基于VB實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)的串行通訊

引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是單片微型機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們已越來越多地采用單片機(jī)來對(duì)一些工業(yè)控制系統(tǒng)中如溫度、流量和壓力等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制。PC機(jī)具有強(qiáng)大的監(jiān)控和管理功能，而單片機(jī)則具有快速及靈活的控制特點(diǎn)，通過PC機(jī)的RS-232串行接口與外部設(shè)備進(jìn)行通信，是許多測(cè)控系統(tǒng)中常用的一種通信解決方案。因此如何實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)之間的通訊具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文將論述在VB環(huán)境下PC機(jī)與單片機(jī)之間實(shí)現(xiàn)串行通訊的軟硬件方案。PC機(jī)的通訊程序使用Visual Basic編寫，VB是Microsoft公司推出的Windows應(yīng)用程序開發(fā)工具，因其具有界面友好，編程簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的使用，而且 Visual Basic 6.0 版本帶有專門實(shí)現(xiàn)串行通訊的MSCOMM控件。

1、硬件原理

目前的PC機(jī)都有至少一個(gè)串行通訊端口RS-232，RS-232端口可用于兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通訊，RS-232的邏輯電平用正負(fù)電壓表示，且信號(hào)使用負(fù)邏輯，邏輯0的電壓范圍是+5V~+15V，而邏輯1的電壓范圍是-5V~ -15V，RS-232端口是計(jì)算機(jī)與其他設(shè)備溝通的最常用的接口，不但實(shí)作簡(jiǎn)單，而且價(jià)格便宜。在8051單片機(jī)的內(nèi)部有一個(gè)全雙工的異步串行I/O 口，它的輸入和輸出使用5V邏輯而不是RS-232電壓,如何進(jìn)行兩種信號(hào)的轉(zhuǎn)換，是連接時(shí)需要解決的問題，事實(shí)上，解決的方法很簡(jiǎn)單，只需使用一個(gè)諸如 MAX232這樣的專用芯片即可。

電路結(jié)構(gòu)見下圖。

MAX232包含兩個(gè)將TTL輸入轉(zhuǎn)換成RS-232輸出的驅(qū)動(dòng)器，還包含兩個(gè)將RS-232輸入翻譯成CMOS輸出的接收器，這些驅(qū)動(dòng)器和接收器具有反向的功能。4個(gè)外置的電容大小為1uF，如果使用極化電容，注意極性，引腳6的電壓為負(fù)，因此它的電容的正極連接到地，電容等級(jí)至少為15V。

2、軟件設(shè)計(jì)

本次通訊中，我們以一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信為背景，給出單片機(jī)部分和VB環(huán)境下的通信程序?qū)嵗?，系統(tǒng)中單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理和控制，上位機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)可視化檢測(cè)，通信協(xié)議采用半雙工異步串行通信方式，通過RS232的RTS信號(hào)進(jìn)行收發(fā)轉(zhuǎn)換，傳輸數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)，上位機(jī)與下位機(jī)之間采用主從式通訊。

（1）單片機(jī)的串行通訊程序

8051單片機(jī)從外部采集到的一組數(shù)據(jù)（30個(gè)），存在片內(nèi)RAM20H~3DH區(qū)域，要求將這個(gè)數(shù)據(jù)塊傳送給PC機(jī)，為了保證傳送的正確，傳送前由單片機(jī)先向PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)# 55H（聯(lián)絡(luò)信號(hào)），PC機(jī)接收到后，向單片機(jī)回送數(shù)據(jù)# 0AAH（回應(yīng)信號(hào)），經(jīng)檢驗(yàn)正確后，單片機(jī)才開始向PC機(jī)傳送數(shù)據(jù)。

