５１單片機(jī)與ＰＣ機(jī)串行通信接口的設(shè)計(jì)

王　瑋

[摘要]介紹單片機(jī)與上位PC機(jī)串行通信的方法，設(shè)計(jì)單片機(jī)與PC機(jī)之間基于串行接口RS-232標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口電路。系統(tǒng)使用MAX232芯片以及外圍電路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)單片機(jī)串行通訊口與PC機(jī)串行通訊口的互連，給出單片機(jī)與PC機(jī)實(shí)現(xiàn)串行通信的軟件設(shè)計(jì)方法。

[關(guān)鍵詞]串行通信 串行接口RS-232標(biāo)準(zhǔn) 電平轉(zhuǎn)換

中圖分類號(hào)：TP3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0320005－01

一、引言

近年來(lái)，單片機(jī)以其極高的性價(jià)比越來(lái)越多的在智能式儀表和工業(yè)過(guò)程控制中得到廣泛的應(yīng)用。但由于其本身資源有限，在一些復(fù)雜過(guò)程或功能較多的控制中就難以滿足要求，需要將單片機(jī)的數(shù)據(jù)送到上一級(jí)的微機(jī)進(jìn)行處理。因此實(shí)現(xiàn)上位機(jī)（PC機(jī)）與下位機(jī)（單片機(jī)）之間的數(shù)據(jù)可靠通信是必須解決的主要問題之一，在數(shù)據(jù)傳輸

量不大的情況下，按照RS－232標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行串行通信越來(lái)越多的服務(wù)于各種應(yīng)用系統(tǒng)中。

二、串行通信的基本原理

串行通信是指數(shù)據(jù)按位順序傳送的通信。串行數(shù)據(jù)傳送的特點(diǎn)是：通信線路簡(jiǎn)單，最多只需一對(duì)傳輸線即可實(shí)現(xiàn)通信，成本低但速度慢，其通信線路既能傳送數(shù)據(jù)信息，又能傳送聯(lián)絡(luò)控制信息；它對(duì)信息的傳送格式有固定要求，具體分為異步和同步兩種信息格式，與此相應(yīng)有異步通信和同步通信兩種方式；在串行通信中，對(duì)信息的邏輯定義與TTL不兼容，需要進(jìn)行邏輯電平轉(zhuǎn)換；計(jì)算機(jī)與外界的數(shù)據(jù)傳送大多是串行的，其傳送的距離可以從幾米到幾千公里。單片機(jī)中使用的串行通信通常都是異步方式的。

（一）串行通信的兩種基本方式

1．異步傳送方式

異步傳送的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)在線路上的傳送是不連續(xù)的。在線路上數(shù)據(jù)是以一個(gè)字（或稱字符）為單位來(lái)傳送的。異步傳送時(shí)，各個(gè)字符可以是接連傳送的，也可以是間斷傳送的，這完全由發(fā)送方根據(jù)需要來(lái)決定的。另外，在異步傳送時(shí)，同步時(shí)鐘脈沖并不傳送到接收方，即雙方各用自己的時(shí)鐘源來(lái)控制發(fā)送和接收。

2．同步傳送方式

同步傳送是一種連續(xù)傳送數(shù)據(jù)的方式。在通信開始以后，發(fā)送端連續(xù)發(fā)送字符，接收端也連續(xù)接收字符，直到通信告一段落。同步傳送時(shí)，字符與字符之間沒有間隙，也不用起始位和停止位。

3．通信中數(shù)據(jù)的傳送方式

通常在串行通信中，數(shù)據(jù)在兩個(gè)站之間是雙向傳送的，既可以A站作發(fā)送端，B站作接收端；也可以B站作發(fā)送端，A站接收端。

根據(jù)具體的需要，又可分為半雙工（Half Duplex）和全雙工（Full Duplex），半雙工只有一條傳輸線，盡管傳輸也可以雙向進(jìn)行，但每次只能有一個(gè)站發(fā)送，另一個(gè)站接收。即可以是A發(fā)送到B，也可以是B發(fā)送到A，但A,B不能同時(shí)發(fā)送，當(dāng)然也不能同時(shí)接收。

