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文档简介

1、8用C语言或汇编语言实现串口通信(PC和单片机间)上位机和下位机的主从工作方式为工业控制及自动控制系统所采用。由于PC机分析能力强、处理速度更快及单片机使用灵活方便等特点,所以一般都将 PC 机作为上位机,单片机作为下位机,二者通过RS-232或者RS-485接收、发送数据 和 传送指令。单片机可单独处理数据和控制任务,同时也将数据传送给PC机,由P0对 这些数据进行处理或显示 | AT89C51 | = j MAX232” |二| PC 机,|图2 1总体设计方案梳程图41硬件电路的设计MCS-5惮片机有一个全双工的串行通讯口 UART利用其RX刖TXD与外界进行通信,其内 部有2个物理上完

2、全独立的接收、发送缓冲器 SBUF可同时发送和接收数据。所以单片机和 PC机之间可以方便地进行串口通讯。单片机串口有3条引线:TXD (发送数据),RXD (接收数据)和GND信号地)。因此在通信距离较短时可采用零MODEM式,简单三连线结构。IBMPC机有两 个标准的RS-232串行口,其电平采用的是EIA电平,而MCS-51单片机的串行通信是由TXD (发送 数据)和RXD (接收数据)来进行全双工通信的,它们的电平是 TTL电平;为了 PC机与MCS 51机之间能可靠地进行串行通信,需要用电平转换芯片,可以采用MAXIMA司生产的专用芯片MAX23进行转换。电路如图1所示。硬件连接时,可

3、从MAX23中的2路发送器和接收器 中 任选一路,只要注意发送与接收的引脚对应尖系即可。 接口电路如图35所示。MAX23?TXDRXDC1-C2 +U芥TIinRtourGND5円y1 piFT1 c*uRHuv-HFRA- 232CRXDTXDGNTE 3- 5 PC机与单片机通信接口电8&设计框图4总体设计按照整体设计思路方案绘制原理图如下所示:C6raoruxiPGIPQTO2/W2inPOS/ABS 旳S忖X 初加射P?(WPn朋H 肿w K 3A11 P2IW2 P2 5AA13 K&AK P2AcAnGC u mou uJLrK-KU2MAX232C5M阿耐M4 s 7paafc

4、o rai/rw pjatffIL w wi旳剧 in ni pjfeiA 旳丁莎2系统软件设计软件设计分上位机软件设计和下位机软件设计。这两部分虽然在不同的机器上编写和运行,但它们要 做的工作是对应的:一个发送,另一个接收。为了保证数据通信的可靠性,要制定通信协议,然后各 自根据协议分别编制程序。现约定通信协议如下:pc机和单片机都可以发送和接收。上位机和下位机均采用查询方式发送控字符和数据、中断方式接收控制字符和数据。采用RS-232串口异步通信,1 上位PC机与下位单片机异步串行通信的通信协议为了保证可靠的通信,必须有一套完善的通信协议。分布式控制系统中的每台单片机均有唯一的番号。通信开

5、始时,先由PC机呼叫被叫单片机的番号,单片机在接收到微机的呼叫后,首先判断是不是自己的番号,如果是,则发送呼叫应答信号,否则不予理睬。微机在接收到 呼叫应答信号之后,将向单片机发出通信命令字符串。以下是上位PC机协议的格式:单片机号单片机号命令码命令码停止标志其中,单片机号代表现场第几台单片机,占用1个字节,发送两次的目的是为了防止干扰;命 令码则代表上位机向下位机发布的工作命令,它也占用1个字节,发送两次的目的也是为了防止T扰。而停止标志则表明一次命令发送完毕。使用时可依据该标志判断上位机的命令是否发送完毕。下位机协议格式如下:数据块校验位该格式中,数据块为下位机上传到上位pc机的数据。校验

6、位则用于pc机对收到的数据进行奇 偶校验(占1个字节)。校验正确后,可将数据写入内存,否则发出数据传输错误信息,以要求单片 机重新传输数据。另外,作为一个完整的通信协议,只有上述约定还不够,还必须在发送和接收数据的时间间隔上加以限制。否则,很可能由于某些原因而造成无限制的等待对方应答,使整个系统处于工作不正常状态,或者延误其它动作的处理。具体时间限制可根据通信内容、CPU处理速 度,再加上适当的余量来确定。2 单片机通信程序设计单片机的数据通信由串行口完成,定时器T1作为波特率发生器,其波特率要与PC机一致。数据的传送格式为1位起始位、8位数据位和1位停止位。采用中断方式发送和接收数据,定时

7、器T1设置为工作工作模式2,串行口设置为工作方式3,由第9位判断停止。具体的程序流程图见 下。程序流程图 主程序匸开殖定时酩丨1别跆此1訥荷口初哺y1开和行中|L吏走时凸叮f调卅城示思瓠订中卜|復单片机中断方式接收程序当PC机不发送任何数据的时候,从机单片机始终处于等待状态(P),直到PC机发送数据过来。由于PC机在发送有效数据之前会加一个开始符( FFH),在有效数据之后会加一个开 始符(7FH),所以单片机接收到主机发送来的 FFH之后,置RAM存贮单元的初始地址30H单 元,用来放紧接着接收的数据,程序中还用了一个计数器COUNTER来计接收到的数据位数,直到接收到7FH为止。单片机接收

