基于AT89S52的GSK 980TA數(shù)控程序傳輸器

朱土榮（東風(fēng)柳州汽車有限公司,廣西 柳州 545005）

基于AT89S52的GSK 980TA數(shù)控程序傳輸器

朱土榮
（東風(fēng)柳州汽車有限公司,廣西 柳州 545005）

摘 要：從實(shí)際生產(chǎn)需要出發(fā),通過(guò)對(duì)電腦與廣數(shù)系統(tǒng)980TA之前的串行通訊進(jìn)行深入的研究與分析，結(jié)合自身的電子制作基礎(chǔ)，從零開始研發(fā)，設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)數(shù)控程序傳輸器，并投入到實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：AT89S52；GSK 980TA系統(tǒng)；程序傳輸器

1 需求分析

東風(fēng)柳汽專用件車間，是我實(shí)習(xí)所在的車間，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)公司的各類非標(biāo)總成及零件。車間里有六臺(tái)數(shù)控車床，使用了廣州數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的GSK980TA數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)只能存儲(chǔ)63個(gè)程序，由于車間生產(chǎn)的零件較多，機(jī)床內(nèi)部的存儲(chǔ)空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足要求。車間之前的做法是當(dāng)程序存儲(chǔ)空間不足時(shí)，就刪掉一些最近不用的程序，然后手工鍵入新的程序。費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且無(wú)法保證準(zhǔn)確性。經(jīng)常有因?yàn)槌绦蝈e(cuò)誤導(dǎo)致零件報(bào)廢的情況發(fā)生。

因此需要改變這一方式，使用傳輸程序代替手工鍵入程序。

2 可行性分析

為了解決這一問(wèn)題，我上網(wǎng)查找了很多資料，并詳細(xì)透徹的研讀了數(shù)控系統(tǒng)的說(shuō)明書。根據(jù)系統(tǒng)說(shuō)明，該系統(tǒng)只支持與電腦RS232通信，交換程序、參數(shù)等。既然可以使用筆記本電腦與機(jī)床通信實(shí)現(xiàn)程序傳輸，那么就可以設(shè)計(jì)一個(gè)通訊器做為電腦與機(jī)床之間的移動(dòng)電子版，與U盤功能類似，只不過(guò)這里使用的232通信罷了。

3 設(shè)計(jì)要求

既然要設(shè)計(jì)通訊器，那么通訊器應(yīng)該具有以下功能，以滿足需求

（1）手持式通訊器，鋰電池供電，帶充電、保護(hù)、升壓模塊；

（2）有向電腦發(fā)送、從電腦接收、向機(jī)床發(fā)送、從機(jī)床接收四種功能；

（3）帶背光顯示屏，能顯示通訊狀態(tài)與程序號(hào)，可存儲(chǔ)多個(gè)程序。

4 方案論證

4.1 要制作通訊器，首先要實(shí)現(xiàn)電腦與機(jī)床之間的程序傳輸

首先安裝數(shù)控系統(tǒng)的傳輸軟件“凱恩帝串口通信3.0版”，這個(gè)軟件是兼容軟件，窗口化操作，比原廠軟件的DOS界面要友好很多。然后根據(jù)系統(tǒng)說(shuō)明書“第四篇安裝連接 ? 第二章接口信號(hào)定義及連接”的“圖 2-21 系統(tǒng)與PC 機(jī)的連接”制作了一根用于電腦與機(jī)床之間傳輸程序的通信電纜。然后運(yùn)行通信軟件，根據(jù)GSK980TA系統(tǒng)說(shuō)明書的第三篇之第十一章“通訊”，可知數(shù)控系統(tǒng)默認(rèn)的通信格式為：波特率：2400，停止位：2位，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：7位，校驗(yàn)方式：偶校驗(yàn)。

準(zhǔn)備工作完成后，可以開始實(shí)驗(yàn)通訊。通訊不像U盤拷文件那么簡(jiǎn)單，需要特定的按鍵與操作順序才能完成，同時(shí)還需要關(guān)注數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的參數(shù)設(shè)置，具體操作參考系統(tǒng)說(shuō)明書“第三篇操作說(shuō)明 ? 第十一章通訊”。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐，機(jī)床與電腦之間的通信順利實(shí)現(xiàn)，程序可以在機(jī)床與電腦之間自由傳輸。

4.2 破解通訊協(xié)議

通訊上面的實(shí)驗(yàn)，程序?qū)崿F(xiàn)了順利的傳輸，可是整個(gè)傳輸過(guò)程到底是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？這個(gè)時(shí)候就破解通信協(xié)議，因?yàn)樗械馁Y料、網(wǎng)上的論壇都沒有公開這個(gè)通信協(xié)議。如何破解呢，答案當(dāng)然是監(jiān)聽通信過(guò)程，然后用通訊器模仿通信對(duì)象的另一方。監(jiān)聽的方法有兩種：硬件監(jiān)聽與軟件監(jiān)聽。

