单片机通信模块和PC机通信模块分析 - 全文

PC机和多个单片机也可以组成多级控制系统，一般以PC机为后级，多个单片机最小系统为前级。其通信一般由两个独立的模块组成，即单片机通信模块和PC机通信模块。

1.单片机通信模块的设计

51单片机内串行口部分有两个物理上相互独立的数据缓冲器SBUF，但两个缓冲器的地址是一个（99H）。该缓冲器用来发送和接收数据。专用寄存器SCON和PCON控制串行口的工作方式和通信的波特率设定。定时器作为波特率发生器。CPU和SBUF写数据即是发送数据，CPU从SBUF读数据就是接收数据。

单片机51串行口是全双工串行通信口。0串行口控制寄存器是SCON。

SMO和SMl：工作方式选择位，如表所列。

表中UART是异步串行通信。

SM2：允许方式2和方式3多机通信。

REN：允许串行接收。

TB8：在方式2和方式3时是发送数据的第9位。

RB8：在方式2和方式3时接收数据的第9位；在方式1时，若SM2=0，则RB8为接收到数据的停止位。

TI和RI：发送和接收中断标志，表示是否已发送完或接收到数据，由硬件置位，软件清O。因为PC机的RS - 232接口是由8250芯片控制的，所以一般PC/XT和PC/AT机用RS - 232与其他设备通信时所使用的是8位数据位（可少于8位数据），由此决定单片机必须设置方式1。

工作方式1：当SMO和SM1一0时，串行接口被选择为工作方式1，此时为可变波特率的8位异步通信方式。

发送数据以TxD端输出，每帧信息为10位：一位起始标志位0、8位数据位和一位停止位1。发送时数据先送到缓冲器SBUF，然后启动发送。数据发送完后，将中断标志TI置1。

接收时（BEN-1），数据从RxD输入，当采样到第一个1到O的下跳沿时，启动接收器；确认起始位后，接收一帧信息；当RI=O，停止位为1或SM2 =0时，停止位进入RB8，中断标志位RI置1，接收了一帧数据。

波特率的设定 单片机定时器作为波特率发生器。为此定时器1须是工作方式2，即自动重装载模式。TL1作为8位计数器，TH1作为常数缓冲器。当TL1计数溢出时，将TH1中常数送到TLO中，使TL1再次从初值开始重新计数。定时器1产生固定频率占空比是1：1的脉冲，波特率可由设定时间常数确定。

式中：fosc是主振荡频率，选用6 MHz。

当波特率为1 200时，TH1=TLl=OF3H。

通信所用线是一般双绞电源线。通信距离一般在30 m以内。如果通信距离比较远，则须考虑用光电隔离或电流环来驱动，这时距离可达1000 m。波特率为300时问题不大，通信是可靠的，对通信线也无特殊要求。

2.PC/XT机通信模块

PC/XT机RS - 232接口输入／输出使用MC1488和MC1489。用9013和9012两只晶体管把RS - 232的标准电平-12 V表示1，+12 V表示0，转变成0～5 V的电平，以便和单片机最小系统中8031进行连接。D是发光二极管，PC机和单片机通信时，D有明暗变化，表示正在传送数据。这种电路是准RS - 232接口电路。

单片机通信模块包含3个子模块：

●初始化模块置定时器1的工作方式，置计数初值，定义波特率，定义串行口的工作模式等。

●发送模块将累加器ACC中的内容发送到串行口。

●接收模块接收串行口上的数据，送到累加器ACC中。是返回DOS。先选择1，把ABC. OBJ文件传到开发机（或最小系统）的以2100H开始的地址处。PC机传送完ABC. OBJ后，又返回到（1～3）通信的提示状态。这时选择2，即把单片机的外存RAM中2100H处的16个（十进制数）字节内容传回PC机，并形成另一个文件，文件名是ABCI. OBJ。最后再返回DOS，这时用DOS的TYPE命令分别显示ABC. OBJ和ABCLOBJ两个文件的内容，从而比较是否一致，以便证明通信过程是否正常。

如果通信不在开发机上进行，只须把单片机的通信程序写入EPROM中，并通过按键或启动复位执行通信程序。其他步骤同上，即可完成相应通信。

这个PC机和单片机的通信模块应用是很广的。如果再增加一些控制命令，将是一个很好的控制系统。KDC -Ⅲ型开发机的在线仿真机通信程序就是在此基础上扩充的。