消防指示燈智能監控系統三端口網關電路模塊設計

　　提出采用兩級環形總線網絡拓撲、主從通信方式的消防指示燈智能監控系統。設計了用電池提供應急電源的通信網關的總體結構。采用單片機自帶的雙串口構成兩個獨立光電隔離的RS-485 接口作為下級環形總線主站，實現與智能應急標志燈之間交換數據。利用單片機的SPI 接口功能和另一個單片機擴展第三個獨立的光電隔離RS-485 接口，作為上級環形總線網絡的從站， 實現與監控主機之間狀態和命令信息交換。

　　串口擴展電路

　　串口擴展的方式：一種是硬件的擴展方式。使用市面上對串口進行擴展的芯片,有SP2338DP，GM8123 系列。第二是軟件模擬法。可根據串行通信的傳送格式， 利用定時器和主機的I/O 口來模擬串行通信的時序， 以達到擴展串口的目的。接收過程中需要檢測起始位， 這可以使用查詢方式或中斷方式進行處理。接收和發送過程中， 對定時的處理既可以使用查詢方式也可以使用定時器中斷方式。而這種方法需要占用大量的CPU 時間， 只能用于功能簡單的應用中， 并不適合中繼網關這類功能復雜的設備。本設計使用STC12 單片機的同步串行口（SPI） 和另一個帶有串口的單片機STC11F04E（ 以下簡稱為STC11） 來擴展串口。其中TX、RX 分別是串口的數據發送信號和數據接收引腳。RE 用于控制MAX485 的接收或發送狀態。

　　電路原理：圖中下部分給出了光電隔離型RS-485 接口原理。3 個RS-485 接口使用相同的原理， 但3 個接口中MAX485芯片的工作電源是各自獨立的。SCK、MISO、MOSI 分別是SPI 接口的時鐘信號、主站輸入信號、主站輸出信號。定義STC12 的SPI 接口工作在從站方式，STC11 作為SPI 主站。由于STC11 單片機沒有SPI 功能， 必須用軟件模擬SPI 主站功能， 這里僅將STC11 作為字節數據傳輸的中轉站， 不進行信息幀的校驗、存儲和轉換。監控計算機發出指令經STC11 的串口接收， 通過SPI 發送至STC12 進行處理。STC11 再通過SPI 接收返回信息， 然后通過串口發送至監控計算機。設計中，STC12 通過在SPI_TX 引腳的輸出下降沿，告知STC11 啟動模擬SPI 主站功能， 從STC12 的SPI 接口寄存器中讀取一個字節數據。