AT89C52單片機(jī)與VB串行通信的實現(xiàn)

1． 引言：

隨著計算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，各種控制設(shè)備之間的通信功能越來越顯得重要。在設(shè)計的減振控制系統(tǒng)中，控制器（下位機(jī)）采用兩片AT89C52單片機(jī)，分別用于對左右減振器實施控制，同時將測量的溫度、電流、速度等信號按一定采樣時間保存在E2PROM ATC256中。為了能測試控制器的工作情況，包括初始安裝時的狀況測試和讀取歷史記錄并做測試診斷以及能根據(jù)參數(shù)變化情況進(jìn)行故障診斷，為此，同時開發(fā)了通信系統(tǒng)，上位機(jī)采用便攜式PC機(jī)，上、下位機(jī)之間通過MAX485芯片實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通信。

2． 通信系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

通信系統(tǒng)硬件電路設(shè)計的突出特點(diǎn)是，控制器的外圍一改傳統(tǒng)的并行擴(kuò)展，而采用新型串行芯片進(jìn)行串行總線擴(kuò)展。與傳統(tǒng)的并行擴(kuò)展相比，具有體積小、性能價格比高、工作可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。存儲器ATC256、通信芯片MAX485均是I2C總線器件。單片機(jī)AT89C52的串行數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD和串行數(shù)據(jù)接受端 RXD分別與MAX485驅(qū)動器輸入端DI和驅(qū)動器輸出端D0，接受器輸出使能端RE接地，驅(qū)動器輸出使能端DE接單片機(jī)的T1端（P3.5腳）。存儲器 ATC256的串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時鐘線SCL分別AT89C52的P3.7和P3.6相連，具體硬件電路框圖如圖1所示：

3.數(shù)據(jù)的存儲—ATC256①

測得的溫度、電流和速度等信號需實時保存，以便根據(jù)參數(shù)變化情況進(jìn)行故障診斷和對加速度變化情況進(jìn)行分析等。系統(tǒng)設(shè)計存儲器采用美國ATMEL公司推出的串行E2PROM——24C256。24C256遵從I2C總線協(xié)議，通過數(shù)據(jù)線SDA和時鐘線SLA兩根線直接與單片機(jī)相連，不需要其它器件和外圍電路。它具有256Kbit的位存儲容量，按8位一個字節(jié)的方式可提供32K字節(jié)的存儲空間。對ATC256的讀寫操作完全符合I2C總線的數(shù)據(jù)傳送，傳送的每一幀數(shù)據(jù)為一個字節(jié)，要求每傳送一個字節(jié)后，對方回應(yīng)一個應(yīng)答位。發(fā)送時先放送數(shù)據(jù)最高位，每次傳送開始有起始信號，結(jié)束時有停止信號。在系統(tǒng)的設(shè)計中，對ATC256的寫操作采用字節(jié)寫，讀操作采用順序讀的方式。根據(jù)系統(tǒng)要求，每到一分鐘就向ATC256中寫入1條記錄（包括三個溫度、電流、速度等 5個數(shù)據(jù)），上位機(jī)需要讀取數(shù)據(jù)時，可根據(jù)上位機(jī)的讀取指令讀取任意條記錄。

對ATC256的讀/寫程序流程如圖2所示：

圖2 字節(jié)寫（左），連續(xù)讀（右）程序流程             

4．串行數(shù)據(jù)通信程序設(shè)計

4．1通信協(xié)議

本系統(tǒng)串行通信采用異步通信方式。協(xié)議如下：

1． 一幀數(shù)據(jù)由1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗位、1位停止位共10位組成。

2． 波特率設(shè)為2400bps。單片機(jī)串行口按方式1工作，波特率由定時器T1控制，

PC機(jī)串口波特率通過VB通訊控件的Settings屬性設(shè)置，為保證數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)確性，兩者的波特率必須一致。

[!--empirenews.page--]

4．2下位機(jī)（單片機(jī)）串行通信及程序設(shè)計

單片機(jī)可以采用中斷方式或查詢RI（接受中斷標(biāo)志位）或TI（發(fā)送中斷標(biāo)志位）方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信②。設(shè)計采用查詢方式，在定時器T2中斷子程序中查詢 RI，一旦檢測到RI=1則轉(zhuǎn)入接受數(shù)據(jù)子程序，在子程序中單片機(jī)讀取從上位機(jī)發(fā)送的通信指令、讀取記錄個數(shù)等數(shù)據(jù)，經(jīng)校驗正確后，即從ATC256存儲器中將歷史記錄數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)，單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)子程序流程圖如圖3：

圖3單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)子程序流程圖

4．3上位機(jī)（PC機(jī)）串行通信及程序設(shè)計

1．編程方法

上位機(jī)利用Visual Basic 6.0編程。用VB6.0開發(fā)串行通信程序有兩種法，一種是利用Windows的API函數(shù)；另一種是采用VB6.0的通信控件MSComm。利用API 函數(shù)編寫串行通信程序較為復(fù)雜，需要掌握大量的通信知識，其優(yōu)點(diǎn)是可實現(xiàn)的功能更豐富、應(yīng)用面更廣泛，適合于編寫較為復(fù)雜的低層次通信程序。而VB6.0 的MSComm通信控件提供了標(biāo)準(zhǔn)的事件處理函數(shù)、事件、方法，并通過控件屬性對串口參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，比較容易地解決了串口通信問題。

