電腦的RS-232接口如何才能與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)串口通信

單片機(jī)的串行口是非常有用的，通過(guò)他我們可以把單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳回電腦處理或者接受電腦傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)而進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，下面我就給大家介紹上一下電腦的RS-232接口與單片機(jī)串行通信程序設(shè)計(jì)方法。

RS-232簡(jiǎn)介：

在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來(lái)進(jìn)行通訊.RS-232-C接口（又稱EIA RS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。 （“RS-232-C”中的“-C”只不過(guò)表示RS-232的版本，所以與“RS-232”簡(jiǎn)稱是一樣的）它是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)，調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的DB-25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。后來(lái)IBM的PC機(jī)將RS232簡(jiǎn)化成了DB-9連接器，從而成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。而工業(yè)控制的RS-232口一般只使用RXD，TXD，GND三條線。

下面，讓我們使用S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板來(lái)開(kāi)發(fā)一個(gè)簡(jiǎn)單的串口通信實(shí)驗(yàn)程序，這是一個(gè)串口通信綜合實(shí)驗(yàn)，需要全套餐客戶的相關(guān)配件配合才能完成。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)程序，我們可以檢測(cè)實(shí)驗(yàn)板串口的狀態(tài)，接收計(jì)算機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，然后再發(fā)送回計(jì)算機(jī)，如果程序中發(fā)送和接收窗中顯示的字符相同，則說(shuō)明實(shí)驗(yàn)板的串口是良好的，能夠正常收發(fā)數(shù)據(jù)，另外單片機(jī)接收計(jì)算機(jī)的控制指令，根據(jù)控制指令來(lái)控制實(shí)驗(yàn)板上的繼電器動(dòng)作。

RS-232接口與單片機(jī)串行通信程序設(shè)計(jì)的界面

圖 1

注：當(dāng)前按鍵：“K”，按鍵的ASC碼：“75”，按鍵的16進(jìn)制碼：“4BH”

S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板與電腦串口實(shí)現(xiàn)RS232通信運(yùn)行效果圖

注：按壓PC鍵盤(pán)的按鍵“K”單片機(jī)將串口接收到按鍵實(shí)時(shí)顯示在液晶模塊上（鎖定了大小鍵）。

1、液晶模塊第一行顯示“PS2-KEY： K ”， 表示接收到PS2鍵盤(pán)的按鍵：“K”

2、液晶模塊第二行顯示“HEX：4Bh ASC：75 ”，表示K的HEX碼為“4BH”，ASC碼為：“75”

注：按壓PC鍵盤(pán)的按鍵“2”單片機(jī)將串口接收到按鍵實(shí)時(shí)顯示在液晶模塊上

1、液晶模塊第二行顯示“HEX：32h ASC：50 ”，表示K的HEX碼為“32H”，ASC碼為：“50”

2、液晶模塊第一行顯示“PS2-KEY： 2 ”， 表示接收到PS2鍵盤(pán)的按鍵：“2”

從上面兩幅圖中可以看到，我們實(shí)現(xiàn)主要目標(biāo)如下：

1、在計(jì)算機(jī)上，VB6.0編寫(xiě)的通信測(cè)試程序檢測(cè)的鍵盤(pán)操作，將我們的按壓PS2鍵盤(pán)（PC鍵盤(pán)）按鍵顯示在數(shù)據(jù)發(fā)送窗中，顯示按鍵當(dāng)前按鍵、按鍵的ASC碼、按鍵的16進(jìn)制碼。同時(shí)將鍵值通過(guò)電腦的RS-232串口發(fā)送到S51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板上，實(shí)驗(yàn)板上的AT89S51單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，以二進(jìn)制方式顯示在實(shí)驗(yàn)板的8位高亮度LED上，然后把接收到的數(shù)據(jù)重新發(fā)送回電腦的RS－232串口，電腦接收到后顯示在程序的接收數(shù)據(jù)窗中。

2、單片機(jī)檢測(cè)識(shí)別計(jì)算機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的鍵盤(pán)鍵值，將按鍵值以二進(jìn)制形式顯示在P1口的8位高亮度LED上，同時(shí)，將當(dāng)前按鍵、按鍵的HEX碼、ASC碼實(shí)時(shí)顯示在1602液晶模塊上面。

3、單片機(jī)接收計(jì)算機(jī)對(duì)單片機(jī)的控制指令，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送“繼電器ON指令”時(shí)，則單片機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)板上的繼電器吸合；相反，如果計(jì)算機(jī)發(fā)送“繼電器OFF指令”時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器釋放，我們可以學(xué)習(xí)掌握計(jì)算機(jī)智能控制的原理，只要掌握了這種方法，我們要在電腦上輕輕點(diǎn)擊鼠標(biāo)就可以控制家里的電氣開(kāi)關(guān)了就不難了（操作方法，點(diǎn)擊軟件的“繼電器”按鈕，實(shí)驗(yàn)板的繼電器吸合，再次點(diǎn)擊按鈕，繼電器釋放）。