硬件監(jiān)聽是使用另外一臺(tái)機(jī)器，機(jī)器上安裝有兩個(gè)串口硬件，僅使用串口的接收RXD信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)分別接到電腦與數(shù)控系統(tǒng)通信線的TXD與RXD線上。這樣就可以在另一臺(tái)電腦的串口助手上清楚的看到兩臺(tái)機(jī)器間的通信了。這種監(jiān)聽方法是硬件級(jí)的，肯定可以監(jiān)聽到數(shù)據(jù)，且不會(huì)被通信著的設(shè)備發(fā)現(xiàn)，但實(shí)現(xiàn)方法比較復(fù)雜。

第二種監(jiān)聽方法是軟件監(jiān)聽，從電腦端入手，使用串口監(jiān)聽軟件，監(jiān)控電腦串口上的數(shù)據(jù)流。這種方法最簡(jiǎn)單，只要安裝軟件就可以了。監(jiān)聽軟件有很多，而且有的通信軟件內(nèi)部有防監(jiān)聽功能，具體怎么實(shí)現(xiàn)不詳，在這里，我選擇了Portmon， Portmon是一個(gè)用于監(jiān)控系統(tǒng)串口與并口活動(dòng)的工具。它不但可以監(jiān)控本地機(jī)的串口與并口，而且可以通過(guò)TCP/IP協(xié)議監(jiān)控其它計(jì)算機(jī)。

然后安裝好該軟件，開始監(jiān)聽。首先監(jiān)聽的是電腦向數(shù)控系統(tǒng)傳輸程序的流程，傳輸?shù)牡某绦蚝芎?jiǎn)單，只是一個(gè)程序號(hào)O1234，監(jiān)聽并分析數(shù)據(jù)流后，總結(jié)出了電腦向機(jī)床發(fā)送程序的通訊流程：

（1）機(jī)床會(huì)先向電腦發(fā)送一個(gè)特征字11H，代表電腦可以發(fā)送了；

（2）此時(shí)電腦開始向機(jī)床發(fā)送數(shù)據(jù)流：25H 20H 0AH 3AH

31H 32H 33H 34H 0AH 25H 25H 25H。開頭與結(jié)束的25H是電腦附加的，為內(nèi)容開頭與結(jié)束特征字，中間的內(nèi)容為程序?qū)嶓w內(nèi)容。

4.2.3 最后機(jī)床向電腦發(fā)送一個(gè)HEX碼：13H。代表接收成功。

然后我又監(jiān)控了很多種通信過(guò)程，兩種通信模式：機(jī)床發(fā)送給電腦，機(jī)床從電腦接收，不同的程序內(nèi)容：各種程序號(hào)，只有程序號(hào)的，有程序號(hào)和程序內(nèi)容的。終于總結(jié)出了機(jī)床與電腦通信的規(guī)律，而且在這里只是需要制作一個(gè)通訊器，不需要對(duì)中間的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的解析，只需要對(duì)開頭和結(jié)尾的幾個(gè)字節(jié)進(jìn)行分析就行了，其它內(nèi)容都是原版不動(dòng)的存儲(chǔ)起來(lái)就行了。

5 設(shè)計(jì)并制造通訊器

5.1 通訊器的功能框圖如下

5.2 通訊器主要元件選型

核心零件——單片機(jī)選擇了AT89S52，原因很簡(jiǎn)單，這個(gè)是我平時(shí)搞電子常用的單片機(jī)，目前我比較拿手的也是這個(gè)單片機(jī)，為了快速的完成這個(gè)通訊器，在這里沒有考慮其它的單片機(jī)。

存儲(chǔ)器——ISSC65256。由于AT89S52只有8k字節(jié)的片上Flash，且單片機(jī)無(wú)法自編程，加上片上只無(wú)集成了256字節(jié)RAM。要存儲(chǔ)數(shù)控系統(tǒng)的程序，這顯然是不夠了，于是我選擇了ISSC62565這個(gè)外部并行總線的32KRAM，這個(gè)芯片我在大學(xué)的時(shí)候用過(guò)，很適合AT89S52，雖然與單片機(jī)的聯(lián)線比較多，但使用起來(lái)很簡(jiǎn)單，存儲(chǔ)速度也比單片機(jī)快多了，程序處理也很簡(jiǎn)單。

RS232串行通信接品電路，在這里無(wú)疑是選用MAX232芯片。我設(shè)計(jì)的這個(gè)模塊還有一個(gè)特色，就是支持交叉與直連轉(zhuǎn)換。串行通信都要求一方的TX信號(hào)線接另一方的RX信號(hào)線，否則無(wú)法通信。在這里我使用了一個(gè)6毫米的雙刀雙擲轉(zhuǎn)換開關(guān)，如果無(wú)法通信，可以通過(guò)開關(guān)轉(zhuǎn)換，以保證通信成功，而不用更換通信線。