8、主程序MAIN及中断服务程序STR清单如下:COUNTER EQU 40HPOINT EQU 41HORG 0000HLJMP MAINORG 0023HLJMP SRTMAIN:MOV SP,#60HMOV TMOD,#20H定时器T1的方式2MOV PCON,#OOH串行口波特率控制位MOV TH1,#0F4H ;2400Kb/sMOV TL1,#0F4HMOV 30H,#15MOV COUNTER,#1MOV R0,#30H ;接收数据存放区MOVR1,#30HSETB TR1 ;开始计数CLR ET1 ;清定时中断MOV SCON,#50H ;串行口控制寄存器给值SETB EA ;开总

9、中断SETB ES ;幵串行口中断MOVIP,#10HMAIN1: ACALLDISPSJMP MAIN1SRT: PUSH ACCPUSH 01HJBC RI,GETSJMP EXITGET: MOV A,SBUFCJNE A,#0FFH,GET1 ;判断是否为开始字符,不是跳GET1放数据存贮MOV R0,#30H ;是开始符就置存贮区首地址30H,计数器清0并跳出中断MOV COUNTER,#0SJMP EXITGET1: CJNE A,#07FH,GET2判断是否为结束符,不是跳GET2放数据存贮区MOV R5,COUNTER是结束符,放发送缓存区开始字符INC R5MOV POINT

10、,#30HMOV SBUF,#255SJMP EXITGET2: MOVRO,AINC ROINC COUNTEREXIT: POP 01HPOP ACCRETI 单片机中断方式发送程序由于本次设计的系统要实现的功能是将PC机送到单片机的数据回送到PC机,所以单片机要在接收完PC机数据后立即将数据回送到PC机。也就是说要将RAM存贮单元的初始地址30H单元 内数据逐一发送出去。程序框图见下。中断服齐单片机发送主程序MAIN及中断服务程序SEN清单如下:COUNTER EQU 40HPOINT EQU 41HORG 0000HLJMP MAINORG 0023HLJMP SRTMAIN:MOVS

11、P,#60HMOV TMOD,#20H定时器T1的方式2MOV PCON,#OOH串行口波特率控制位MOV TH1,#0F4H ;2400Kb/sMOV TL1,#0F4HMOV 30H,#15MOV COUNTER,#1MOV R0,#30H ;接收数据存放区MOVR1,#30HSETB TR1 ;开始计数CLR ET1 ;清定时中断MOV SCON,#50H ;串行口控制寄存器给值SETB EA ;开总中断SETB ES ;幵串行口中断MOVIP,#10HMAIN1: ACALLDISPSJMP MAIN1SRT: PUSH ACCPUSH 01HJBC RI,GET :判断是否为接收,是

12、跳GET接收程序,否执行发送程序CLR TIDJNZ R5,SEND1SJMP EXITSEND1: MOV R1,POINTMOV A,R1MOV SBUF,AINC R1MOV POINT,R1SJMP EXITEXIT: POP 01HPOP ACCRETI单片机显示程序单片机显示部分可以用来检测接收到的数据是否正确,单片机显示程序主要将接AT89C51从串行口收到的数据显示出来。在 程序设计中,在AT89C51 RAM存贮器中的四个显示缓冲器单元30H 34H,分别存放着由PC机方发送过来的数据,AT89C51的P2 口扫描输出总是只有一位为 高电平,即4位显示器中仅有一位公共阴极为低

13、电平,其它位为高电平,AT89C51的P0口相应位(阴极为低)的显示数据的段数据,使该位显示出一个字符,其它们为暗,依次地改变P2 口输出为高的位,P0 口输出对应的段数据,4位显示器就显示出由缓冲器中显示数据所确定的字符。 程序框图见下:单片机显示子程序清单如下DISP: PUSH ACCMOV DPTR,#TABMOV R1,#30HMOV A,COUNTERJZ DISP2 ;没有接收到数据,跳出DISP继续显示P.等待状态MOV R2,AMOV R6,#08HDISP1:MOV A,R1CPLAANLA,#0FHMOVC A,A+DPTRMOV P0,A ;送字形码到PO 口MOV A

14、,R6MOV P2,A ;送位控制到P2 口RR AMOV R6,ADJNZ R7,$INC R1DJNZ R2,DISP1 ;判断接收位数DISP2:MOVR1,#30HPOP ACCRET TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDB 77H,7CH,39H,5EH,79H,0F3HEND3 PC机通信程序PC通信程序采用Visual Basic语言编程,VB提供了串行端口控制Mscomn来为应用程序提供串行通讯。该控件屏蔽了通信过程中的底层操作,我们可以设置、监视Mscomm控件的属性和事件,结合Timer控件即可完成对串行口的初始化

