远程监控系统

远程监控系统

1 题义分析及解决方案

1.1 题义需求分析

用STAR ES598PCI单板开发机，设计一个远程监控系统，并编程实现其功能：采用串口调试助手，通过串口进行控制，输入0001时，蜂鸣器鸣叫，输入0002，LED灯亮，输入0003LED 灯灭，输入0004后，再输入想要在LED灯上显示的数字或字母，控制LED显示器显示输入的数据。

问题归纳：

1)接口问题，选用何种芯片。这是关键的一步，这将直接影响到整个功能的实现；

2)如何通过串口助手控制蜂鸣器鸣叫；

3)如何通过串口助手控制继电器常开端闭合，常闭端开合；

4)如何通过串口助手控制LED显示数据；

1.2 解决问题方法及思路

1.2.1 硬件部分：

本程序用8251芯片提供串行接口输入和输出，采用8255芯片来提供并行接口的输入和输出，由8253芯片来提供8251的收发时钟，利用串口调试助手模拟上位机，从键盘接收命令由8251传送给上位机，经由程序体分析后将命令传给8255，即由8255相应的连接线路执行相应的命令实现功能。在8255芯片的应用中，PC0口连接蜂鸣器，PC7口连接继电器，PA口连接LED位选，PB口用于控制LED的段选，硬件部分连接结束，其控制处理部分由程序来实现。

1.2.2 软件部分：

对8253的初始化（定时器0，方式3，BCD码计数，CLK0/26），对8251初始化（波特率系数为16，8个数据位，一个停止位，偶校验），对于8255芯片，主要用于将CPU的命令输出，故PA、PB、PC三口均设置为方式0状态下工作。由PA0~PA7来控制LED灯的位选，由PB0~PB7口来控制LED灯的段选。当PC0口为低电平时蜂鸣器鸣叫，为高电平时蜂鸣器禁止鸣叫，PC7口对继电器的控制也同理。从下位机的键盘键入命令字，通过命令字的判断，执行相应的功能，反复测试串口的接收，若有数据输入，判断并执行，如此反复循环下去。

2 硬件设计

2.1 芯片(1)--8255A

2.1.1芯片(1)在本设计中的作用

通过8255接收上位机处理后传来的命令，由PA0~PA7来控制LED灯的位选，由PB0~PB7口来

控制LED灯的段选，PC0口控制蜂鸣器的鸣叫，PC7口控制继电器的开合工作。

2.1.2芯片(1)的功能分析

8255A是一种通用的可编程的并行I/O接口芯片，可用与连接PCI卡与外设，实现数据的的输入输出功能，可以对输入/输出的数据进行数据锁存和数据缓冲，有中断请求信号，可以向cpu发出中断请求，能进行单向和双向通信。

8255A有三个8位端口，其中A口具有数据输入锁存和数据输出锁存和缓冲功能，B口具有数据输入缓冲和数据输入/输出锁存/缓冲功能，C口具有数据出入缓冲和数据输出锁存/缓冲功能。各口中含有控制电路，它还具有读写控制逻辑。共有三种工作方式，通过初始化控制字的不同设置，决定8255A的工作方式和3个端口所具有的功能。

2.1.3 芯片(1)的技术参数

达林顿驱动电流最大为4.0mA，LED工作电流为20mA，8255A的工作电流为低时，最大为0.45V，工作电流为高时，最小为2.4V，而LED为5V，因此需要一个驱动器来驱动，使工作电流和电压相匹配。

8255A技术参数表

参数名称符号测试条件最大最小

输入低电平电压Vol 0.8 -0.5V

输入高电平电压Vih Vcc 2.0V

Vol Iol=2.5mA 0.45

输出低电平电压

（数据端口）

输出低电平电压

Vol Iol=1.7mA 0.45

（外部端口）

Voh Ioh=-400mA 2.4V

输出高电平电压

（数据端口）

Voh Ioh=-200mA 2.4V

输出高电平电压

（外部端口）

达林顿驱动电流Idar Rrxt=750v -4.0mA -1.0mA

电源电流Icc Vrxt=1.5V 120mA

输入负载电流Ill Vin +10/-10mA

输出浮动电流Iofl Vofl +10/-10mA

2.2 芯片(2)8253

2.2.1 芯片(2)在本设计中的作用

为了实现8251A与PC机的串行通讯，使用8253作为分频器提供8251的收发时钟。

2.2.2 芯片(2)的功能分析

8253A是一种可编程的定时器/计数器芯片，它可用于计数、分频、定时器等的方面。它分频工作的功能：CLK引脚获得初始频率，此时若GATE为高电平，十六位计数初值寄存器中的数据装入计数执行单元CE中，它对CLK脉冲计数，每出现一个CLK脉冲，计数对执行单元CE的值减小。当减为0时，通过OUT输出指示信号，表明计数执行单元已为0。这时OUT输入的信号频率是CLK频率的1/N。这样就达到了分频的目的。8253A有5种工作方式：门脉冲控制时钟输入，用门脉冲重新启动计数器，用门脉冲停止计数器工作，单次计数，循环计数等8253的主要性能为：内有三个独立的16位计数器，工作方式可编程控制，计数脉冲频率为0MHZ-2.6MHZ，可以按二进制或BCD码计数，使用单一+5电源

2.2.3 芯片(2)的技术参数

输入低电压的范围是-0.5—0.8，输出低电压的范围0.45—2.4，输入高电压的范围是2.2—Vcc+0.5。而测试条件均为Vin=Vcc—0V，Vout=Vcc—0.45V

8253A的技术参数

参数名称符号测试条件最大规范值最小规范值

输入低电平电压VIL 0.8 -0.5V

输入高电平电压VIA Vcc+0.5 2.2V

输出低电平电压VOL Vin=Vcc--0V 0.45

输出高电平电压VOH V out=Vcc--0.45V 2.4V

输入负载电流IIL +/-10

输出浮动漏电流IOFL +/-10

电源电流Icc 140

2.3 芯片(3)8251

2.3.1 芯片(3)在本设计中的作用

芯片8251A用于实现设备间的串行通信，利用串口调试助手模拟上位机，由8251来实现计算机与串口之间的通信。

2.3.2 芯片(3)的功能

Intel8251是一种通用的同步异步接收/发送器，可以通过编程选用同步/异步通信方式。8251具有独立的发送器和接收器，能够以单工、半双工或全双工方式进行通信，并提供相应的控制信号，方便的与调制解调器连接。

表2-1：8255A与8251芯片的比较

比较内容8255A芯片8251A芯片通信方式并行串行

数据传送方式数据的各位同时传送，数据一位一位地顺序传送，，