基于STC10F04EX的多串口数据收发系统

文章摘要： 引言 RS 232串口通信是一种常用的通信方式，许多数字化设备、测量仪器都具有串行接口。这些设备可以方便地与PC、PLC等控制器连接进行数据交换，从而组成一个测试检测／监测系统。 目前安装在江、河、湖等水体现场的不同种类的水环境监测设备，通过采集水样，周期性地生成一组数据通过串口向外传送。如果在现场需配置一台或多台PC，既不经济，又难以维护。本文介绍的基于单片机的多串口数据收发控制系统，可以同时连接多台不同类型的水质监测设备，现场接收采集的数据并通过无线模块向远端控制中心传递，转发传送的距离约为3 000 m，远远大于直接的RS 232互连。多串口数据收发控制系统不同于多串口卡，

基于STC10F04EX的多串口数据收发系统,标签：单片机开发,单片机原理,http://www.88dzw.com

引言
    RS 232串口通信是一种常用的通信方式，许多数字化设备、测量仪器都具有串行接口。这些设备可以方便地与PC、PLC等控制器连接进行数据交换，从而组成一个测试检测／监测系统。
    目前安装在江、河、湖等水体现场的不同种类的水环境监测设备，通过采集水样，周期性地生成一组数据通过串口向外传送。如果在现场需配置一台或多台PC，既不经济，又难以维护。本文介绍的基于单片机的多串口数据收发控制系统，可以同时连接多台不同类型的水质监测设备，现场接收采集的数据并通过无线模块向远端控制中心传递，转发传送的距离约为3 000 m，远远大于直接的RS 232互连。多串口数据收发控制系统不同于多串口卡，可以脱离计算机独立工作，是计算机串口扩展、延伸的一种全新方法。
    用多串口数据收发控制系统取代计算机安置于监测现场，将来自于不同设备的数据进行初步整合，再通过无线方式向远离现场的中央控制室进行传送，则监测系统的可靠性、实时性、易维护性都大为增强。

1 水质监测系统的构成
    本文所提及的水质监测系统，由光谱分析仪、水毒性分析仪、生物状态分析仪等组成，这些设备都具有RS 232接口，但是接口参数不尽一致，传送的数据格式也差别极大(见表1)。

    这些位于水体现场的测试设备，需要及时地将测量数据传递给远端的中央控制室。

2 多串口数据收发控制系统
2．1 多串口数据收发控制系统工作原理
    多串口数据收发控制系统，以单片机STC10F04EX为控制核心，扩展出多个全双工异步串行口(UART)，用以同时连接多个外部串口设备。该系统既可独立地与所连接的设备交换数据，又能起到数据中继的作用，将来自上位端的命令传递到指定的串口设备上，或将接收到的来自不同串口设备上的数据经过初步整理后发送到上位端。
    由于要连接多个下位端执行设备，但STC10F04EX的独立UART只有一个，因此，必须对该单片机的UART进行扩展，才能连接多台串口设备。经过扩展的各路UART不能同时工作，必须在I／O的配合下选择对应通道分时工作。
    被监测的对象所发生的变化是个缓变过程，监测系统中的各个分析仪器所要传送的数据量有限，并且接收端大部分时间处于等待阶段，控制程序在设计时已充分考虑到数据的衔接和每种设备的采样和转换周期。因此，分时连接不会造成数据丢失导致失准，可以满足监测要求。
    图1显示了多串口收发控制系统的结构框图以及与3个外部串口设备的连接。该系统既可以将接收到的数据通过无线方式对外发送，也可以用有线的方式直接传递给本地电脑。

2．2 多串口数据收发控制系统硬件组成
    多串口数据收发控制系统，采用型号STC10F04XE的单片机为控制核心，外加7279A键盘及数码管驱动电路，TTL-RS232电平转换电路MAX
232，4052双4选1模拟开关，无线收发模块等组成。
    STC11F04XE的单片机，以8051为内核，并具有以下鲜明特点：抗干扰能力强，1T周期CPU，独立波特率发生器，2个可切换串口，在系统可编程(ISP)，片上扩展XRAM等。
    单片机STC10F04EX的UART可在P1口的P1．6／P1．7(UART2)和P3口P3．0／P3．1(UART1)间切换，可以分时当2个串口使用，这为调试系统和扩展串口带来了方便。由于该系列单片机支持在系统可编程(ISP)，因此系统中的UART1通过电平转换电路，直接连接到PC机的一个串口上,用于对单片机的程序下载和调试。单片机正常工作时，可将串口设置在UART2上。
    采用双4选1模拟开关4052，将单片机的UART2扩展为4路。其中，单片机端的RxD／TxD分别接到4052的公共端，扩展端再由MAX232电平变换连接到外部具有串口的测量设备上。STC10F04EX的2个I／O引脚P1．1，P1．0与4052的通道选择线B、A分别相连，UART2的具体指向由这2条I／O选择控制。扩展的串口只能分时工作，具体分配见表2。