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利用GP-IB接口和單片機系統實(shí)現光功率的自動(dòng)智能檢測
摘要：討論了采用8051單片機系統和利用光功率計gp-ib接口實(shí)現光功率的自動(dòng)智能測量原理及實(shí)現方法。該方法具有無(wú)人值守、遠程控制、長(cháng)時(shí)間自動(dòng)測量及數據分析的功能，符合國際標準。關(guān)鍵詞：8051單片機 gp-ib接口 智能自動(dòng)檢測 1 引言 隨著(zhù)光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展，在實(shí)際工程和科研中，需要測量光功率的場(chǎng)合越來(lái)越多，尤其是對光終端設備或器件進(jìn)行功能測試及故障診斷時(shí)，往往需要在一定時(shí)間內不間斷測量和記錄光功率值，既消耗大量時(shí)間、精力，又使人為誤差的機率升高，同時(shí)由于測量人員測量和讀取過(guò)程缺乏規律性，使測量結果不能直接作為系統辨識、功能測試及故障診斷的依據。本文提出并實(shí)現了利用光功率計中g(shù)p-ib接口，通過(guò)8051系列為核心的單片機控制系統，對光功率進(jìn)行智能測量。該系統的實(shí)現，既可對光功率計進(jìn)行遠程自動(dòng)控制、參數設定、測試數據的采集與存儲，又可在pc機上智能操作和數據分析。
2 技術(shù)標準檢測系統利用光功率計（av2495型）符合 ieee488標準（即并行外總線(xiàn)標準）的gp-ib接口，程控光功率計所有功能和數據設定。gp-ib接口輸出信息按幀傳送，其格式如圖1。
檢測系統的核心為8051系列單片機，通過(guò)gp-ib接口，對單臺或多臺光功率計相連控制，完成自動(dòng)測試和通信。它執行的通信協(xié)議比較獨特，在構成通信系統局網(wǎng)時(shí)，不必再配置數據鏈路層協(xié)議。單片機系統以主從方式分配總線(xiàn)使用權，以位并行字節串行方式傳送數據，采用三線(xiàn)持鉤技術(shù)控制數據交換，進(jìn)行雙向異步通信，確保傳送數據準確可靠，傳輸速率達1mbps，傳輸距離達20m。由于借鑒大型計算機的并行體系結構，利用工業(yè)控制局網(wǎng)技術(shù)，使系統最多可同時(shí)連接14臺光功率計，完成自動(dòng)測試。在尋址方式上將數據線(xiàn)與地址線(xiàn)復用實(shí)現總線(xiàn)尋址。利用sio通信法，采用 rs232標準，實(shí)現pc機與單片機系統之間的通信與控制，從而可完成pc機對整個(gè)自動(dòng)測試系統的控制，并且可把測試結果隨時(shí)送回pc機中的數據庫中，以便調用和將測試結果進(jìn)行綜合分析。 3 硬件實(shí)現原理 3.1 系統構成利用上述技術(shù)，成功實(shí)現了設計要求，其構成如圖2所示。其中8051是整個(gè)系統的核心部分，主要完成對光功率計的控制，接收來(lái)自8155擴展口的數據，將數據存儲于ram或送到pc機串口；采用8155擴展口接收來(lái)自光功率計的測量數據，設計中采用8051的p0口和8155的ad7～ad0相連。以高位地址直接作為i0/m信號的方式形成i0/m信號；顯示部分采用單片機的仿真串口p1.0和p1.1，其作用是對工作狀態(tài)和測量數據進(jìn)行顯示，其中p1.0是數據口，p1.1是時(shí)鐘口；通過(guò)鍵盤(pán)可控制系統工作狀態(tài)和設定參數，實(shí)際中采用獨立式按鍵和外部中斷方式0實(shí)現；ram作用是將測量數據存儲以備查用；max232是將ttl電平轉換成 rs232電平，以完成8051與pc機的通信，通過(guò)pc機界面可實(shí)現對系統的遠程控制、數據回傳和分析。