4、單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，發(fā)出一時(shí)短聲提示。同時(shí)將數(shù)據(jù)重新發(fā)送回電腦串口，供電腦程序接收顯示，電腦軟件接收到單片機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)后，顯示在軟件的接收數(shù)據(jù)窗中。

【RS-232接口與單片機(jī)串行通信程序設(shè)計(jì)】

該系統(tǒng)程序由單片機(jī)通信程序和電腦通信程序構(gòu)成。在微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，一般稱計(jì)算機(jī)為上位機(jī)、而前端采集控制的單片機(jī)系統(tǒng)稱為下位機(jī)。上位機(jī)主要負(fù)責(zé)所有測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的綜合管理與下位機(jī)的調(diào)度控制，而下位機(jī)由單片機(jī)構(gòu)成前端的測(cè)控系統(tǒng)，進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的采集及設(shè)備的控制，下位機(jī)受上位機(jī)的管理控制。

一、單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)

51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通信口，非常適合與電腦進(jìn)行通信，51單片機(jī)的串口開(kāi)發(fā)在各種教科書(shū)上都有詳細(xì)的介紹，我們這里不在重復(fù)，大家可以參考一下書(shū)籍。單片機(jī)程序功能主要如下：初始化串口、打開(kāi)串口中斷、接收電腦發(fā)送的數(shù)據(jù)、在1602液晶模塊上顯示數(shù)據(jù)、將數(shù)據(jù)發(fā)送回電腦RS-232串口、接收繼電器控制命令、控制繼電器動(dòng)作等。

單片機(jī)通信參考程序如下：

ORG 0000H

AJMP START ;轉(zhuǎn)到初始化程序

ORG 0023H

AJMP PGUART ;轉(zhuǎn)到串行中斷服務(wù)子程序

START： MOV SP，#60H ;堆棧指針初始化

MOV P0，#0FFH ;P0端口初始化

MOV P1，#0FFH ;P1端口初始化

MOV P2，#0FFH ;P2端口初始化

MOV P3，#0FFH ;P3端口初始化

MOV TMOD，#20H ;定時(shí)器T1工作于模式2，自動(dòng)重裝載

MOV TH1，#0FDH ;TH1初值為“0FDH”，9600bps

MOV TL1，#0FDH ;TL1初值為“0FDH”，9600bps

MOV SCON，#50H ;串行口工作于方式1，允許接收

SETB TR1 ;啟動(dòng)定時(shí)器T1

SETB ES ;允許串行口中斷

SETB EA ;開(kāi)總中斷

CLR UABIT

;----------------------RS-232接口與單片機(jī)串行通信程序設(shè)計(jì)-------------------------------

MAIN： 。。.。。. ;主程序處理其他任務(wù)，等待串口中斷

AJMP MAIN

PGUART： 。。.。。. ;串口中斷服務(wù)子程序，接收處理數(shù)據(jù)

RETI

END

二、RS-232串行通信測(cè)試軟件開(kāi)發(fā)

計(jì)算機(jī)RS-232串行通信測(cè)試軟件采用VB6.0開(kāi)發(fā)，VisualBasic 6.0（簡(jiǎn)稱VB6.0）以其簡(jiǎn)單易學(xué)，

VB6.0為可視化編程開(kāi)發(fā)軟件，開(kāi)發(fā)程序簡(jiǎn)單易學(xué)，VB程序開(kāi)發(fā)主要分為兩步：第一步、使用VB控件設(shè)計(jì)出軟件界面，第二步、給各種控件編寫(xiě)相應(yīng)的執(zhí)行程序代碼，代碼編寫(xiě)完成后可以運(yùn)行查看結(jié)果了。

VB6提供了多種控件，其中MSCOMM.OCX是用于串行通信的控件，我們可將該控件添加到工具箱（Toolbox）內(nèi)，這樣就可以利用該控件進(jìn)行串行通信程序的設(shè)計(jì)了。

下面介紹Mscomm控件的主要屬性和方法：

1） CommPort：設(shè)置或返回串行端口號(hào)，VB6的取值范圍為1～16，表示打開(kāi)或返回通信端口號(hào)COM1～COM16

2） Setting：設(shè)置或返回串行端口的波特率、奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位。如：Mscomm1.Setting=“9600，N，8，1”

3） PortOpen：打開(kāi)或關(guān)閉串行端口，格式為：Mscomm1.PortOpen=『True/False』

4） InBufferSize：設(shè)置或返回接收緩沖區(qū)的大小，缺省為1024字節(jié)

