【正文】 1 PC 機(jī)程序設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 11 應(yīng)用界面設(shè)計(jì)流程 ................................................................................................... 11 4 代碼實(shí)現(xiàn) ................................................................................................................... 13 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 13 6 仿真調(diào)試及結(jié)果分析 ..................................................................................................... 15 Protues 仿真軟件簡(jiǎn)介 .................................................................................................. 15 仿真結(jié)果分析 .............................................................................................................. 15 PC 界面運(yùn)行結(jié)果 ...................................................................................................... 15 單片仿真測(cè)試及結(jié)果分析 ....................................................................................... 15 7 結(jié)語 ................................................................................................................................. 17 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 18 致 謝 ................................................................................................................................. 19 附錄 1： PC 機(jī)事件過程及編程 ........................................................................................ 20 附錄 2：?jiǎn)纹瑱C(jī)源程序 ...................................................................................................... 23 1 1 引言 單片機(jī)與 PC 機(jī)串行通信 研究背景 近年來，隨 著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， PC 機(jī)以其優(yōu)越的性價(jià)比和豐富的軟件資源成為計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主流機(jī)種。 在工業(yè)控制中單片機(jī)得到廣泛的應(yīng)用， 現(xiàn)代化集中管理需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、制表、打印、繪圖、報(bào)警等 ,同時(shí) ， 又要求 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，完成各種規(guī)定操作，達(dá)到集中管理的目的。 由于 單片機(jī)的計(jì)算能力有限，難以進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。因此在功能比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，通常以 PC 機(jī)為上位機(jī)，單片機(jī)為下位機(jī)，由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)的采集及對(duì)裝置的控制，而由上位機(jī)完成各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理及對(duì)單片機(jī)的控制 ， 二者結(jié)合，使得單片機(jī)的應(yīng)用已不僅僅局限于傳統(tǒng) 意義上的自動(dòng)監(jiān)測(cè)或控制，而形成了向以網(wǎng)絡(luò)為核心的分布式多點(diǎn)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。 單片機(jī)與 PC 機(jī)串行通信研究目的和意義 現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個(gè)突出特點(diǎn)，就是使工業(yè)控制系統(tǒng)中的所有設(shè)備連接成網(wǎng)，從而在一個(gè)核心軟件管理下工作 ， 形成一個(gè)有機(jī)的整體。