而全雙工有兩條傳輸線，因此兩個(gè)站既可以同時(shí)發(fā)送，又可以同時(shí)接收，或者說(shuō)一個(gè)站可以同時(shí)進(jìn)行發(fā)收。

（二）通信過(guò)程的實(shí)現(xiàn)RS－232串行接口標(biāo)準(zhǔn)

為了便于計(jì)算機(jī)和各種外圍設(shè)備的串行通信連接，更廣義地來(lái)講是為了各種數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的連接，制定了若干種串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。只要是符合某種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備之間就可以直接互相連接、互相通信。

RS－232串行接口標(biāo)準(zhǔn)是目前最常用的標(biāo)準(zhǔn)之一。RS-232-C串行通信接口是美國(guó)電氣工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）與BELL公司等一起開發(fā)的一種標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，現(xiàn)在它在終端﹑外設(shè)與計(jì)算機(jī)中被廣泛應(yīng)用。完整的RS－232接口有25根線，采用一種25芯（針）的插頭座，彼此連接十分方便?，F(xiàn)在經(jīng)常采用一種9針的插座來(lái)互相連接，因?yàn)?5條線種最經(jīng)常使用的只有9條線

（三）RS－232標(biāo)準(zhǔn)接口的實(shí)現(xiàn)及電平轉(zhuǎn)換

PC機(jī)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RS－232串行口，其電平采用的是EIA電平，而單片機(jī)的串行通信是由TXD（發(fā)送數(shù)據(jù)）和RXD（接收數(shù)據(jù)）來(lái)進(jìn)行全雙工通信的，它們的電平是TTL電平，為了PC機(jī)與單片機(jī)之間能可靠地進(jìn)行串行通信，需要用電平轉(zhuǎn)換芯片。由于MC1488和MC1489需要±12V﹑+5V電源供電，故采用MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗﹑單電源的MAX232芯片，因?yàn)樗陨韼в须娫措妷鹤儞Q器，可以把＋5V電源變換成RS-232輸出電平所需的±10V電壓，能實(shí)現(xiàn)RS-232的技術(shù)指標(biāo)，并只需要＋5V的電源，為串行通信帶來(lái)了較好的性能和低廉的價(jià)格。

（四）硬件電路的實(shí)現(xiàn)

通信過(guò)程實(shí)現(xiàn)部分介紹了如何在51單片機(jī)與PC機(jī)之間進(jìn)行硬件電路的連接，在硬件電路中介紹了RS-232串行接口標(biāo)準(zhǔn)，闡述了如何利用MAX232芯片來(lái)進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換，保證通信過(guò)程不出現(xiàn)邏輯紊亂。

單片機(jī)與RS-232的連接電路如下圖：

三、結(jié)束語(yǔ)

本文論述了如何在MCS-51單片機(jī)與PC機(jī)之間進(jìn)行串行通信，實(shí)現(xiàn)了二者之間的數(shù)據(jù)﹑信息的交流。闡述了串行通信的基本原理和通信過(guò)程中的數(shù)據(jù)傳送方式。在單片機(jī)方面針對(duì)51單片機(jī)串行接口的特點(diǎn)﹑工作原理﹑串行接口的控制，各種工作方式等問題進(jìn)行了講解。通信過(guò)程實(shí)現(xiàn)部分介紹了如何在51單片機(jī)與PC機(jī)之間進(jìn)行硬件電路的連接，在電路中介紹了RS-232串行接口標(biāo)準(zhǔn)，闡述了如何利用MAX232芯片來(lái)進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換，保證通信過(guò)程不出現(xiàn)邏輯紊亂。

參考文獻(xiàn)：

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