2．VB6.0的通信控件及通信方式③

MSComm是VB6.0提供的ActiveX控件，使用前需將該控件添加到VB工具欄。MSComm控件具有功能完善的串口數(shù)據(jù)發(fā)送和接受功能，有兩種處理通信的方式，即事件驅(qū)動方式和查詢方式，事件驅(qū)動方式是利用MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理通信錯誤事件，是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法；查詢方式是通過檢查CommEvent屬性的值來判斷事件和錯誤。

本系統(tǒng)采用事件驅(qū)動方式進(jìn)行串口通信設(shè)計，圖4為上位機(jī)通信界面，設(shè)計4個命令按紐，分別為發(fā)送命令、退出、保存、瀏覽數(shù)據(jù)；兩個文本框，Text2用于輸入需從下位機(jī)讀取的記錄個數(shù)，Text3用于顯示下位機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)；進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的單片機(jī)和串行通信口的選擇通過兩組單選按紐完成。在發(fā)送命令按紐的 Click事件中，將通信指令通過串行口發(fā)送給上位機(jī)，當(dāng)選擇左側(cè)單片機(jī)時（變量LR(1)=1）,通信指令為“ET”，選擇右側(cè)單片機(jī)時（變量LR(1)=2），通信指令為 “DT”，數(shù)據(jù)傳送以回車符（十進(jìn)制ASCII碼為13）作為結(jié)束標(biāo)記。

下面是MSComm控件的初始化程序、部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送和接受程序：
MSComm控件的初始化（屬性設(shè)置）程序：
MScomm1.ComPort=1   ；設(shè)置串行端口(com1)
MScomm1.Settings=2400,n,8,1 ；設(shè)置波特率及數(shù)據(jù)幀格式
MScomm1.InputMOde=1 ；數(shù)據(jù)接受按字節(jié)(binary)方式
MScomm1.InbufferSize=4000 ；數(shù)據(jù)接受緩沖區(qū)大小為4000字節(jié)
MScomm1.InputLen=0 ；INPUT讀取緩沖區(qū)的所有內(nèi)容

[!--empirenews.page--]

數(shù)據(jù)發(fā)送程序：
Private Sub Command1_Click()
Dim outbuf(1 To 6) As Byte
Dim lstr1 As String
Dim hstr2 As String
Dim len1 As Integer
Command1.Enabled = False
len1 = Len(Hex(Val(Text2.Text)))
………
If LR(1) = 1 Then
outbuf(1) = 69       ；對應(yīng)字符“E”
Else
outbuf(1) = 68       ；對應(yīng)字符“D”
End If
outbuf(2) = 84           ；對應(yīng)字符“T”
outbuf(3) = LR(1)
outbuf(4) = stoby(hstr2) 
outbuf(5) = stoby(lstr1)
outbuf(6) = 13
MScomm1.RThreshold = 5 * Val(Text2.Text)
MScomm1.Output = outbuf
End Sub

數(shù)據(jù)接受程序：
Private Sub MScomm1_OnComm() 
Select Case MScomm1.CommEvent
Case comEvReceive
Dim inbuf() As Byte, i%, buf$
      buf = ""
      inbuf = MScomm1.Input
      Rev_num = UBound(inbuf)
      ReDim lnum(0 To Rev_num) As Integer
   For i = 0 To Rev_num
        lnum(i) = inbuf(i)
        buf = buf + Str(inbuf(i)) + "    "
  Next i
Case comEvSend
End Select
End Sub

由于MSComm控件數(shù)據(jù)接受設(shè)計為按字節(jié)方式，可接發(fā)的數(shù)值范圍為0～255。當(dāng)上位機(jī)讀取數(shù)據(jù)個數(shù)超過255（1字節(jié)）時，為了能讓下位機(jī)正確接受，解決方法是通過編制的函數(shù)stoby將文本框Text2輸入的記錄個數(shù)（字符型）轉(zhuǎn)化成字節(jié)型，并分成兩個字節(jié)送給下位機(jī)。另外，系統(tǒng)中有關(guān)數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)圖表處理、打印等功能的實現(xiàn)在此不再贅述。

5.結(jié)論

2C總線器件的采用簡化了硬件電路設(shè)計，提高了可靠性。本系統(tǒng)已投入使用，經(jīng)過實際應(yīng)用表明，通信系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠。滿足系統(tǒng)要求，每到一分鐘就向 ATC256中寫入1條記錄（5個數(shù)據(jù)），ATC256可保存12小時的記錄，下位機(jī)需要讀取數(shù)據(jù)時，可根據(jù)下位機(jī)的讀取指令讀取任意條記錄。

[參考文獻(xiàn)]
[1]ATMEL 2-wires Serial EEPROMs  AT24C128/256[DK].
[2]何立民，單片機(jī)高級教程[M]，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999年.
[3]范逸之 陳立元，Visual Basic 與RS-232串行通信控制[M]，北京：中國青年出版社，2002年.