這種整體網(wǎng)絡(luò)方式 在 現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)具有傳統(tǒng)獨(dú)立控制系統(tǒng)所無法比擬的先進(jìn)性，不僅能極大地提高工業(yè)設(shè)備的生產(chǎn)效率，還可以大大提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。 單片機(jī)自誕生以來以其性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉 、功能強(qiáng)大，在智能儀器、工業(yè)裝備以及日用電子消費(fèi)品中得到了 廣泛的應(yīng)用。在單片機(jī)的輸 入輸出控制中，除直接接上小鍵盤和 LCD 顯示屏等方法外，一般都通過串口和上位機(jī) PC 進(jìn)行通信。 這樣 不僅能 夠 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制， 而 且能夠利用 PC 機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能以及友好的控制界面。在一般的利用 PC機(jī)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制的場(chǎng)合，都是采用 Windows 作為上位機(jī)的平臺(tái)，其優(yōu)點(diǎn)是界面友好，編程和操作都比較容易。因此研究 PC 機(jī)與單片機(jī)串行通信具有重要 的現(xiàn)實(shí)及工業(yè)意義。 論文 研究 內(nèi)容 論文 首先介紹單片機(jī)與 PC 機(jī)間的的通信方式及 RS232 串行通信協(xié)議，其次介紹實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)串行通信的軟件和硬件設(shè)計(jì)， 再次介紹利用 LED 數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示的原理及驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，最后利用 Proteus Professional 單片機(jī)仿真軟件對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的顯示模塊進(jìn)行 仿真 調(diào)試。 2 2 串口 通信 基 礎(chǔ) 理論 一般來說，計(jì)算機(jī)都有一個(gè)或多個(gè)串行端口，它們依次為 Com Com Com3等。這些串口提供了外部設(shè)備與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通信的通道。串行口通信是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)間使用 3 根信號(hào)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的一種通信方式，這三根信號(hào)分別是數(shù)據(jù)信號(hào)線、地線及控制線。 兩種常用 接口方式 并行接口 并行接口是指 8 位數(shù)據(jù)同時(shí)通過并行線進(jìn)行傳送， 這樣數(shù)據(jù)的傳輸率能得到極大的提高。但在并行傳輸中，干擾會(huì)隨線路長(zhǎng)度的增加而增加，產(chǎn)生傳輸錯(cuò)誤。因此，并行傳輸主要應(yīng)用在近距離數(shù)據(jù)傳輸中，如連接打印機(jī)端口。并行接口主要使用 36針接頭和 25 針 D 形接頭，目前以 25 針 D 形接頭為主。 串行接口 串行口也是計(jì)算機(jī)的一種標(biāo)準(zhǔn)接口， PC 機(jī)一般至少有兩個(gè)串行口 Com1 和Com2。串行口不同于并行口，它的數(shù)據(jù)和控制信息是一位接一位在一根傳輸線上傳送的，這樣串行口較并行口能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送信息。串行口 通常使用 9 針 D 形連接器，有些老式則使用 25 針 D 形連接器。 由于 CPU 與接口間按并行方式傳輸，接口與外設(shè)之間按串行方式傳輸，因此，在串行接口中，要由接收移位寄存器把串行方式轉(zhuǎn)換成并行方式，由發(fā)送移位寄存器把并行方式轉(zhuǎn)換成串行方式。完成這種轉(zhuǎn)換功能的電路叫做通用異步收發(fā)機(jī) UART。 RS232 串行接口標(biāo)準(zhǔn) 目前 RS232 是 PC 機(jī)與 通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。 RS232 被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn) [37]。 RS232 采用不平衡傳輸方式，收發(fā)端的數(shù)據(jù)信號(hào)是相對(duì)信號(hào)地 。 9 針串口引腳和25 針串口引腳定義如表 11 所示。 表 21 9 針串口引腳個(gè) 25 針串口引腳定義 9 針 串口（ DB9） 25 針串口（ DB25） 針號(hào) 功能說明 縮寫 針號(hào) 功能說明 縮寫 1 數(shù)據(jù)載波檢測(cè) DCD 8 數(shù)據(jù)載波檢測(cè) DCD 2 接收數(shù)據(jù) RXD 3 接收數(shù)據(jù) RXD 3 續(xù)表 21 9 針串口（ DB9） 25 針串口（ DB25） 針號(hào) 功能說明 縮寫 針號(hào) 功能說明 縮寫 3 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD 2 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD 4 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備 