使用IEEE-488总线实现数据采集系统与PC机的通信

单片机数据采集系统，由于具有体积小、实时性好、编程灵活等优点，在仪器仪表、自动测试及工业控制等领域中得到越来越广泛的应用。同时单个单片机系统接口的标准化设计也显得越来越重要，为了能够充分利用微机的软、硬件资源，带有与微机通信接口的单片机系统已经成为一种发展趋势。IEEE-488总线是国际公认的通用标准接口总线，当仪器配备了IEEE-488标准总线后，就可像搭积木一样任意组成所要求的测试系统。本文介绍了使用IEEE-488总线实现8031单片机数据采集系统与PC机通信的硬件构成原理及软件设计。

1IEEE-488总线简介

仪器设备接口的标准化，最早是由美国惠普（HP）公司倡导实施的，叫做HP-IB，由于其良好的接口性能，很快得到广泛应用，被美国电气与电子工程师学会命名为IEEE-488，并得到国际电工委员会的认可，同时颁布了相应的标准IEC625。在英国、日本、俄罗斯则称为GP-IB，我国已制定了相应的国家标准（GB249.1-249.2）,虽然有多种叫法，但实质上除了机械标准方面欧美有所不同外，其余完全相同。使用该总线可以把世界上不同国家、不同厂家生产的仪器设备有效地连接起来。这样组成的系统方便灵活，功能强，适应性好，不仅大大降低了组建系统的成本，提高了效率，而且使每台仪器的功能和作用获得充分发挥，极大地提高了它们的使用价值。

IEEE-488总线是并行无源双向传输总线。其中有8根数据总线，3根挂钩总线和5根管理总线。

数据总线：DIO0～DIO7，它们是可以输入也可以输出的双向总线，用于发布地址、指令等多线消息，传递数据。

管理总线：ATN（ATTENTION，注意）线；IFC（INTERFACE CLEAR，接口清除）线；REN（REMOTE ENABLE，远控使能）线；SRQ（SERVICE REQUEST，服务请求）线；EOI（END OR IDENTIFY，结束或识别）线。

挂钩总线：DAV（DATA VALID，数据有效）线；NRFD（NOT READY FOR DATA，未准备好接收数据）线；NDAC（NOT DATA ACCEPTED，未接收到数据）线。

利用这三条线进行挂钩控制消息和数据的传递，确保信息传送的准确无误。

IEEE-488总线最多可同时挂接15台设备，不同的设备需分配不同的地址；要求传输电缆总长小于20 m，最高数据传输速率可达1 MB/s。当系统工作时，总线上的不同设备承担不同的任务，从逻辑功能上分为：控者、讲者、听者。

控者：可以设定挂接在总线上的设备的地址，设定讲者、听者，向它们发送命令，PC机则是典型的控者。

讲者：向系统中其他设备发送测量数据、状态数据等器件消息；一个系统中允许有多个讲者，但同一时刻只能有一个。

听者：可以接收数据的设备。

听者、讲者都要由控者来任命。一台设备可以同时具备上述三种功能中的一种、两种或三种。比如：当控者PC机任命信号源为听者，则可发送程控数据，规定它输出的信号的波形、频率、幅值；当PC机任命自己为听者，任命万用表为讲者，PC机就可以接收万用表的状态数据和测量数据。

2硬件构成原理

该通信系统硬件采用模块化结构，其原理如图1所示。它主要由8031单片机数据采集系统，单片机IEEE-488总线接口，MS-2105A型 IEEE-488总线接口板（直接插入PC机总线扩展槽中）及PC机组成。

图1系统结构框图

其中单片机系统的IEEE-488总线接口是用标准接口专用集成电路，即由Intel公司的8291总线收发器，8293总线驱动器构成，如图2所示。其中8291内部有16个寄存器（8个读寄存器和8个写寄存器）。它们由微处理器通过CS、RD、WR和RS0～RS2引脚寻址。

图28031与IEEE-488总线的接口电路

D0～D7：数据总线与8031数据总线P0口相连；RS0～RS2：选择寄存器进行读写操作。CS为片选端，低电平有效，连接至P2.5,地址从DFF0H到DFF7H。RD，WR分别控制对读、写寄存器进行操作。INT连接到8031的INT1，为高电平时表示有中断请求，因与8031的中断极性相反，所以需在程序中颠倒极性。