PC机中的串行通信技术上详解

51单片机和IBM - PC机是目前我国应用最广的两种微型计算机。作为单片机，51单片机不但功能强，体积小，价格低，而且使用方便，特别市场上提供的多种51单片机开发系统，为开发应用51单片机提供了非常方便的手段。因此，51单片机在许多领域，特别是工业控制和智能仪器领域已得到广泛的应用。事实已证明，51单片机已成为8位微机之首。作为系统机，IBM - PC的优点已众所周知，可以说，IBM - PC微机的出现为微机领域带来了一场革命。在我国，由于汉字操作系统( CCDOS)的引入，使得IBM - PC在各个领域得到迅速的推广使用。
　　
　　串行通信是计算机进行数据通信的主要方式之一。由于其连线少，成本低，再加上有调制／解调功能，因而特别适合于距离较远，且通信点较多的场合，如各种计算机网络和分布式系统等。RS - 232C是最常用的一种串行通信标准。在IBM - PC微机中，一般都有1～2个标准RS - 232C串行口，简称COM1和COM2。利用这两个串行口，IBM - PC可以与其他数字设备（计算机）进行一般的数据传送，或构成局部网络、多用户系统和分布式控制系统等。
　　
　　51单片机片内即含有一个全双工的串行口，并具有多机通信功能，可以方便地构成多机控制系统。但是，由于51单片机的串行口并非标准的RS -232C，加上其波特率是采用系统时钟由内部通用定时器产生的，误差大；而其数据处理速度也比系统机低得多。因此当其与IBM - PC微机进行串行数据通信，特别是构成分布式多机控制系统时，将会遇到许多意想不到的技术问题，诸如硬件连接、波特率选择、数据同步以及多机通信控制等。我们根据多年的实践经验，对这些问题提出了一些具体解决办法，供广大同行参考。

一、硬件连接

　　RS - 232C采用负逻辑。其电平范围通常为：逻辑1=-3～-15 V；逻辑0=+3～+15 V。由于51单片机的串行口是TTL电平，故必须进行电平转换，一般都采用MC1488（输出）和MC1489（输入）来完成。其连接方法如图1- 32所示。图中，MC1488采用土12 V电源，MC1489采用+5 V电源。IBM - PC串行口中的第4脚RTS(请求发送，输出)与第5脚CTS(清除发送，输入)，以及第6脚DSR(数据装置准备好，输入)与第20脚DTR（数据终端准备好，输出）分别连接在一起，主要是因为PC机BIOS中的INT14H（串行通信程序）在接收和发送数据时，均要判别CTS和DSR是否有效。如果用户自己编制通信程序，采用判断收／发缓冲区是否满／空的办法来完成数据输入／输出，则可不必短接。

　　
　　顺便指出，IBM - PC及其兼容机串行口中的电平转换器通常有两种：老式原装机和长城0520机，采用7515075154。而一般的兼容机均用75188( MC1488)/75189 (MC1489)。1489中的每个接收门均有一个阈值电平控制端。当该脚开路或接一电容C至地时，其阈值电平VT =1. 1～1. 25 V，即当Vi≤1.1 V时，V。=1；V1≥1. 25 V时，V0=0。不难看出，这种电平与TTL电平具有兼容性。因此，图1- 32中1488和1489均可用普通TTL反相器代换，从而省去了土12 V电源。但要注意的是，替换1488的反相器最好用OC门，以便扩大电平范围和增加驱动电流；而替换1489的反相器输入端应加双向二极管电平箝位。此外，这种接法传送距离不宜太长，一般应在3m以内（标准RS - 232C电平传送距离可达15 m以上），距离过长，因两端地电位不一致以及噪声干扰会导致电平范围出错。
　　
　　上述做法虽然省去了士12 V电源，但只适合于使用MC1488/1489的PC机，且传送距离近。为了与标准RS - 232C电平兼容，又不用±12 V电源，可采用图1- 33所示的准RS -232C电平转换电路。图中虚线框内电路产生-7.0～-9.0 V的负电压。其工作原理是，由CMOS反相器F1和F2构成的多谐振荡器产生f=0.7 MHz的方波，经F3和F4双门驱动后，高电平时对Cl充电，低电平时，Cl反过来又对C2充电，从而在C2上产生一定的负电压。这里采用CMOS反相器，主要是为了降低其自身的功耗以及提高高电平电压。值得一提的是，如果8031的ALE脚负载不重，亦可直接利用它作为时钟源(1 MHz)，这时由Fi和F2构成的多谐振荡器就可省去了；不过C1和C2要适当加大些。