單片機通信模塊和PC機通信模塊分析 - 全文

PC機和多個單片機也可以組成多級控制系統(tǒng)，一般以PC機為后級，多個單片機最小系統(tǒng)為前級。其通信一般由兩個獨立的模塊組成，即單片機通信模塊和PC機通信模塊。

1.單片機通信模塊的設計

51單片機內(nèi)串行口部分有兩個物理上相互獨立的數(shù)據(jù)緩沖器SBUF，但兩個緩沖器的地址是一個（99H）。該緩沖器用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。專用寄存器SCON和PCON控制串行口的工作方式和通信的波特率設定。定時器作為波特率發(fā)生器。CPU和SBUF寫數(shù)據(jù)即是發(fā)送數(shù)據(jù)，CPU從SBUF讀數(shù)據(jù)就是接收數(shù)據(jù)。

單片機51串行口是全雙工串行通信口。0串行口控制寄存器是SCON。

SMO和SMl：工作方式選擇位，如表所列。

表中UART是異步串行通信。

SM2：允許方式2和方式3多機通信。

REN：允許串行接收。

TB8：在方式2和方式3時是發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位。

RB8：在方式2和方式3時接收數(shù)據(jù)的第9位；在方式1時，若SM2=0，則RB8為接收到數(shù)據(jù)的停止位。

TI和RI：發(fā)送和接收中斷標志，表示是否已發(fā)送完或接收到數(shù)據(jù)，由硬件置位，軟件清O。因為PC機的RS - 232接口是由8250芯片控制的，所以一般PC/XT和PC/AT機用RS - 232與其他設備通信時所使用的是8位數(shù)據(jù)位（可少于8位數(shù)據(jù)），由此決定單片機必須設置方式1。

工作方式1：當SMO和SM1一0時，串行接口被選擇為工作方式1，此時為可變波特率的8位異步通信方式。

發(fā)送數(shù)據(jù)以TxD端輸出，每幀信息為10位：一位起始標志位0、8位數(shù)據(jù)位和一位停止位1。發(fā)送時數(shù)據(jù)先送到緩沖器SBUF，然后啟動發(fā)送。數(shù)據(jù)發(fā)送完后，將中斷標志TI置1。

接收時（BEN-1），數(shù)據(jù)從RxD輸入，當采樣到第一個1到O的下跳沿時，啟動接收器；確認起始位后，接收一幀信息；當RI=O，停止位為1或SM2 =0時，停止位進入RB8，中斷標志位RI置1，接收了一幀數(shù)據(jù)。

波特率的設定 單片機定時器作為波特率發(fā)生器。為此定時器1須是工作方式2，即自動重裝載模式。TL1作為8位計數(shù)器，TH1作為常數(shù)緩沖器。當TL1計數(shù)溢出時，將TH1中常數(shù)送到TLO中，使TL1再次從初值開始重新計數(shù)。定時器1產(chǎn)生固定頻率占空比是1：1的脈沖，波特率可由設定時間常數(shù)確定。

式中：fosc是主振蕩頻率，選用6 MHz。

當波特率為1 200時，TH1=TLl=OF3H。

通信所用線是一般雙絞電源線。通信距離一般在30 m以內(nèi)。如果通信距離比較遠，則須考慮用光電隔離或電流環(huán)來驅(qū)動，這時距離可達1000 m。波特率為300時問題不大，通信是可靠的，對通信線也無特殊要求。

2.PC/XT機通信模塊

PC/XT機RS - 232接口輸入／輸出使用MC1488和MC1489。用9013和9012兩只晶體管把RS - 232的標準電平-12 V表示1，+12 V表示0，轉(zhuǎn)變成0～5 V的電平，以便和單片機最小系統(tǒng)中8031進行連接。D是發(fā)光二極管，PC機和單片機通信時，D有明暗變化，表示正在傳送數(shù)據(jù)。這種電路是準RS - 232接口電路。

單片機通信模塊包含3個子模塊：

●初始化模塊置定時器1的工作方式，置計數(shù)初值，定義波特率，定義串行口的工作模式等。

●發(fā)送模塊將累加器ACC中的內(nèi)容發(fā)送到串行口。

●接收模塊接收串行口上的數(shù)據(jù)，送到累加器ACC中。是返回DOS。先選擇1，把ABC. OBJ文件傳到開發(fā)機（或最小系統(tǒng)）的以2100H開始的地址處。PC機傳送完ABC. OBJ后，又返回到（1～3）通信的提示狀態(tài)。這時選擇2，即把單片機的外存RAM中2100H處的16個（十進制數(shù)）字節(jié)內(nèi)容傳回PC機，并形成另一個文件，文件名是ABCI. OBJ。最后再返回DOS，這時用DOS的TYPE命令分別顯示ABC. OBJ和ABCLOBJ兩個文件的內(nèi)容，從而比較是否一致，以便證明通信過程是否正常。

如果通信不在開發(fā)機上進行，只須把單片機的通信程序?qū)懭隕PROM中，并通過按鍵或啟動復位執(zhí)行通信程序。其他步驟同上，即可完成相應通信。

這個PC機和單片機的通信模塊應用是很廣的。如果再增加一些控制命令，將是一個很好的控制系統(tǒng)。KDC -Ⅲ型開發(fā)機的在線仿真機通信程序就是在此基礎上擴充的。