單片機(jī)串口通信的設(shè)計(jì)

1 引言

隨著工業(yè)化要求提高，分布式系統(tǒng)發(fā)展以及控制設(shè)備與監(jiān)控設(shè)備之間通訊需要，組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)逐步普及?，F(xiàn)在組態(tài)軟件繁多，比如KingVieW（組態(tài)王）、MCGS、WinCC等。KingView軟件基于Microsoft Windows XP，NT／2000操作系統(tǒng)．具有友好的人機(jī)操作界面、強(qiáng)大的IO設(shè)備端口驅(qū)動(dòng)能力，可與各種PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等實(shí)時(shí)通訊。由于在檢測(cè)大量模擬量的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用PLC與組態(tài)軟件通訊勢(shì)必增加產(chǎn)品成本。而單片機(jī)接口豐富，與A／D轉(zhuǎn)換模塊組合可以完成相同的工作，并且系統(tǒng)可靠、成本低。

2 組態(tài)王與單片機(jī)的串口通訊方法

目前，組態(tài)王與單片機(jī)的通信多是通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）或通過(guò)自己開(kāi)發(fā)通訊驅(qū)動(dòng)程序完成。DDE是Windows平臺(tái)上的一個(gè)完整的通信協(xié)議，組態(tài)王通過(guò)該協(xié)議與其他應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)。但不可靠和非實(shí)時(shí)。而自己開(kāi)發(fā)通訊驅(qū)動(dòng)程序會(huì)帶來(lái)設(shè)計(jì)困難，增加系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期，可行性不高。組態(tài)王專門(mén)提供一種與單片機(jī)多機(jī)串口通信方法，可滿足大多數(shù)系統(tǒng)需求。

3 PC機(jī)與單片機(jī)的硬件接口電路

圖1為上位PC機(jī)與下位單片機(jī)80C51的連接電路。PC機(jī)與單片機(jī)本身都自帶串行通訊接口，但由于在分布式系統(tǒng)中PC機(jī)與各單片機(jī)的分布不集中，不能利用RS-232通訊傳輸，只能改用RS-485。RS-485采用差分式傳輸信號(hào)，最大傳輸距離為1 219 m．最大傳輸速率為10 Mb／s．對(duì)同時(shí)出現(xiàn)的兩條信號(hào)線A、B的干擾有較強(qiáng)的抑制能力。當(dāng)兩條線絞在一起時(shí)，被通信各種分布參數(shù)耦合過(guò)來(lái)的干擾信號(hào)可平均地分配到這兩條線上，因此對(duì)RS-485的差分式傳輸線路而言，用雙絞線可獲得較強(qiáng)的抗干擾能力。RS-485采用二線與四線平衡傳輸方式，二線制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信，但需要在傳輸線上接電阻（約120 Ω）。

由于80C51系列單片機(jī)STC89C52串行接口的，TTL電氣特性與RS-485電氣特性不相符，STC89C52不能與RS-485直接連接，需要電氣轉(zhuǎn)換。這里采用Maxim公司的MAX485，圖2為其接口電路。

圖2中，MAX485的RE和DE南STC89C52單片機(jī)的P1．7控制。由于MAX485以半雙工的方式工作，因此由P1．7控制其發(fā)送與接收。當(dāng) P1．7為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)器使能而接收器為高阻態(tài)，此時(shí)可發(fā)送數(shù)據(jù)；而當(dāng)P1．7為低電平時(shí)．接收器使能而驅(qū)動(dòng)器為高阻態(tài)，此時(shí)接收數(shù)據(jù)。另外由于PC機(jī)的COM口是基于RS-232的串行通訊口．其電氣特性與RS-485不一致，因此也需電平轉(zhuǎn)換。

圖3為單片機(jī)地址設(shè)置電路，單片機(jī)STC89C52的P1口的低4位用于設(shè)定本機(jī)地址，通過(guò)4位DIP開(kāi)關(guān)的組合最多可設(shè)定16種地址。如當(dāng)4位開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi)時(shí)，對(duì)應(yīng)的本機(jī)地址是11 11。下位單片機(jī)在開(kāi)始工作前需先設(shè)定自己的地址，這樣，在開(kāi)機(jī)自檢時(shí)下位單機(jī)片就能獲取本機(jī)地址。