馬世強(qiáng)

引言：在工業(yè)自動(dòng)化控制、智能儀器儀表中，單片機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和解決問(wèn)題的需要，對(duì)某些數(shù)據(jù)要做較復(fù)雜的處理。由于單片機(jī)的運(yùn)算功能較差，不能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜處理，因而須借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這就要解決單片機(jī)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通信問(wèn)題，本文就單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信問(wèn)題進(jìn)行研究比較有意義。

單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信可分為PC機(jī)與單個(gè)單片機(jī)通信和PC機(jī)與多單片機(jī)通信，下面就這兩種通信類型做以下分析。

一、 PC機(jī)與單個(gè)單片機(jī)通信

1. 硬件設(shè)計(jì)

可采用 MCl488和MCl489芯片的轉(zhuǎn)換接口 MCl488和MCl489芯片為早期的RS-232至TTL邏輯電平的轉(zhuǎn)換芯片。此種電路的不便之處是需要±12V電壓，并且功耗較大，不適合用于低功耗的系統(tǒng)。

8031的TXD為串行口的數(shù)據(jù)發(fā)送線。它經(jīng)過(guò)1488電平轉(zhuǎn)換器接于CE-158串行口的RD（數(shù)據(jù)接收線），使8031的數(shù)據(jù)進(jìn)入PC計(jì)算機(jī)內(nèi)存。CE-158的DTR（數(shù)據(jù)終端設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)），經(jīng)過(guò)1489接于8031的 ，作為請(qǐng)求8031向PC計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的申請(qǐng)線。

2. 軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)通信軟件分為兩部分：一部分是用8031匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的數(shù)據(jù)發(fā)送程序，可以固化

在8031系統(tǒng)的程序化存儲(chǔ)器中；另一部分是用BASIC語(yǔ)言編寫(xiě)的數(shù)據(jù)接收程序，配置在PC計(jì)算機(jī)上。發(fā)送和接收約定為：波特率1200，數(shù)據(jù)位8位，奇偶校驗(yàn)位為奇校驗(yàn)。

主程序流程圖如下：

二、 PC機(jī)與多單片機(jī)通信

PC與多單片機(jī)通信的基本原理基本是整個(gè)系統(tǒng)中PC機(jī)是上位管理機(jī)，各從機(jī)是分布在不同地點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。PC機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間采用的總線方式為RS-485。PC機(jī)作為主控機(jī)，通過(guò)串口向單片機(jī)發(fā)送命令。單片機(jī)收到數(shù)據(jù)后，對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)，并根據(jù)命令類型向PC機(jī)返回?cái)?shù)據(jù)。

1. 典型器件介紹

由于接口電平的不一致，一般是不能直接連接的。常用的總線方式根據(jù)通信距離，速度以及網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)等指標(biāo)的要求，有RS-232C、RS485、RS422等接口標(biāo)準(zhǔn)。

PC機(jī)上大多數(shù)都有RS-232C接口，采用DB-9連接器，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)是EIA（電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)）與BELL公司等共同開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議。適合與數(shù)據(jù)速率在0Kbit/s~20Kbit/s范圍內(nèi)的通信。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電氣特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都做了規(guī)定。邏輯“1”的電平為-15V~-3V，邏輯“0”的電平-15V~-3V。也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3V時(shí)，電路可以有效的檢查出來(lái)。介于-3V~+3V的電壓無(wú)意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認(rèn)為無(wú)意義。因此，在實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在有效范圍內(nèi)。

與RS-232C相匹配的連接器有DB-25、DB-15和DB-9 3種，其引腳的定義各不相同。簡(jiǎn)化的9芯DB-9連接器其引腳分布如圖

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般使用DB-9連接器的2、3和5腳即可滿足需要。TTL電平RS232C接口電平互不兼容，所以兩者接口時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)的通信距離比較遠(yuǎn)或干擾比較嚴(yán)重的場(chǎng)合，RS-485通信協(xié)議具有比RS232C更優(yōu)良的性能、目前有多重RS485收發(fā)器，常用的有SN75176、MAX485、SN75LBC184等，實(shí)現(xiàn)RS-485通信接口較為方便。

2.硬件設(shè)計(jì)

PC機(jī)與和各數(shù)據(jù)采集及執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間采用的總線方式為RS-485，而且在從機(jī)通信的出口處采用光電隔離技術(shù)，為保證通信時(shí)potential率能達(dá)到9600bit/s，隔離器件可采用高速光6N137。信號(hào)在傳輸線上傳輸時(shí)，若遇到阻抗不連續(xù)的情況，就會(huì)出現(xiàn)反射現(xiàn)象，從而影響信號(hào)的遠(yuǎn)距離離傳輸。常用雙紋線的特性在110~130，因此在RS-485總線末端接入120Ω的電阻。與單片機(jī)端的接口電路類似，將PC機(jī)連接到RS485總線上也需要轉(zhuǎn)換電路，PC機(jī)處采用的RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器也有采用光電隔離型的，如波士電子的RS-232/RS-485接口轉(zhuǎn)換器。

3.程序設(shè)計(jì)

利用RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)組成的多機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)和直接利用TTL接口組成多機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)最大的不同時(shí)RS-485多機(jī)通信網(wǎng)采用半雙工工作方式，數(shù)據(jù)在發(fā)送和接收時(shí)，必須對(duì)RE/DE引腳進(jìn)行設(shè)置，SN75LBC184工作狀態(tài)只有兩種：發(fā)送和接收。當(dāng)P1.0為高電平時(shí)，SN75LBC184只允許接收，反之只允許發(fā)送。

由于PC機(jī)上位管理微機(jī)，為便于管理員操作，采用的是具有人性化的操作界面，語(yǔ)言使用Visual C++6.0，數(shù)據(jù)庫(kù)使用SQL Server。

由于采用的RS-485總線方式，為半雙通信方法，而且作為終端系統(tǒng)，從機(jī)的工作是被動(dòng)的，因此從機(jī)時(shí)不會(huì)主動(dòng)向管理主機(jī)發(fā)送信息的，只有在管理主機(jī)由請(qǐng)求時(shí)，才會(huì)有應(yīng)答信息，各從機(jī)在正常情況下一只處于接受狀態(tài)，只有在收到管理主機(jī)由對(duì)本級(jí)的呼叫后，主動(dòng)將狀態(tài)切換為發(fā)送狀態(tài)，然后根據(jù)命令向管理主機(jī)發(fā)送應(yīng)答信息，發(fā)送完畢后，又馬上返回接受狀態(tài)，通信采用的波特率為6900bit/s，8位數(shù)據(jù)位，1位數(shù)束位無(wú)奇偶校驗(yàn)，單片機(jī)接受采用中斷方式。

結(jié)論

單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信按單片機(jī)數(shù)量劃分為兩大類，PC機(jī)內(nèi)要設(shè)計(jì)操作畫(huà)面，并且要建立數(shù)據(jù)庫(kù)，而單片機(jī)作為數(shù)據(jù)的采集和執(zhí)行單元，必須能實(shí)現(xiàn)通信，做硬件和軟件方面的設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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