PC機與單片機RS485通信系統(tǒng)的設(shè)計

張杰

【摘 要】本文介紹了利用Visual Basic 6.0開發(fā)工具和Atmle89S52單片機進行通信，探討在VB環(huán)境下來實現(xiàn)PC機與單片機之間的數(shù)據(jù)傳輸方式，著重介紹通過max485芯片實現(xiàn)PC機與單片機之間的通信以及單片機串口通信的實現(xiàn)方法。

【關(guān)鍵詞】單片機；485通訊；MSComm控件

1.引言

隨著計算機技術(shù)特別是單片機技術(shù)的發(fā)展，在各種單片機應用系統(tǒng)的設(shè)計中，常常遇到計算機與外界的信息交換問題。目前，許多檢測儀表、在線分析儀、工控機等均采用RS485方式通過串口與上位機進行通信，用戶通過串行通信可以實現(xiàn)實時監(jiān)控遠程設(shè)備的工作情況，對設(shè)備運行參數(shù)進行優(yōu)化，通過指令反饋控制儀器的運行情況，從而實現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)能與質(zhì)量控制。鑒于PC機具有強大的監(jiān)控和管理功能，單片機則具有快速以及容易控制的特點，在數(shù)據(jù)量不大、傳輸要求不高的情況下。在本文中采用的是MAX485芯片實現(xiàn)RS485方式通信。PC機與單片機一般采用應答方式，當PC機控制多個單片機終端時，PC機發(fā)送一個地址幀選中一個終端，再對選中的終端進行一對一的通信，實現(xiàn)這種通信方式需要對發(fā)送幀的格式和單片機端的相應寄存器進行設(shè)置。

2.系統(tǒng)組成介紹

本系統(tǒng)由1臺PC機作為上位機，多個89S52單片機為核心作為系統(tǒng)終端，通過RS485總線結(jié)構(gòu)將PC機和各個終端機連接起來。PC機通過RS232/485轉(zhuǎn)換器連接到485總線，單片機通過MAX485芯片模塊連接到485總線上，實現(xiàn)與PC機的通信，PC機通過查詢方式與各個終端通信，完成監(jiān)測、控制等功能。各個終端接受主控機指令，完成就地調(diào)整、控制、測量以及信息回傳等工作。

3.通信過程與通信協(xié)議

由于MAX485通訊是一種半雙工通訊，發(fā)送和接收共用同一物理信道。在任意時刻只允許一臺單機處于發(fā)送狀態(tài)。因此要求應答的單機必須在偵聽到總線上呼叫信號已經(jīng)發(fā)送完畢，并且沒有其它單機發(fā)出應答信號的情況下，才能應答。半雙工通訊對主機和從機的發(fā)送和接收時序有嚴格的要求。如果在時序上配合不好，就會發(fā)生總線沖突，使整個系統(tǒng)的通訊癱瘓，無法正常工作。

為了防止沖突的發(fā)生每個終端機有一個地址編號，各個終端通過寄存器設(shè)置成接收地址。通信時主控PC機首先發(fā)送地址幀，數(shù)據(jù)是所要操控的終端機的編號，標志位是1，這時各個終端都接收這個地址幀；各終端接收到地址幀后，把收到的地址數(shù)據(jù)與本身的地址編號進行比較，如果不相等，則設(shè)置成地址接收方式，繼續(xù)等待接收地址；如果收到的地址數(shù)據(jù)與本機的地址編號相同，則該終端單片機設(shè)置成數(shù)據(jù)接收方式，并返回該機地址，等待接收數(shù)據(jù)；主控PC機在規(guī)定的時間內(nèi)接收到終端機返回的地址后，發(fā)送數(shù)據(jù)幀；終端機接收到主控機的數(shù)據(jù)后，完成主機要求的任務，并回傳主控機要求的數(shù)據(jù)，通信結(jié)束后終端機重新設(shè)置成地址接收方式。

4.通信的具體實現(xiàn)

采用Visual Basic是實現(xiàn)PC機的串口通信。串口通信控件MSComm，全稱為Microsoft Communications Control，是Microsoft公司提供的ActiveX控件，目的是為了簡化Windows下串行通信編程，它既可以用來提供簡單的串口端口通信功能，也可以用來創(chuàng)建功能完備的、事件驅(qū)動的高級通信工具。

