談PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)設(shè)計

董鵬 鮑印虎 張占美

【摘要】本文從串口通訊協(xié)議、PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)的硬件組成、PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)的軟件組成三個方面入手，對PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)設(shè)計工作做出思考，希望能為相關(guān)實際工程提供應(yīng)用價值。

【關(guān)鍵詞】PC機；單片機；串口通信系統(tǒng)；設(shè)計思路

就當(dāng)前的串口通信系統(tǒng)的控制能力來講，還不足以滿足實際的控制需求，因此分布式系統(tǒng)成為了工程項目中控制系統(tǒng)的主流。在分布式系統(tǒng)中，PC機與單片機會選擇串口通信的方式，通過信息線、地線和控制線來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，憑借自身價格低廉、可靠性高等特點被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。

一、PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)硬件組成

（一）串口通訊協(xié)議

串口是計算機技術(shù)中應(yīng)用非常廣泛的一類設(shè)備通信協(xié)議，大部分計算機中包含的串口有兩個，都是基于RS232的串口。作為儀器儀表設(shè)備的串口通信協(xié)議，很多GPIB兼容的設(shè)備上也會兼?zhèn)銻S-232口，與此同時，串口通信協(xié)議也會被應(yīng)用在獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備數(shù)據(jù)的工作中。通常情況下，串口會采用異步傳輸?shù)姆绞絹韺崿F(xiàn)按位發(fā)送以及接受字節(jié)的工作，具有遠(yuǎn)距離通信的特點。

（二）硬件組成

串口通信顯示系統(tǒng)一般由PC機、MAX232芯片、RS-232、STC89C52單片機、CH240128LCD等硬件組成。其中PC機作為上位機，主要是負(fù)責(zé)對信息數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收以及人機交互工作；單片機是作為下位機存在，主要的功能是實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)之間的接收、發(fā)送和液晶驅(qū)動；MAX232芯片是連接PC機與單片機之間的橋梁，負(fù)責(zé)將RS-232中負(fù)邏輯電平轉(zhuǎn)換成TTL電平的模式。

（三）軟件組成

在PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)設(shè)計中，軟件程序的設(shè)計主要分為兩個方面，一方面，是在PC機運行的LabVIEW程序，另一方面，是在單片機中運行的C51程序。其軟件主要是通過與硬件的結(jié)合，在PC端發(fā)送一串字符，并利用串口的發(fā)送功能將字符串發(fā)送到單片機中，單片機在接受到數(shù)據(jù)信息后，會將字符串采取返回操作，最終使字符串顯示在液晶上，從而實現(xiàn)串口通信系統(tǒng)的通信功能和顯示功能。

二、PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)設(shè)計

（一）PC機與單片機串口通信系統(tǒng)設(shè)計思路

PC機與單片機串口通信系統(tǒng)的設(shè)計框圖是：外圍電路-單片機-串口通信電路-PC機，其中單片機的主要作用是電路系統(tǒng)設(shè)計的核心，在接收上位機相關(guān)指令的同時，負(fù)責(zé)對通信系統(tǒng)中相關(guān)電路工作狀態(tài)的控制工作；PC機在串口通信系統(tǒng)中主要利用通信軟件對下位機發(fā)送控制指令，并在接收下位機數(shù)據(jù)的同時，對系統(tǒng)的整體性能進行測試工作。

（二）PC機與單片機串口通信系統(tǒng)中的電路設(shè)計

在進行PC機與單片機串口通信系統(tǒng)中的電路設(shè)計工作時，其電路設(shè)計主要包括了單片機、串口通信電路、ISP程序下載接口電路以及PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)復(fù)位電路。實際的電路設(shè)計操作是基于RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)，利用了DB-9的連接器對特點部件進行連接，利用AVR單片機的通用同步功能、異步串行接收功能以及發(fā)器USART完成串口通信系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。選擇AVR單片機的原因主要是因為相比于一般的串行通訊設(shè)備，AVR單片機的發(fā)器USART具有更高的靈活性，擁有全雙工操作、同步操作功能、異步操作功能、高精準(zhǔn)的波特率發(fā)生器、多處理器通訊模式、數(shù)據(jù)過速檢測功能、三個獨立存在的中斷等一系列特點。

（三）上位機測試軟件的設(shè)計

在本次PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)設(shè)計過程中，針對上位機測試軟件的設(shè)計工作主要基于Visual C++平臺下的MSComm（即Microsoft Communications Control）控件來展開的。MSComm是Microsoft公司所提供的Windows簡化之后的串行通信編程的Active X控件，通過串行接口接收發(fā)送數(shù)據(jù)的方式使整個PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)設(shè)計更為簡便。

（四）PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)設(shè)計的運行測試

基于PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)設(shè)計的運行測試工作，主要是對依靠設(shè)計系統(tǒng)中的電路系統(tǒng)和串口通信測試軟件，搭建一個系統(tǒng)運行軟件平臺，以此來展開相應(yīng)的測試工作。在開展測試工作的過程中，可以通過設(shè)置串口參數(shù)，將其向下位機發(fā)送控制命令的方式進行。與此同時，下位機保持周期性的公阻狀態(tài)，對上位機發(fā)送數(shù)據(jù)，在測試平臺的顯示頁面進行顯示。

綜上所述，通過對串口通信原理的深入分析和研究，對PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)設(shè)計做出具體思考，并對具體設(shè)計的實施策略提出相應(yīng)的建議，其中基于AVR單片機完成的串口通信系統(tǒng)硬件電路設(shè)計、基于Visual C++平臺建立的串口通信系統(tǒng)運行測試軟件設(shè)計以及對于整個系統(tǒng)運行展開的系列測試，都對PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)設(shè)計的穩(wěn)定性提供了支持，保證設(shè)計可以達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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