DTR 20 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備 DTR 5 信號(hào)地 GND 7 信號(hào)地 GND 6 數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好 DSR 6 數(shù)據(jù) 設(shè)備準(zhǔn)備好 DSR 7 請(qǐng)求發(fā)送 RTS 4 請(qǐng)求發(fā)送 RTS 8 清除發(fā)送 CTS 5 清除發(fā)送 CTS 9 振鈴指示 DELL 22 振鈴指示 DELL 典型的 RS232 信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在 5V~15V，負(fù)電平在 5V~15V；在接收數(shù)據(jù)時(shí)，接收器的典型工作電平是3V~12V 和 3V~12V。 串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送數(shù)據(jù)針腳就能實(shí)現(xiàn)，其連接方式如表22 所示。 表 22 串口通信連接方式 9 針 — 9 針 25 針 — 25 針 9 針 — 25 針 2 3 3 2 2 2 3 2 2 3 3 3 5 5 7 7 5 7 表 22 是對(duì)微機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串行口而言的，還有許多非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備則需要根據(jù)具體情況而定。 MSComm 控件 MSComm 控件全稱為 Microsoft Communications Control，是 Microsoft 公司提供的簡(jiǎn)化 Windows 下串行通行編程的 ActiveX 控件，它為應(yīng)用程序提供了通過串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)便方法。通過對(duì)此控件的屬性和事件進(jìn)行相應(yīng) 編程操作，就可以輕松實(shí)現(xiàn)串口通信。 MSComm 控件處理通信的方 式 MSComm 控件通過串行端口傳輸和接收數(shù)據(jù)，為應(yīng)用程序提供串行通信功能。MSComm 控件提供兩種處理通信的方式：事件驅(qū)動(dòng)方式和查詢方式。 1） 事件驅(qū)動(dòng)方式 事件驅(qū)動(dòng)通信是處理串行端口交互作用的一種非常有效地方法。這種方式下，在 4 事件發(fā)生 時(shí) ，如在串口接收緩沖區(qū)有字符等 ， 可以利用 MSComm 控件的 OnComm 事件捕獲 并處理這些通信事件， OnComm 事件還可以檢查和處理通信錯(cuò)誤。在編程過程中，可以在 OnComm 事件處理函數(shù)中加入自己的代碼。這種方法的優(yōu)點(diǎn)使程序響應(yīng)及時(shí)、可靠。 2） 查詢方式 查詢方式實(shí)質(zhì)上還是事 件驅(qū)動(dòng)，在有些情況下，這種方式顯得更為便捷。在程序的關(guān)鍵功能后，可以通過檢查 CommEvent 屬性的值來查詢事件和錯(cuò)誤，編寫自己的程序代碼。 MSComm 控件的 主要 屬性 MSComm 控件很多重要的屬性，常用屬性的功能 如下： CommPort 屬性：設(shè)置并返回通信端口 號(hào)； Input 屬性：返回并刪除接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)流 ； Output 屬性：往傳輸緩沖區(qū)中寫數(shù)據(jù)流； PortOpen 屬性：設(shè)置并返回通信端口的狀態(tài)（開或關(guān)）； Settings 屬性：設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位和停止 位 參數(shù)； InputLen 屬性：確定被 Input 屬性讀取的字符數(shù)，設(shè)置 InputLen 為 0 時(shí)，則 Input屬性讀取緩沖區(qū)中的全部數(shù)據(jù) ； InputMode 屬性：確定用 Input 屬性讀取的數(shù)據(jù)類型，設(shè)置 InputMode 為InputModeText 時(shí)， Input 屬性通過一個(gè) Variant 返回文本數(shù)據(jù)，設(shè)置為InputModeBinary 時(shí)， Input 屬性通過一個(gè) Variant 返回一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)數(shù)組。 5 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)指標(biāo)設(shè)計(jì) 通信 協(xié)議 設(shè)定 硬件接口：?jiǎn)纹敵龅?TTL 電平經(jīng)電平轉(zhuǎn)換芯片 轉(zhuǎn)換成為 RS232 信號(hào)，然后與PC 機(jī)互連。 字符格式： 1 位起始位， 8 位數(shù)據(jù)位， 1 位停止位。 通信波特率： 9600bps。 差錯(cuò)校驗(yàn)：無奇偶校驗(yàn)。 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 下位機(jī)可以脫機(jī)單獨(dú) 工作 ，并用存儲(chǔ)器存儲(chǔ) 由 PC 機(jī)傳送來的數(shù)據(jù) ，通信 時(shí) 由上位機(jī)發(fā)出 通信請(qǐng)求 ，要求下位機(jī) 給出回應(yīng) 。 當(dāng) 單片機(jī) 無應(yīng)答時(shí)， PC 機(jī)將 重發(fā)通信請(qǐng)求直到 下位機(jī) 給出 響應(yīng) 。 傳送數(shù)據(jù)