5） InBufferCount：返回接收緩沖區(qū)內(nèi)的等待讀取的字節(jié)個(gè)數(shù)，可通過(guò)設(shè)置該屬性為0來(lái)清除接收緩沖區(qū)

6） RThreshold：該屬性為一閥值，當(dāng)接收緩沖區(qū)內(nèi)字節(jié)個(gè)數(shù)達(dá)到或超過(guò)該值后就產(chǎn)生OnComm事件

7） InputLen：設(shè)置或返回接收緩沖區(qū)內(nèi)用Input讀入的個(gè)數(shù)。若取0，則Input將讀取整個(gè)緩沖區(qū)的所有內(nèi)容

8） Input：該屬性表示從接收緩沖區(qū)InputLen個(gè)字符

9） OutBufferSize：設(shè)置或返回發(fā)送緩沖區(qū)大小，缺省為512字節(jié)

10） OutBufferCounter：返回發(fā)送緩沖區(qū)內(nèi)等待發(fā)送的字符數(shù)，可用來(lái)清空緩沖區(qū)

11） Output：向發(fā)送緩沖區(qū)傳送一字符串，即向串口發(fā)送數(shù)據(jù)

第一步：開(kāi)發(fā)程序界面

打開(kāi)VB6.0 -》 新建“標(biāo)準(zhǔn) EXE”建立一個(gè)新的工程。在工程窗口Form1中添加我們要使用的各種按鈕和控件，其中一個(gè)圖標(biāo)如電話一樣的控件就是MSCOMM串行通信控件了，該控件在界面設(shè)計(jì)時(shí)候可見(jiàn)，在程序運(yùn)行時(shí)候不可見(jiàn)。最后，放置好了各種控件后，程序的界面界面就出來(lái)了，是不是很簡(jiǎn)單呀！如下圖4所示：

RS-232串口通信測(cè)試軟件界面開(kāi)發(fā)

圖 4

第二步：VB軟件編寫(xiě)

當(dāng)軟件的界面設(shè)計(jì)完成后，我們就可以給程序添加代碼了，在程序中實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：RS-232端口初始化、檢測(cè)PC鍵盤(pán)按壓的按鍵、發(fā)送按鍵編碼、在數(shù)據(jù)發(fā)送窗顯示當(dāng)前按鍵編碼、在接收數(shù)據(jù)窗中接收顯示單片機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，檢測(cè)繼電器控制按鈕的操作，發(fā)送繼電器控制命令。。。如下圖5所示：

RS-232串口通信測(cè)試軟件程序代碼編寫(xiě)

圖 5

【串行通信實(shí)驗(yàn)操作】

完成了單片機(jī)通信程序及PC上我VB程序開(kāi)發(fā)后，我們編譯工程，得到單片機(jī)芯片燒寫(xiě)的HEX格式目標(biāo)文件rs232test.hex和串口測(cè)試程序可以執(zhí)行文件RS232test.exe，然后我們就可以拿出實(shí)驗(yàn)板，馬上進(jìn)行串口通信實(shí)驗(yàn)了，檢測(cè)一下我們的實(shí)際通信效果。

1、使用ISP編程器將目標(biāo)文件rs232test.hex燒寫(xiě)到AT89S51單片機(jī)中

2、如前面的所示：我們將燒寫(xiě)好了通信程序的AT89S51芯片鎖緊到S51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板上，然后把1602字符型液晶模塊插到實(shí)驗(yàn)板的1602接口上，用RS232串口通信電纜和USB電纜將實(shí)驗(yàn)板和電腦連接好，按壓實(shí)驗(yàn)板的電源開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟電源，此時(shí)實(shí)驗(yàn)板上的電源指示燈亮起來(lái)，實(shí)驗(yàn)板準(zhǔn)備就緒，隨時(shí)可以接收電腦發(fā)送的數(shù)據(jù)了。

3、雙擊我們編寫(xiě)的串口測(cè)試程序RS232test.exe，啟動(dòng)RS-232串行通信測(cè)試軟件，在軟件上設(shè)置好和實(shí)驗(yàn)板連接的通信端口，然后點(diǎn)擊“PC發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送窗”，即可激活輸入窗口，然后我們按壓電腦鍵盤(pán)上的按鍵，按壓PS2鍵盤(pán)的按鍵將會(huì)被顯示在軟件中，同時(shí)發(fā)送到單片機(jī)上通過(guò)1602液晶模塊進(jìn)行顯示，當(dāng)接收到正確數(shù)據(jù)時(shí)候，實(shí)驗(yàn)板上的蜂鳴器也會(huì)發(fā)出短促的聲音，使你按壓鍵盤(pán)的感覺(jué)從聲音上體現(xiàn)出來(lái)。從單片機(jī)發(fā)送回來(lái)的數(shù)據(jù)被軟件接收后，會(huì)還原顯示在發(fā)送數(shù)據(jù)窗中，如果我們?cè)陔娔X上按壓的鍵盤(pán)上的按鍵，在軟件的發(fā)送窗、接收窗及實(shí)驗(yàn)板上1602液晶模塊上顯示的按鍵都相同，則說(shuō)明我們電腦的RS-232串口良好，單片機(jī)的串口也是良好的，通信正常。然后，我們可以點(diǎn)擊軟件中的“繼電器”按鈕，實(shí)驗(yàn)板上的單片機(jī)接收到電腦的控制指令后，就會(huì)控制繼電器產(chǎn)生相應(yīng)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電腦軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)板上繼電器的控制。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)51單片機(jī)串口的認(rèn)識(shí)：

