基于VB实现PC机与单片机的串行通讯

引言

随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展，人们已越来越多地采用单片机来对一些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行检测和控制。PC机具有强大的监控和管理功能，而单片机则具有快速及灵活的控制特点，通过PC机的RS-232串行接口与外部设备进行通信，是许多测控系统中常用的一种通信解决方案。因此如何实现PC机与单片机之间的通讯具有非常重要的现实意义。本文将论述在VB环境下PC机与单片机之间实现串行通讯的软硬件方案。PC机的通讯程序使用Visual Basic编写，VB是Microsoft公司推出的Windows应用程序开发工具，因其具有界面友好，编程简便等优点而受到广泛的使用，而且 Visual Basic 6.0 版本带有专门实现串行通讯的MSCOMM控件。

1、硬件原理

目前的PC机都有至少一个串行通讯端口RS-232，RS-232端口可用于两台计算机之间进行通讯，RS-232的逻辑电平用正负电压表示，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，不但实作简单，而且价格便宜。在8051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逻辑而不是RS-232电压,如何进行两种信号的转换，是连接时需要解决的问题，事实上，解决的方法很简单，只需使用一个诸如 MAX232这样的专用芯片即可。

电路结构见下图。

MAX232包含两个将TTL输入转换成RS-232输出的驱动器，还包含两个将RS-232输入翻译成CMOS输出的接收器，这些驱动器和接收器具有反向的功能。4个外置的电容大小为1uF，如果使用极化电容，注意极性，引脚6的电压为负，因此它的电容的正极连接到地，电容等级至少为15V。

2、软件设计

本次通讯中，我们以一个测控系统的上位机和下位机之间的通信为背景，给出单片机部分和VB环境下的通信程序实例，系统中单片机负责数据采集、处理和控制，上位机进行现场可视化检测，通信协议采用半双工异步串行通信方式，通过RS232的RTS信号进行收发转换，传输数据采用二进制数据，上位机与下位机之间采用主从式通讯。

（1）单片机的串行通讯程序

8051单片机从外部采集到的一组数据（30个），存在片内RAM20H~3DH区域，要求将这个数据块传送给PC机，为了保证传送的正确，传送前由单片机先向PC机发送数据# 55H（联络信号），PC机接收到后，向单片机回送数据# 0AAH（回应信号），经检验正确后，单片机才开始向PC机传送数据。

对串行口的操作可分为以下几步进行：①串行口初始化；②发送联络信号;③接收联络信号；④发送数据。以下程序由汇编语言编写：
ORG 0030H
START:MOV SP,#60H
MOV TMOD, #20H ；T1工作模式2
MOV TH1, #72H
MOV TL1, #72H ；波特率110HZ
SETB TR1
MOV PCON, #00H ；SMOD=0
MOV SCON, #50H ；串行方式1
MOV R0，#20H
MOV R2，#30 ；数据个数
XX1：MOV A，#55H
MOV SBUF，A ；发送联络信号
WAIT1：JBC TI，WAIT2 ；等待发送完毕
AJMP WAIT1
WAIT2：JBC RI，READ ；等待接收完毕
AJMP WAIT2
READ：MOV A，SBUF ；接收联络信号
CJNE A，# 0AAH，XX1 ；接收数据不正确，重新开始
LOOP：MOV A，@R0
MOV SBUF，A
WAIT: JBC TI， LOOP1
AJMP WAIT ；等待发送完毕
LOOP1：INC R0
DJNZ R2，LOOP
END
（2）计算机的串行通讯程序
为了更方便地实时了解数据采集的情况，我们把从单片机读来的数据分别赋给数组，然后描绘出波形曲线。
首先开启一个VB项目，并在窗体上安排一个MSCOMM控件，作为串行通讯的信道。按下F4调出属性窗口，变量COMPORT属性为2，另外将 Rthreshold属性设为1，意思就是只要外界传送任何字符串，随即引发事件。安排一个定时器，作为连续动作的执行控件，一旦一位数据发送完就引发中断，发送下一个数据。设置一个picturebox对象，把由单片机传送来的数据以线条方式绘制在此图片框控件上。按下F4调出属性窗口，其Name属性改为“Graph1”。
MSCOMM控件支持以文本和二进制格式传输数据，由于下位机是单片机，处理二进制数据较为方便。因此本例中以二进制格式发送和接受数据，VB支持字节变量类型来存储二进制数据，从串口读入的字节被保存在字节数组变量中，因此定义两个BYTE类型的动态数组来存放和接受数据，在接受数据时采用事件驱动法，当接受缓冲区有Rthreshold个数据时，引起ONCOMM事件。
本程序接收从单片机发来的30个数据，当数据进入PC机的输入缓冲区后，程序会不断读取输入缓冲区的数据，并将这些读入的数据收在一起,赋给数组。
因为VB支持坐标格式，我们用SCALE函数作出坐标，定义X轴由0到30，表示有30个数据，Y轴由-20到+20，表示采集数据的范围是-20 到+20，表达式为SCALE（0，+20）-（30，-20），为了实时采集数据，可以用定时器不断地更新曲线。这样就可以动态地显示被采集的数据。