4.1 MSComm控件處理通信的方式

4.1.1事件驅(qū)動方式

事件驅(qū)動通信是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。在許多情況下，在事件發(fā)生時程序得到通知，例如，在串口接收緩沖區(qū)中有一個字符到達或一個變化發(fā)生時，程序都可以利用MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理這些通信事件，OnComm事件還可以檢查和處理通信錯誤。在程序設(shè)計中，可以在OnComm事件處理函數(shù)中加入自己的處理代碼，一旦事件發(fā)生即可自動執(zhí)行該段程序。這種方法的優(yōu)點是程序響應及時，可靠性高。

4.1.2查詢方式

在程序的每個關(guān)鍵功能完成之后，可以通過檢查CommEvent屬性的值來查詢事件和錯誤。適用于自保持的應用程序較小的編程。查詢方式的編程可用計時器或Do…Loop程序?qū)崿F(xiàn)。

4.2 MSComm控件的常用屬性

對控件編程首先需要了解它的屬性和事件。下面介紹MSComm控件的一些主要屬性。Commport 設(shè)置并返回通信串口號

Settings 以字符串的形式設(shè)置并返回串口波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位。格式為：MSComm1.Settings=”BBBB，P，D，S”

Portopen 設(shè)置并返回串口狀態(tài)，也可以打開和關(guān)閉串口

Input 從接收緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)并清空緩沖區(qū)

Inputlen 設(shè)置并返回一次從接收緩沖區(qū)中讀取字節(jié)數(shù)

InBufferSize 設(shè)置并返回接收緩沖區(qū)的大小，缺省值為1024字節(jié)

InBufferCount 設(shè)置并返回接收緩沖區(qū)中等待接收的字符數(shù)

InputMode 設(shè)置并返回接收數(shù)據(jù)的類型。其值為0和1時，分別表示通過Input屬性以文本方式和二進制方式取回數(shù)據(jù)

OutBufferSize 設(shè)置并返回發(fā)送緩沖區(qū)的大小，缺省值為512字節(jié)

OutBufferCount 設(shè)置并返回發(fā)送緩沖區(qū)中等待計算機發(fā)送的字符數(shù)

Output 向發(fā)送緩沖區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)，該屬性設(shè)計時無效，運行時只讀

Rthreshold 在MSComm控件設(shè)置ConunEvent屬性為comEvReceive并產(chǎn)生OnComm之前，設(shè)置并返回要接收的字符數(shù)

其中CommEvent屬性是一個非常重要的屬性。一旦串口發(fā)生通信事件或產(chǎn)生錯誤，依據(jù)產(chǎn)生的事件和錯誤，MSComm控件為CommEvent屬性賦以不同的代碼，同時產(chǎn)生OnComm事件。用戶程序就可在OnComm事件處理程序中針對不同的代碼，進行相應的處理。

MAX485接口芯片是Maxim公司的一種RS-485芯片。采用單一電源+5 V工作，額定電流為300μA，采用半雙工通訊方式。它完成將TTL電平與RS-485電平轉(zhuǎn)換的功能。MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單，內(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收器。RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動器的輸入端，與單片機連接時只需分別與單片機的RXD和TXD相連即可；/RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當/RE為邏輯0時，器件處于接收狀態(tài)；當DE為邏輯1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因為MAX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機的一個管腳控制這兩個引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號端，當A引腳的電平高于B時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當A的電平低于B端時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在與單片機連接時接線非常簡單。只需要一個信號控制MAX485的接收和發(fā)送即可。

從通信協(xié)議及數(shù)據(jù)傳輸過程可知，單片機在初始化后要保持接收地址狀態(tài)，當接收到本機地址后回送地址并設(shè)置本機為接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，接收完數(shù)據(jù)后作出相應的反應，最后回到接收地址的狀態(tài)。

6.結(jié)束語

本文介紹了一個以PC機為上位機，以單片機為終端機，通過RS485網(wǎng)絡(luò)把它們連接起來的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，重點介紹了利用Visual Basic6.0控件訪問串口實現(xiàn)串行通信、利用RS485接口實現(xiàn)單片機串口通信。具有開發(fā)簡單、成本低的優(yōu)點，性能穩(wěn)定、運行可靠、抗干擾能力強可以進行半雙工通信組成多機通信網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻：

[1]張輝.Visual Basic 串口通信及編程實例.化學工業(yè)出版社，2013.11.

[2]李江全.Visual Basic數(shù)據(jù)采集與串口通信測控應用實戰(zhàn).人民郵電出版社，2012.1.

[3]孫育才.ATMEL 新型AT89S52系列單片機及其應用.清華大學出版社，2005.1.

[4]張萌.單片機應用系統(tǒng)開發(fā)綜合實例.清華大學出版社，2007.1.

[5]鮑安平.單片機應用技術(shù).西安安電子科技大學出版社，2013.1.