI接口寄存器中读取一个字节数据。