单片机与PC机通信的设计与仿真

发布时间：2020-08-08 16:32

【摘要】：结合电子信息工程专业单片机实践教学,提出了单片机和PC机通过RS232接口进行通信的设计方案。首先对单片机与PC机通信的硬件电路进行设计,编写源程序实现单片机与PC机通信。然后在PC机上采用一种可视化、用户界面友好的高级程序语言Visual Basic,编写通讯串口发送与接收程序,并利用虚拟串口软件模拟串口、用Proteus软件设计硬件仿真电路。真正实现了上位机与下位机数据发送与接收功能的在线仿真。
【图文】：

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第12期王青:单片机与PC机通信的设计与仿真仿真软件中的器件8051单片机替代，同时需要利用Keil软件编写源程序生成HEX文件，然后下载到单片机。上位机和下位机的连接主要是通过虚拟串口软件VirtualSerialPortsDriver进行连接，在具体实现过程中，在PC机上利用高级程序开发语言VB实现串口通信，在线仿真虚拟框图如图1所示。图1在线仿真虚拟框图2硬件设计8051单片机两个引脚TXD、ＲXD是一个全双工的串行通信接口，通过这一全双工串行通信接口单片机和PC机就可以进行串口通信。PC机主要是利用ＲS232与单片机通信，但两者在进行串行通信时也需要满足一定的条件，主要是两者使用的电平方式不同，PC机的串口使用的是ＲS232电平，8051单片机使用的是TTL电平。所以单片机和PC机两者如果需要通信，那么就需要有一个电平转换电路，通过MAX232芯片构成相应的电路可实现电平转换。当然也有其他的方案实现电平转换，但还是用ASIC相对简单、可靠。2．1单片机选型本设计选用8051单片机，该单片机要求电源电压为5V，所以40号引脚接5V电源，20号脚接地。因为8051单片机［1］的片内ＲOM为4kb，128位ＲAM，根据初步分析，本设计程序应该小于4kb，故无须外扩ＲOM，所以单片机应直接访问片内程序存储器，即单片机的31号脚接高电平。8051单片机是一种时序逻辑电路，必须有脉冲信号才能正常工作，而时钟脉冲是由振荡电路提供的，时钟可以由内部方式或外部方式产生，内部振荡方式，只要接上两个微调电容和一个晶振即可，其中微调电容选用20pF其作用是稳定振荡频率，快速起振。2．2ＲS232总线标准的选用在实现单片机与PC机之间通信时通常采用标准串行总线通讯接口［2-4］。根据ＲS232总线标准来设计硬件电路，实现单片机与PC机通信的，Ｒ

电路图,串行通信,电路,辅助通道

缏罚嗵匦胗新龀逍?号才能正常工作，而时钟脉冲是由振荡电路提供的，时钟可以由内部方式或外部方式产生，内部振荡方式，只要接上两个微调电容和一个晶振即可，其中微调电容选用20pF其作用是稳定振荡频率，快速起振。2．2ＲS232总线标准的选用在实现单片机与PC机之间通信时通常采用标准串行总线通讯接口［2-4］。根据ＲS232总线标准来设计硬件电路，实现单片机与PC机通信的，ＲS232总线标准对各引脚有明确的定义，如表1所示。2．3单片机与PC机串行通信电路的设计本设计由PC机端、MAX232电路、8051单片机组成(见图2)。图中的MAX232电路在单片机和PC机通信［5-6］中起到了桥梁作用，主要是因为PC机和8051单片机使用了不同的电平标准，此时就需要进行电平转换。MAX232中电源电压的变换主要是通过外接电表1ＲS232总线标准引脚表引脚定义(助记符)引脚定义(助记符)1保护地(PG)13辅助通道允许发送(SCTS)2发送数据(TXD)14辅助通道发送数据(STXD)3接收数据(ＲXD)15发送时钟(TXC)5清除发送(CIS)17接受时钟(ＲXC)6数据准备好(DSＲ)18－7信号地(GND)19辅助通道请求发送(SＲTS)8接收线路信号检测(DCD)20数据终端准备就绪(DIＲ)9－21信号质量检测10－22音响指示(ＲI)11－23数据信号速率选择12辅助通道接收信号检测(SDCD)24发送时钟(TXC)解电容实现，同时也提高了抗干扰的能力［7］。图中的发送与接收交叉接线，这种对应关系的接法一定要正确，如果发送和接收线接错则电平转换电路将不能正常工作。图2单片机与PC机串行通信电路3软件设计在上位机和下位机通信中，本设计主要是利用了高级程序开发语言VisualBasic(简称VB)［8］，因为它是可视化编程语言中的一种，可以直观地查看下位机的数据信息。VB在进行串行通?

SBUF=a;while(!TI);TI=0;ES=1;}}}voidinit(){TMOD=0x20;//定时器1工作在方式2;TH1=0xfd;TL1=0xfd;//波特率设定为9600;TＲ1=1;SM0=0;SM1=1;//串口工作在方式1;ＲEN=1;//允许接收;PCON＆=0xef;//SMOD置0;EA=1;//总中断允许;ES=0;//串口中断禁止;}voidtimer1()interrupt4{ＲI=0;//清接收标志位;a=SBUF;flag=1;}voiddelay(uchart){ucharx，y;for(x=t;x＞0;x--)for(y=110;y＞0;y--);}4仿真4．1虚拟串口的设置安装虚拟串口软件Virtua1SerialportsDriver，然后打开，在图3的串行端口浏览器中的物理串口即为电脑中的实际串口，物理串口下面的虚拟串口初始时为空，进行相应设置后才会显示相应串口，将方框里的串口改为COM1，COM2，点击添加串口对，这就表示，利用这个软件将计算机的串口1和串口3联接了起来，这两个串口可进行通信。在此要特别注意串口的设置，添加串口对时要看清有没有物理串口，有物理串口就不能再设置为虚拟串口。图3虚拟串口的设置4．2VB界面及串口通信仿真打开串口调试助手，选择串口COM1，同时设置波特率为9600b/s，校验位为None，数据位8，停止位为1。用Proteus仿真软件打开原先设计好的虚拟电路的文件，首先设置8051单片机的属性，右击8051单片机选择属性，将Keil中单片机源程序编译生成的HEX图4VB发送及接收界面102

【参考文献】