消防指示灯智能监控系统三端口网关电路模块设计

　　提出采用两级环形总线网络拓扑、主从通信方式的消防指示灯智能监控系统。设计了用电池提供应急电源的通信网关的总体结构。采用单片机自带的双串口构成两个独立光电隔离的RS-485 接口作为下级环形总线主站，实现与智能应急标志灯之间交换数据。利用单片机的SPI 接口功能和另一个单片机扩展第三个独立的光电隔离RS-485 接口，作为上级环形总线网络的从站， 实现与监控主机之间状态和命令信息交换。

　　串口扩展电路

　　串口扩展的方式：一种是硬件的扩展方式。使用市面上对串口进行扩展的芯片,有SP2338DP，GM8123 系列。第二是软件模拟法。可根据串行通信的传送格式， 利用定时器和主机的I/O 口来模拟串行通信的时序， 以达到扩展串口的目的。接收过程中需要检测起始位， 这可以使用查询方式或中断方式进行处理。接收和发送过程中， 对定时的处理既可以使用查询方式也可以使用定时器中断方式。而这种方法需要占用大量的CPU 时间， 只能用于功能简单的应用中， 并不适合中继网关这类功能复杂的设备。本设计使用STC12 单片机的同步串行口（SPI） 和另一个带有串口的单片机STC11F04E（ 以下简称为STC11） 来扩展串口。其中TX、RX 分别是串口的数据发送信号和数据接收引脚。RE 用于控制MAX485 的接收或发送状态。

　　电路原理：图中下部分给出了光电隔离型RS-485 接口原理。3 个RS-485 接口使用相同的原理， 但3 个接口中MAX485芯片的工作电源是各自独立的。SCK、MISO、MOSI 分别是SPI 接口的时钟信号、主站输入信号、主站输出信号。定义STC12 的SPI 接口工作在从站方式，STC11 作为SPI 主站。由于STC11 单片机没有SPI 功能， 必须用软件模拟SPI 主站功能， 这里仅将STC11 作为字节数据传输的中转站， 不进行信息帧的校验、存储和转换。监控计算机发出指令经STC11 的串口接收， 通过SPI 发送至STC12 进行处理。STC11 再通过SPI 接收返回信息， 然后通过串口发送至监控计算机。设计中，STC12 通过在SPI_TX 引脚的输出下降沿，告知STC11 启动模拟SPI 主站功能， 从STC12 的SPI 接口寄存器中读取一个字节数据。