15、和数据的输入输出工作。主 程序按照通信协议的要求,首先确定波特率和信息帧格式,的 然后调用发送子程序将键盘输入 数据发送出去,为了使主机能够对整个检测过程进行控制,的须要在发送命令以后设定等待时间,也可以通过条件判断下一步是发送还是接收命令。或二 对发送的命令,可能是文本方 进制代码。在发送二进制代码时,应特别注意发送的格式。PC机通信程序清单:Private Sub Command1_Click()Dim outstring As StringDim i As IntegerDim de As Integer outstring = Textl .TextMSComml .RThreshol

16、d = LenfText1 .Text) + 2 MSComml .Output = Chr(255)For i = 1 To Len(outstring)MSComml .Output = Chr(Asc(Mid(outstring, i, 1) 48) Next iMSComml .Output = Chr(127)End SubPrivate Sub Command2_Click()Text2.Text =,HEnd SubPrivate Sub Command3_Click()If MSComml .PortOpen = False ThenMSComml .PortOpen = Tr

17、ue Command3.Caption = ” 另闭端口 ElseMSComml .PortOpen = False Command3.Caption =打开端口 End IfEnd SubPrivate Sub Form_Load() MSComml .CommPort = 1 MSComml.Settings = 2400,n,8,1” *位停止 定义用端口 COM1波特率无奇偶校 位验,8位数据,1MSComml .PortOpen = True 1Command3.Caption = n 闭端口 n End Sub 打开端口Private Sub MSComml_OnComm()Dim

18、 lenth As Integer, i As Integer lenth = Len(Text1 .Text) + 2ReDim instring(1 To lenth) As IntegerSelect Case MSComml .CommEventCase comEvReceiveFor i = 1 To lenthinstring(i) = MSComml .Input(O)Next iEnd SelectText2.Text =,HFor i = 1 To lenthIf instring(i) 255 And instring(i) 127The nText2.Text = Tex

19、t2.Text & instring(i)End IfNext iEnd SubPrivate Sub Timer1_Timer()Text3.Text = DateText4.Text = Time()End SubPrivate Sub Timer2_Timer()Textl = Textl + 1If Textl 9999 Then Textl = 1000Commandl Click7End Sub单片机通信程序清单:COUNTER EQU 40HPOINT EQU 41HORG 0000HLJMP MAINORG 0023HLJMP SRTMAIN:MOVSP,#60HMOV TMO

20、D,#20H定时器T1的方式2MOV PCON,#OOH串行口波特率控制位MOV TH1,#0F4H ;2400Kb/sMOV TL1,#0F4HMOV 30H,#15MOV COUNTER,#1MOV R0,#30H ;接收数据存放区MOVR1,#30HSETB TR1 ;开始计数CLR ET1 ;清定时中断MOV SCON,#50H串行口控制寄存器给值SETB EA ;开总中断SETB ES ;开串行口中断MOVIP,#10HMAIN1:ACALLDISPSJMP MAIN1*中断服务子程序*SRT: PUSH ACCPUSH 01HJBC RI,GET ;判断是否为接收,是跳GET接收程

21、序,否执行发送程序CLR TIDJNZ R5,SEND1SJMP EXITSEND1: MOV R1,POINTMOV A,R1MOV SBUF,AINC R1MOV POINT,R1SJMP EXITGET: MOV A,SBUFCJNE A,#0FFH,GET1;判断是否为开始字符,不是跳 GET1放数据存贮区MOV R0,#30H ;是开始符就置存贮区首地址30H,计数器清0并跳出中断MOV COUNTER,#0SJMP EXITGET1: CJNE A,#07FH,GET2 ;判断是否为结束符,不是跳GET2放数据存贮区MOV R5,COUNTER是结束符,放发送缓存区开始字符INC

22、R5MOV POINT,#30HMOV SBUF,#255 SJMP EXITGET2: MOV R0,A INC ROINC COUNTEREXIT: POP 01HPOP ACCRETI *$*$*$*$*b .*显不程序DISP: PUSH ACCMOV DPTR,#TABMOVR1, #30HMOV A,COUNTERJZ DISP2 ;没有接收到数据,跳出DISP继续显示P等待状态MOV R2,AMOV R6,#08HDISP1:MOV A,R1ANL A,#0FHMOVC A,A+DPTRMOV P0,A ;送字形码到P0 口MOV A,R6MOV P2,A ;送位控制到P2 口R

23、R AMOV R6,ADJNZ R7,$INC R1DJNZ R2,DISP1 ;判断接收位数DISP2:MOV R1,#30HPOP ACCRETTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH DB77H,7CH,39H,5EH,79H,0F3HENDPC机通信程序清单:Private Sub Command1_Click()Dim outstring As StringDim i As IntegerDim de As Integer outstring = Textl .TextMSComml .RThreshold = Len(Text1 .Text) + 2 MSComml .Output = Chr(255)For i = 1 To Len(outstring)MSComml .Output = Chr(Asc(Mid(outstring, i, 1) - 48)Next iMSComml .Output = Chr(127)End SubPrivate Sub Command2_Click()Text2.Text = ”End SubPrivate Sub Command3_Click()If MSComml .PortOpen = False ThenMSComml .PortOpen = True Comm

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