對(duì)串行口的操作可分為以下幾步進(jìn)行：①串行口初始化；②發(fā)送聯(lián)絡(luò)信號(hào);③接收聯(lián)絡(luò)信號(hào)；④發(fā)送數(shù)據(jù)。以下程序由匯編語言編寫：
ORG  0030H
START:MOV  SP,#60H
       MOV  TMOD, #20H   ；T1工作模式2
       MOV  TH1, #72H
       MOV  TL1, #72H      ；波特率110HZ
       SETB  TR1
       MOV  PCON,  #00H   ；SMOD=0
       MOV  SCON,  #50H   ；串行方式1
       MOV  R0，#20H
       MOV  R2，#30        ；數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)
XX1：MOV  A，#55H
       MOV  SBUF，A       ；發(fā)送聯(lián)絡(luò)信號(hào)
WAIT1：JBC  TI，WAIT2     ；等待發(fā)送完畢
       AJMP  WAIT1
WAIT2：JBC  RI，READ      ；等待接收完畢
        AJMP  WAIT2
READ：MOV  A，SBUF      ；接收聯(lián)絡(luò)信號(hào)
        CJNE   A，# 0AAH，XX1 ；接收數(shù)據(jù)不正確，重新開始
LOOP：MOV  A，@R0
MOV  SBUF，A
WAIT:  JBC  TI， LOOP1
       AJMP  WAIT          ；等待發(fā)送完畢
 LOOP1：INC  R0
           DJNZ  R2，LOOP
END
（2）計(jì)算機(jī)的串行通訊程序
    為了更方便地實(shí)時(shí)了解數(shù)據(jù)采集的情況，我們把從單片機(jī)讀來的數(shù)據(jù)分別賦給數(shù)組，然后描繪出波形曲線。
    首先開啟一個(gè)VB項(xiàng)目，并在窗體上安排一個(gè)MSCOMM控件，作為串行通訊的信道。按下F4調(diào)出屬性窗口，變量COMPORT屬性為2，另外將 Rthreshold屬性設(shè)為1，意思就是只要外界傳送任何字符串，隨即引發(fā)事件。安排一個(gè)定時(shí)器，作為連續(xù)動(dòng)作的執(zhí)行控件，一旦一位數(shù)據(jù)發(fā)送完就引發(fā)中斷，發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)。設(shè)置一個(gè)picturebox對(duì)象，把由單片機(jī)傳送來的數(shù)據(jù)以線條方式繪制在此圖片框控件上。按下F4調(diào)出屬性窗口，其Name屬性改為“Graph1”。
    MSCOMM控件支持以文本和二進(jìn)制格式傳輸數(shù)據(jù)，由于下位機(jī)是單片機(jī)，處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)較為方便。因此本例中以二進(jìn)制格式發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，VB支持字節(jié)變量類型來存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)，從串口讀入的字節(jié)被保存在字節(jié)數(shù)組變量中，因此定義兩個(gè)BYTE類型的動(dòng)態(tài)數(shù)組來存放和接受數(shù)據(jù)，在接受數(shù)據(jù)時(shí)采用事件驅(qū)動(dòng)法，當(dāng)接受緩沖區(qū)有Rthreshold個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，引起ONCOMM事件。
本程序接收從單片機(jī)發(fā)來的30個(gè)數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)入PC機(jī)的輸入緩沖區(qū)后，程序會(huì)不斷讀取輸入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，并將這些讀入的數(shù)據(jù)收在一起,賦給數(shù)組。
    因?yàn)閂B支持坐標(biāo)格式，我們用SCALE函數(shù)作出坐標(biāo)，定義X軸由0到30，表示有30個(gè)數(shù)據(jù)，Y軸由-20到+20，表示采集數(shù)據(jù)的范圍是-20 到+20，表達(dá)式為SCALE（0，+20）-（30，-20），為了實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，可以用定時(shí)器不斷地更新曲線。這樣就可以動(dòng)態(tài)地顯示被采集的數(shù)據(jù)。

Private  sub  form_l oad()
Comm1.portopen=true
Timer.interval=1000      ＇定時(shí)器時(shí)間間隔為1000s
Timer.enabled=true
Mscomm1.compore=1     ＇選擇通訊口1
Mscomm1.settings=“110,n,8,1”    ＇波特率110，無奇偶校驗(yàn)，8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)停止位
Mscomm1. inputmode=1          ＇通過input屬性以二進(jìn)制形式取回?cái)?shù)據(jù)
Mscomm1.inputlen=0            ＇讀取接收緩沖區(qū)全部?jī)?nèi)容
Mscomm1.rthreshold=1          ＇每收到一個(gè)字符位引發(fā)oncomm事件
Graph1.scale(0,10)-(20,0)         ＇定制坐標(biāo)
Grahp1.forecoclr=rgb(0,0,255)
End sub
Private Sub Command1_Click()
Dim a!(30), b!(30)
num = MSComm1.InBufferCount     ＇取輸入緩沖區(qū)字節(jié)個(gè)數(shù)
instring = MSComm1.Input          ＇把輸入緩沖區(qū)數(shù)據(jù)送給數(shù)組
For i = 0 To num - 1
a(i) = i
b(i) = instring(i)
GRAPH1.Cls
If i = 1 Then
GRAPH1.PSet (a(i), b(i))
Else
GRAPH1.Line -(a(i), b(i))          ＇將數(shù)組數(shù)據(jù)給繪圖函數(shù)
End If
Next i
End Sub

3、結(jié)束語

利用VB6.0的事件驅(qū)動(dòng)方式可以很方便地開發(fā)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，用單臺(tái)PC機(jī)可以測(cè)量和監(jiān)控多路控制信號(hào)，整控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方便，對(duì)小型測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有很大的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：
1、 何立民，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：航空航天大學(xué)出版社，1992
2、 美Jan Axelson 著，串行端口大全，精英科技譯，2001.5