基于VB的PC机与单片机串口通信技术研究

山西鲁能晋北铝业检修分厂 张 乾

基于VB的PC机与单片机串口通信技术研究

山西鲁能晋北铝业检修分厂 张 乾

一、系统介绍

在功能较复杂的控制系统中，通常以PC机为主机，单片机为从机，由单片机完成数据的采集和对装置的控制，而由主机完成各种复杂的数据处理和对单片机进行控制。所以计算机与单片机之间的数据通信显得越来越重要。串行通信是指按照逐位顺序传递数据的通信方式，由于仅需3根传输线传送信息且通信距离相对较远，所以在控制领域的现场监测、分布控制等场合都有着十分重要的应用价值。

本文，笔者设计了单片机与PC机串口通信系统，以VB为开发工具，设计界面简单明了，详细介绍了程序的主要功能。

二、硬件部分的设计

1.单片机选择。在测控系统和工程应用中，经常遇到多项任务同时执行的情况，因而主从式多机分布式系统已成为现代工业广泛应用的模式。它们大多由PC机和MCS-51单片机组成。AT89C52是一个低电压、高性能的CMOS 8位单片机，有40个引脚，32个外部双向输入/输出端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。

AT89C52单片机通过引脚RXD（P3.0）和引脚TXD（P3.1）与外界进行通信。AT89C52的串行口是可编程接口，通过对2个特殊功能寄存器SCON和PCON进行编程可控制串行口的工作方式和波特率。SCON用于控制串行口的工作方式，同时还包含要发送或接收到的第9位数据位以及串行口中断标志位。该寄存器的字节地址为98H，并可进行位寻址。PCON中只有最高位SMOD与串行口工作有关，该位用于控制串行口工作于方式1、2、3时的波特率。PCON的字节地址为87H，没有位寻址功能。单片机复位时，SMOD=0。

2.PC机与单片机的连接。目前的PC机都有至少一个串行通讯端口RS-232，RS-232端口可用于2台计算机之间进行通讯，RS-232的逻辑电平用正负电压来表示，且信号使用负逻辑，逻辑0的电压范围是+5V～+15V，而逻辑1的电压范围是-5V～-15V，RS-232端口是计算机与其他设备沟通的最常用的接口，不但操作简单，而且价格便宜。在AT89C52单片机的内部有一个全双工的异步串行I/O口，它的输入和输出使用5V而不是RS-232电压，由于本次设计使用的是便携式PC机（无串行通信接口），故使用了一根USB转串口的数据线，然后再用MAX232芯片进行转换。电路结构如图1所示。

图1 PC机与单片机连接结构

3.下位机（单片机端）的程序设计。本次设计采用定时1的模式1，为与上位机配合，串行口选择工作方式1，无奇偶校验位，有8位数据位和1个停止位，波特率为9600。所以（TMOD）=20H，（SCON）=50H。方式1和方式3的移位时钟脉冲由定时器T1的溢出率来决定，AT89C52串行口方式1和方式3的波特率由定时器T1的溢出率和SMOD值同时决定。单片机程序流程图如图2所示。

图2 单片机程序流程

4.下位机的原理图及仿真结果。原理图如图3所示。

仿真结果如图4所示。

三、软件部分设计

本系统的设计任务是上位机通过串行口向下位机发送字符，下位机接收到字符后返回原字符。上位机用VB编写程序界面。

1.上位机（及PC端）的软件设计。

（1）建立新工程。运行VB6.0程序，选择“新建工程”对话框，选择“标准EXE”，单击“打开”命令按钮，进入VB工程集成开发环境，窗体设计器中自动出现一个名为Form1的空白窗体。

图3 单片机接线原理

图4 仿真结果

（2）程序界面设计。添加串口通信控件MSComm。由于VB的串行通信组件不会主动出现在工具箱中，当我们需要MSComm控件时，首先要把它加入到工具箱中。具体步骤如下：选择“工程”菜单下的“部件”，在弹出的对话框选中“Microsoft Comm Control6.0”复选框，单击“确定”后，在工具箱中就会出现一个类似“电话”的图标，它就是MSComm控件。如果在控件属性中没有“Microsoft Comm Control6.0”选项，可在“部件”对话框“控件”属性中单击“浏览”按钮，在Windowssystem32目录下选择MSCOMM32.OCX项。单击“打开”按钮即可在“部件”对话框中看到“Microsoft Comm Control6.0”的可选项目。

添加2个文本框控件：Text1和Text2，用于输入要发送的字符和显示要接收的字符。添加2个标签控件：Label1和Label2，作为发送和接收字符区的标签。

添加4个按钮控件：Command1、Command2、Command3和Command4，分别执行发送字符、关闭程序、清空发送字符区和清空接收字符区等命令。添加完所有的控件后调整控件的位置和大小，使界面美观。

（3）属性设置。对界面中的各控件设计属性，设置完控件属性的程序界面如图5所示。

图5 VB程序窗体界面

2.程序代码设计。程序流程图如图6所示。

图6 上位机程序流程

程序如果要实现自动发送或读取，在VB中有2种方式可以实现：一个是使用计时器控件（Timer），该控件中的Interval可以控制计时器被启动的时间间隔，当时间间隔一到，便会执行原先发在计时器中的程序代码；另一个则是使用循环语句不断的执行程序代码。本次设计使用手动发送，用VB编写的部分源程序如下：

Option Explicit

Dim OutputAscii As Boolean

Dim InputString As String

Dim OutputString As String

Dim i As Long

Private Sub Cmdquit_Click（）

Unload Me

End Sub

Private Sub Form_Unload（Cancel As Integer）

MSComm1.PortOpen=False

End Sub

四、结论

目前串行通信仍是使用最为普遍的一种外部总线方式。本文，笔者从硬件和软件2个方面讨论了单片机和PC机的串行通信方式。

本文中笔者主要完成了以下工作。

1.在点对点串行通信的硬件讨论中，涉及到RS-232与TTL电平之间的转换问题，给出了实际的硬件电路。软件设计以一个简单的通信协议为核心，实现了单片机与PC机点对点可靠的串行通信，并给出了PC机部分的源程序。

2.文章最后结合前面的讨论，介绍了在一台PC机为上位机，一台单片机作为下位机组成的字符通信。利用VB6.0的通信控件与一台下位机进行数据通信。本文，笔者所用的串行通信的方法只是实现了基本的功能，所以还可以进一步的改进和完善。