基于AT89C2051的串口扩展器设计

0 引言

银行交易操作中柜员使用的终端要分别和银行数据库、磁卡读写机、密码小键盘、打印机等联络，数据通信往往使用串行口。终端要连接得设备很多，串行口往往不够用。有了串口扩展器，就能很好解决这个问题，如图 1 所示，本文介绍以 ATMEL89C2051 为 MCU 的串行扩展器的设计思路、硬件结构和部分程序模块。
 

1 串口扩展器结构框图
串口扩展器由 8 位单片机 ATMEL89C2051、双 4 通道多路转换器 4052、双路电平转换器MAX232 和发光二极管等组成，结构框图如图 2 虚线框所示。

双 4 通道多路转换器 4052 有一对四电子开关，（XY，X0Y0～X3Y3）分别定义为 A 口、B口、C 口和 K 口，公共口（XY）连终端串口；ATMEL89C2051 监视终端发出的信息，一旦收到终端发出的串口选择命令，由 P10 和 P11 口连通对应串口并点亮发光二极管作指示；双路电平转换器 MAX232 将 TTL 电平转换成 RS232 电平，或反之；串口选择后，终端和对应设备就可通讯联络，进行工作。

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2 串口选择命令
串口选择命令对用户公开，由表 1 所示。
 

终端可把串口选择命令和其它操作命令组合在一起发送，提高效率。例如柜员欲刷卡，磁卡读写机接在 B 口上，磁卡双道读命令字符串为“ESC B ]”。终端可连续发送“ESC % B ESCB ]”字符串命令，当 ATMEL89C2051 收到“ESC % B”信息时，（实际全部字符串都收到）立即接通 B 口，断开其它口，因为该操作速度非常快，接在 B 口上的磁卡读写机能即时收到“ESC B ]”命令字符串。如串行扩展器原先接 B 口，磁卡读写机收到“ESC % B”串口选择命令字符串后会将它滤掉。
注：命令字符串中无空格的，这里为说明而用。

3 系统软件设计
出于程序运行效率和简化考虑，整个程序分为初始化、串行接收中断服务程序和串口选择三个模块，其实现的编程软件可用 C51 或ASM 等语言编写，程序框图如图 3 所示。
3．1 初始化模块
初始化模块设定串行接收中断模设、波特率，定义命令队列缓冲区地址及指针，确定 B 口为默认选择口。

3．2 串行接收中断服务程序
串行接收中断服务程序仅接收终端发出的命令字符串，采用循环队列方式，收到一个字符，修改命令队列缓冲区地址指针。
3．3 串口选择模块串口选择模块处理命令队列缓冲区中的信息，判断
是否有串口选择命令，如有作相应的处理；如无，则滤掉非串口选择命令等信息。

                                                  图3

4 结束语
串口扩展器采用侦听终端发出的信息，从中选出串口选择命令，进行相应操作。若遇到某些设备波特率不一致， 如磁卡机波特率为 9600，密码小键盘为 2400）可将 ATMEL89C2051作为中转站，CPU 以固定波特率（一般为 9600）与终端通信，遇到终端欲与密码小键盘通信，CPU 将收到的命令字符串以密码小键盘的波特率转发给密码小键盘，再将密码小键盘发来的数据以固定波特率返回给终端，这只需将硬件和软件稍作些修改即可。

本文作者创新点：研制开发串口扩展器的硬件和软件系统。硬件结构小巧灵拢、结构简单、使用单电源，成本低。软件系统程序短、速度快。解决了不同波特率设备连接。各端口使用DB25 或 DB9 的接插件实现 RS-232C 标准接口的连接。该系统在银行部门完全获得成功，并且得到较广泛的应用。