剩下的就是其它的外轉(zhuǎn)電路：RS232轉(zhuǎn)TTL電路及外圍元件，1602字符型顯示屏及外圍電路，按鍵電路、鋰電池升壓及充電控制電路（在這里選擇了現(xiàn)成的一體化模塊）。在這里使用了很大眾化的電路板設(shè)計(jì)軟件：Altium Designer Sumer 06。

5.3 程序調(diào)試

由于這個(gè)單片機(jī)的資源實(shí)在是有限，我依舊只能使用匯編語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)程序，程序比較難讀，但不得不佩服匯編的高效率。程序運(yùn)行得很好，在這里摘錄了一段通訊器從機(jī)床接收程序的子程序TAFA。程序內(nèi)容如下：

TAFA: CLR TI ;清發(fā)送中斷標(biāo)志,防止上次影響

CLR RI ;清接收中斷標(biāo)志,防止上次影響

MOV DPTR,#LINE9 ;顯示"TA Kai Shi FA"

LCALL DISPA1

MOV DPL,70H;重新載入程序存儲(chǔ)首地址MOV DPH,71H

JNB RI,$ ;等待計(jì)算機(jī)發(fā)送程序

CLR RI

MOV A,SBUF ;把接收緩沖器的內(nèi)容送到累加器

CJNE A,#12H,TAFA;檢測(cè)發(fā)過(guò)來(lái)的內(nèi)容是否以12開頭

JNB RI,$ ;等待計(jì)算機(jī)發(fā)送程序,不存儲(chǔ)12這個(gè)開關(guān)

CLR RI

MOV A,SBUF;把接收緩沖器的內(nèi)容送到累加器25H

MOVX @DPTR,A;存儲(chǔ)接收來(lái)的內(nèi)容

INC DPTR ;指向下一地址

TAFA1: JNB RI,$ ;接收內(nèi)容

CLR RI

MOV A,SBUF

MOVX @DPTR,A ;存儲(chǔ)接收來(lái)的內(nèi)容

INC DPTR ;指向下一地址

CJNE A,#0A5H,TAFA1;收到25H則認(rèn)為程序內(nèi)容結(jié)束。

TAFA2: JNB RI,$ ;再接收一個(gè)25H

CLR RI

MOV A,SBUF ;把接收緩沖器的內(nèi)容送到累加器25H

CJNE A,#14H,TAFA ;收到14H則認(rèn)為程序內(nèi)容結(jié)束,不存儲(chǔ)14H

LCALL XUHAO ;調(diào)用分離并顯示程序號(hào)的子程序

MOV DPTR,#LINE13;顯示"TA FA Wan "

LCALL DISPA1

RET

6 通訊器應(yīng)用效果

截止至目前，通訊器已經(jīng)投入實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用半年有余，生產(chǎn)班組反饋良好，每次傳輸程序都能正確完成，數(shù)控班班長(zhǎng)電腦內(nèi)的程序庫(kù)也一天天的完善起來(lái)?，F(xiàn)在已經(jīng)很少看到有人面機(jī)床的十寸顯示屏上用按鍵輸入程序了?？梢哉f(shuō)，這個(gè)通訊器的制作還是相當(dāng)成功的。

7 結(jié)束語(yǔ)

新一代的數(shù)控系統(tǒng)都已經(jīng)意識(shí)到了串口傳輸?shù)牟槐悖娂娂闪诵滦偷膫鬏斀涌诩皡f(xié)議，比如USB接口、CF卡接口、以太網(wǎng)接口等。但對(duì)于公司已有的機(jī)床設(shè)備來(lái)說(shuō)，不可能因?yàn)橐粋€(gè)程序傳輸?shù)牟槐愣p易的更換整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)在整個(gè)機(jī)床的壽命周期里一般是不更換的。這里所制作的數(shù)控機(jī)床通訊器，雖然不是非常高科技的制作，甚至由于AT89S52這顆CPU顯得有些落伍。但通訊器還是解決了老系統(tǒng)程序傳輸這個(gè)難題，提高了車間的生產(chǎn)效率，降低了因程序錯(cuò)誤引起的廢品率。

參考文獻(xiàn):

[1]GSK980TA車床用數(shù)控系統(tǒng)使用手冊(cè)[M].廣州數(shù)控設(shè)備有限公司出版,2005(05).

[2]陳明熒.8051 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教程[M].清華大學(xué)出版社．

作者簡(jiǎn)介：朱土榮（1984-），男，壯族，廣西人，本科，助理工程師，從事設(shè)備電氣工作，東風(fēng)柳州汽車有限公司車架車間設(shè)備科電氣設(shè)備工程師。