单片机与PC通信实例：综合项目演练

1.任务描述

单片机在工业控制系统中已得到广泛的应用，它以价格低、功能全、体积小、抗干扰能力强、开发应用方便等特点已渗透到各个开发领域。特别是利用其能直接进行全双工通信的特点，在数据采集、智能仪表仪器、家用电器和过程控制中可作为智能前沿机。但由于单片机计算能力有限，难以进行复杂的数据处理，因此应用高性能的计算机对系统的所有智能前沿机进行管理和控制，已成为一种发展方向。在功能较复杂的控制系统中，通常以PC为主机，单片机为从机，由单片机完成数据的采集及对装置的控制，而由主机完成各种复杂的数据处理和对单片机的控制。所以计算机与单片机之间的数据通信越发显得重要。

本任务是设计一个单片机串行通信接口板，基本要求如下：

（1）借助一个Windows下的串口调试软件，从PC向单片机发送字符。

（2）当字符为0～9或A～F时单片机将会在数码管上显示相应的字符。

（3）实现单片机与PC之间的串行通信。

（4）要求上电后数码管上显示0。

2.任务分析

本设计主要采用了三线制连接串口。按照设计要求，完成该任务需要解决以下几个问题：①单片机的选型；②单片机与PC电平转换电路的构建；③单片机与PC串口通信软件（通信协议）的设计。

单片机的选型同前面项目。本任务的目的是充分利用单片机的串口资源与PC进行通信。51单片机有一个全双工的串行通信口，所以单片机和计算机之间可以方便地进行串行口通信。但进行串行口通信时要满足一定的条件，比如计算机的串口是RS-232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路。在此，我们采用专用芯片MAX232。PC与单片机的接口电路如图8-11所示。

3.任务实施

（1）总体设计。

根据任务分析，单片机与PC机的串行通信接口设计可采用AT89S51单片机，需要1个通用异步接收和发送器UART用来发送和接收数据。由于51单片机输入、输出电平为TTL电平，而PC配置的是RS-232C标准接口，二者的电气规范不同，所以在设计中需要加电平转换电路。常用的有MC1488、MC1489和MAX232，本任务电平转换采用MAX232芯片，与PC相连采用9芯标准插座。单片机与PC的串行通信接口系统结构图如图8-11所示。

图8-11　单片机与PC的串行通信接口系统结构图

主要采用AT89S51单片机来控制管理，整个系统工作时，单片机与PC实现点对点的串行通信。

（2）硬件设计。

本任务采用的是点对点发射与接收，单片机与PC的串行通信接口原理图如图8-12所示。实现该任务的硬件电路中包含的主要元器件为：AT89S51 1片、MAX232 1片、LED共阴数码管1个，11.0592MHz晶振1个、电阻和电容等若干。(www.xing528.com)

图8-12　单片机与PC的串行通信接口原理图

（3）软件设计。

（1）软件流程设计。

单片机与PC的串行通信接口软件流程图如图8-13所示。

软件采用模块化设计方法，其中包括主程序模块、向串口发送一个字符模块、向串口发送一个字符串模块、串口接收中断模块、串口初始化模块、LED共阴数码管0～F显示字形常数表。

源程序如下：

图8-13　单片机与PC的串行通信接口软件流程图

（4）虚拟仿真。

单片机与PC的串行通信接口板的Proteus仿真硬件电路图如图8-14所示，当字符为0～9或A～F时，数码管正常显示该输入字符，实现了单片机与PC之间的正常串行通信。

图8-14　单片机与PC的串行通信接口板Proteus仿真硬件电路图