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1、精选优质文档-倾情为你奉上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PC机对这些数据进行处理或显示1 硬件电路的设计MCS-51单片机有一个全双工的串行通讯口UART，利用其RXD和TXD与外界进行通信，其内部有2个物理上完全独立的接收、发送缓冲器SBUF，可同时发送和接收数据。所以单片机和PC机
2、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方式，简单三连线结构。IBM-PC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MAXIM公司生产的专用芯片MAX232进行转换。电路如图1所示。硬件连接时，可从MAX232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关系即可
3、。接口电路如图3.5所示。总体设计按照整体设计思路方案绘制原理图如下所示：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，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。通信开始时，先由机呼
4、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，它也占用个字节，发送两次的目的也是为了防止干扰。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机的数据。校验位则用于机对收到的数据进行奇偶校验
5、（占个字节）。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、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，定时器T1 设置为工作工作模式2，串行口设置为工
6、作方式3，由第9位判断停止。具体的程序流程图见下。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。单片机接收主程序MAIN 及中断服务程序STR 清单如下：COUNTER EQU 40HPOINT EQU 41HORG 0000HLJMP MA
7、INORG 0023HLJMP SRTMAIN:MOV SP,#60HMOV TMOD,#20H ;定时器T1 的方式2MOV PCON,#00H ;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MOV R1,#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MOV IP,#10HMAIN1: ACALL DISPSJMP MAIN1SRT:
8、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,#30HMOV SBUF,#255SJMP EXITGET2: MOV R0,AINC R0INC C
9、OUNTEREXIT: 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。单片机发送主程序MAIN 及中断服务程序SEND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,#00H ;串行口波
10、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MOV R1,#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MOV IP,#10HMAIN1: ACALL DISPSJMP MAIN1SRT: PUSH ACCPUSH 01HJBC RI,GET ;判断是否为接收，是跳GET 接收程序，否执行发送程序CLR TIDJNZ R5,SEND1SJMP E
11、XITSEND1: 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AT89C51RAM 存贮器中的四个显示缓冲器单元30H34H，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
12、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,R1CPL AANL 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RR AMOV R6,A
13、DJNZ 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,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Mscomm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
14、特率和信息帧格式，然后调用发送子程序将键盘输入的数据发送出去，为了使主机能够对整个检测过程进行控制，须要在发送命令以后设定等待的时间，也可以通过条件判断下一步是发送还是接收命令。对发送的命令，可能是文本方式或二进制代码。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 Integeroutstring = Text1.TextMSComm1.RThreshold = Len(Text1.Text) + 2MSComm1.Outp
15、ut = Chr(255)For i = 1 To Len(outstring)MSComm1.Output = Chr(Asc(Mid(outstring, i, 1) - 48)Next iMSComm1.Output = Chr(127)End SubPrivate Sub Command2_Click()Text2.Text = End SubPrivate Sub Command3_Click()If MSComm1.PortOpen = False ThenMSComm1.PortOpen = TrueCommand3.Caption = 关闭端口ElseMSComm1.PortO
16、pen = FalseCommand3.Caption = 打开端口End IfEnd SubPrivate Sub Form_Load()MSComm1.CommPort = 1 定义用端口COM1MSComm1.Settings = 2400,n,8,1 波特率，无奇偶校验,8 位数据,1位停止位MSComm1.PortOpen = True 打开端口Command3.Caption = 关闭端口End SubPrivate Sub MSComm1_OnComm()Dim lenth As Integer, i As Integerlenth = Len(Text1.Text) + 2Re
17、Dim instring(1 To lenth) As IntegerSelect Case MSComm1.CommEventCase comEvReceiveFor i = 1 To lenthinstring(i) = MSComm1.Input(0)Next iEnd SelectText2.Text = For i = 1 To lenthIf instring(i) 255 And instring(i) 127ThenText2.Text = Text2.Text & instring(i)End IfNext iEnd SubPrivate Sub Timer1_Timer()
18、Text3.Text = DateText4.Text = Time()End SubPrivate Sub Timer2_Timer()Text1 = Text1 + 1If Text1 9999 Then Text1 = 1000Command1_Click7End Sub附：单片机通信程序清单：COUNTER EQU 40HPOINT EQU 41HORG 0000HLJMP MAINORG 0023HLJMP SRTMAIN:MOV SP,#60HMOV TMOD,#20H ;定时器T1的方式2MOV PCON,#00H ;串行口波特率控制位MOV TH1,#0F4H ;2400Kb/
19、sMOV TL1,#0F4HMOV 30H,#15MOV COUNTER,#1MOV R0,#30H ;接收数据存放区MOV R1,#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MOV IP,#10HMAIN1:ACALL DISPSJMP MAIN1;*中断服务子程序*SRT: PUSH ACCPUSH 01HJBC RI,GET ;判断是否为接收，是跳GET 接收程序，否执行发送程序CLR TIDJNZ R5,SEND1SJMP EXITSEND1: MOV R1,P
20、OINTMOV 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 R5MOV POINT,#30HMOV SBUF,#255SJMP EXITGET2: MOV
21、R0,AINC R0INC COUNTEREXIT: POP 01HPOP ACCRETI;*显示程序*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,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RR AMOV R6,ADJNZ R7,$INC R1DJNZ R2,DISP1 ;判断接收位数DISP2:MOV R1
22、,#30HPOP ACCRETTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDB 77H,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 Integeroutstring = Text1.TextMSComm1.RThreshold = Len(Text1.Text) + 2MSComm1.Output = Chr(255)For i = 1 To Len(outstring
23、)MSComm1.Output = Chr(Asc(Mid(outstring, i, 1) - 48)Next iMSComm1.Output = Chr(127)End SubPrivate Sub Command2_Click()Text2.Text = End SubPrivate Sub Command3_Click()If MSComm1.PortOpen = False ThenMSComm1.PortOpen = TrueCommand3.Caption = 关闭端口ElseMSComm1.PortOpen = FalseCommand3.Caption = 打开端口End I
24、fEnd SubPrivate Sub Form_Load()MSComm1.CommPort = 1 定义用端口COM1MSComm1.Settings = 2400,n,8,1 波特率，无奇偶校验,8 位数据,1位停止位MSComm1.PortOpen = True 打开端口Command3.Caption = 关闭端口End SubPrivate Sub MSComm1_OnComm()Dim lenth As Integer, i As Integerlenth = Len(Text1.Text) + 2ReDim instring(1 To lenth) As IntegerSele
25、ct Case MSComm1.CommEventCase comEvReceiveFor i = 1 To lenthinstring(i) = MSComm1.Input(0)Next iEnd SelectText2.Text = For i = 1 To lenthIf instring(i) 255 And instring(i) 127ThenText2.Text = Text2.Text & instring(i)End IfNext iEnd SubPrivate Sub Timer1_Timer()Text3.Text = DateText4.Text = Time()End SubPrivate Sub Timer2_Timer()Text1 = Text1 + 1If Text1 9999 Then Text1 = 1000Command1_Click7End Sub专心-专注-专业