下面我們通過(guò)這套串口測(cè)試程序來(lái)做個(gè)額外實(shí)驗(yàn)。理論上，當(dāng)我們按壓鍵盤(pán)上的按鍵，所有按鍵都會(huì)發(fā)送到單片機(jī)，然后再返回計(jì)算機(jī)上的，在串口測(cè)試軟件上的PC發(fā)送數(shù)據(jù)窗和接收數(shù)據(jù)窗中顯示的字符數(shù)目、字符應(yīng)該是完全相同的，如上面圖1中顯示。但是，當(dāng)我們連續(xù)快速按壓PC鍵盤(pán)（注意：連續(xù)速度要足夠快哦，才能看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)窗中有時(shí)候會(huì)漏掉字符，累積下來(lái)，接收窗中的字符就會(huì)比發(fā)送窗中的字符少了。

發(fā)生這種現(xiàn)象的原因是什么 ？！

其實(shí)這是由于計(jì)算機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)太快，而單片機(jī)的串口中斷一次只能接收處理一個(gè)數(shù)據(jù)，前一個(gè)數(shù)據(jù)還沒(méi)有處理完，后面又有數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)來(lái)，單片機(jī)來(lái)不及處理漏掉了。這是由51單片機(jī)的串口特性決定的，AT89S51單片機(jī)的串口只有一個(gè)字節(jié)的發(fā)送和接收緩沖區(qū)SBUF，也就是說(shuō)每次只能發(fā)送或接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，如果在接收的數(shù)據(jù)沒(méi)有及時(shí)處理完，而又有新的數(shù)據(jù)進(jìn)來(lái)，會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失，不像計(jì)算機(jī)中VB6的MSCOMM串行通信控件，默認(rèn)的接收緩沖區(qū)為1024字節(jié)，而默認(rèn)的發(fā)送緩沖區(qū)也有512字節(jié)，而且還可以改變緩沖區(qū)大小，計(jì)算機(jī)有了收發(fā)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，通信當(dāng)中就不容易出現(xiàn)緩沖區(qū)溢出而通信錯(cuò)誤的現(xiàn)象。

在測(cè)控系統(tǒng)中，如果出現(xiàn)這種錯(cuò)誤的話則有可能系統(tǒng)失控，數(shù)據(jù)出錯(cuò)，誤報(bào)警等。當(dāng)然，我們?cè)谕ㄐ胖幸部梢约尤胄ｒ?yàn)機(jī)制來(lái)檢查錯(cuò)誤，但這種現(xiàn)象也使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)莫名其妙的故障，而且這種屬于軟件故障，我們往往不容易想到，會(huì)走彎路。為了減少這種問(wèn)題的出現(xiàn)，在這里站長(zhǎng)提醒大家，在開(kāi)發(fā)的單片機(jī)串口中斷服務(wù)子程序中，要盡量加快數(shù)據(jù)處理速度，在接收完成數(shù)據(jù)后，要及時(shí)打開(kāi)串口中斷，以便接收新的數(shù)據(jù)，而其他占用時(shí)間的運(yùn)算程序盡量不要在串口中斷里面處理，這是每一個(gè)單片機(jī)開(kāi)發(fā)人員值得注意的問(wèn)題，希望大家能夠從我們這個(gè)實(shí)驗(yàn)中得到啟發(fā)，開(kāi)發(fā)出更完美的程序來(lái)，少走彎路。

好了，這個(gè)實(shí)驗(yàn)到此結(jié)束了，希望大家通過(guò)對(duì)這個(gè)軟件的學(xué)習(xí)，掌握單片機(jī)實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控的開(kāi)發(fā)、串口通信程序的開(kāi)發(fā)及計(jì)算機(jī)串口實(shí)時(shí)控制開(kāi)發(fā)原理及PC監(jiān)控軟件的開(kāi)發(fā)，為開(kāi)發(fā)其他功能更加完善的單片機(jī)綜合應(yīng)用系統(tǒng)打好基礎(chǔ)。