3.2 單片機與gp-ib接口的連接gp-ib接口總線(xiàn)共24根，其中8根數據線(xiàn)（dio1～dio8），用來(lái)雙向異步、互鎖地傳送信息。主要傳送接口信息或設備信息，每次傳送一個(gè)字節都需要進(jìn)行三線(xiàn)掛鉤過(guò)程； 3根掛鉤線(xiàn)，分別是dav（數據有效線(xiàn)）、nrfd（未準備好接收數據線(xiàn)）和ndac（數據未收到線(xiàn)）；5根管理線(xiàn)，atn（注意線(xiàn)）、ifc（接口消除線(xiàn)）、ren （遠控可能線(xiàn)）、srq（服務(wù)請求線(xiàn)）和eoi（結束或識別線(xiàn)）；最后是8根地線(xiàn)。這些線(xiàn)在實(shí)際中有一定用法要求，并且gp-ib均采用負邏輯，數據線(xiàn)中均采用標準ascii碼。 檢測系統中信號線(xiàn)為dio1～dio 8，eoi，dav，nrfd，ndac，ifc，atn，ren。與單片機的連接如圖3所示。
gp-ib系統采用廣播式通信，為保證數據傳送準確可靠，采用三線(xiàn)掛鉤技術(shù)，即源方向、受方向傳輸消息的每一個(gè)過(guò)程都受到dav，nrfd和 ndac三線(xiàn)上的信息制約。一般源方為講者，受方為聽(tīng)者。每傳送一個(gè)字節信息的掛鉤過(guò)程為(1) 講者待發(fā)送，聽(tīng)者待接受的初始狀態(tài)下，聽(tīng)者通過(guò)nrfd發(fā)高電平（nrfd=0），表示數據已準備好接收； (2) 講者送數據到dio上，把dav變成低電平（dav=1），告訴聽(tīng)者數據有效； (3) 聽(tīng)者檢測到dav=1后，開(kāi)始接收數據，同時(shí)置nrfd為低電平（nrfd=1），表示對dav=1 響應； (4)當聽(tīng)者把數據存入數據緩沖器后，把ndac變成高電平（ndac=0），表示收到數據； (5)講者檢測出ndac=0后，發(fā)dav=0，表示dio上數據無(wú)效； (6)聽(tīng)者檢測到dav=0時(shí)，即發(fā)出ndac=1以示響應； (7)聽(tīng)者又發(fā)出nrfd=0，準備下次數據接收。 三線(xiàn)掛鉤過(guò)程，保證了智能自動(dòng)光功率測量的數據準確，這種過(guò)程是由軟件實(shí)現的。 3.3 單片機與pc機串口的連接與通信單片機和pc機之間通信是由8051的txd和 rxd口通過(guò)max232的電平轉換和pc機的串口來(lái)完成的，如圖4所示。其中max芯片上的數字表示管腳，其通信過(guò)程是8051端通過(guò)txd各rxd將存儲器ram中的數據傳到pc機串口即可，pc機端通過(guò)vb程序中的一個(gè)串口通信控制接收來(lái)自串口的數據，并由vb程序將數據顯示在控制界面上，同時(shí)將數據自動(dòng)存儲在access數據庫中。pc機發(fā)出控制命令時(shí)過(guò)程相反，8051通過(guò)txd和rxd接收命令。在工作形式上單片機采用中斷方式接收 pc機信息。
4 軟件實(shí)現過(guò)程 上面介紹了整個(gè)系統的硬件實(shí)現方法，而實(shí)際中很多功能的實(shí)現靠軟件實(shí)現。系統中軟件主要分為兩塊，一塊是匯編語(yǔ)言對單片機的工作控制，也是主要程序塊。其主要思路是通過(guò)設置一個(gè)標志位，程序中通過(guò)判斷這一標志位來(lái)轉入不同的子程序，本程序是通過(guò)判斷5ah單元的內容。實(shí)現整個(gè)過(guò)程流程圖如圖5。另一塊是由vb語(yǔ)言編寫(xiě)程序，利用vb中的串口通信控件實(shí)現和單片機通信，同時(shí)完成在access數據庫 中對測量光功率值數據的存儲。其命令格式和光功率計本身命令格式相同。 
5 結果 利用上述單片機系統和gp-ib接口，成功實(shí)現了光功率的自動(dòng)智能檢測。該系統能實(shí)現遠程監控、手動(dòng)/自動(dòng)測量、連續自動(dòng)測量和有一定延遲的定時(shí)自動(dòng)測量，延遲時(shí)間可選，真正實(shí)現了長(cháng)時(shí)間自動(dòng)檢測、自動(dòng)存儲數據，遠控距離達到了ieee488和rs232國際標準。該系統還可在pc機上進(jìn)行測控，并進(jìn)行數據分析，測量結果準確可靠。目前該系統已通過(guò)國家法定機構檢測和專(zhuān)家鑒定。 該系統更重要的就是可與光功率計連接，還可與具有g(shù)p-ib接口的多種測量?jì)x表相連，完成智能測試，因此具有廣泛的應用前景。論文出處(作者):冷卻塔性能的評價(jià)
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