51单片机与pc机串口通信接口设计

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1、一．绪论1.1单片机与PC机串行通信现状及发展前景近年来，由于PC机（个人计算机）优越的性价比和丰富的软件资源，已成为计算机应用的主流机种。而单片机在工业控制系统中也越来越得到广泛的应用，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机为主机，单片机为从机，由单片机完成

2、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。单片机与PC机串行通信的方式有并行通信和串行通信。并行通信就是数据的各位同时进行传送。其特点是传送速度快、效率高，数据有多少位，就需要有多少根传输线。当数据位数较多和传送距离较远时，就会导致通信线路成本提高，因此它适合于短距离传输。而串行通信就是数据一位一位地按顺序进行传送，其特点是只需一对传输线就可以实现通信，当传输的数据较多、距离较远时，它可以显著减少传输线，降低通信成本。串行通信是指按照逐位顺序传递数据的通信方式，由于仅需三根传输线传送信息且通

3、信距离相对较远，所以在控制领域的现场监测、分布控制等场合有着重要的应用价值。鉴于PC机具有强大的监控和管理功能，单片机则具有快速以及容易控制的特点，在数据量不大、传输要求不高的情况下，一般都采用给PC机配置的RS-232标准串行接口COM1、COM2等相连接来实现应用系统与PC机之间的数据交换。随着技术的发展和数据流量的不断增长，传统的并行接口面临的干扰和时钟传送两大关键问题成为限制并行I/O接口的数据率进一步提高的瓶颈。在这种情况下，过去主要用于光纤通信的串行通信技术正在取代传统并行总线而成为高速接口技术的主流，因为硬件的实现比较简单，而且用户使用上也很简便。串行通

4、信作为一种灵活方便的通信方式，一种有效的通信手段，被广泛应用于工业控制中。随着信息和电子技术的发展，各种工业控制系统网络不断改进，这就对单片机通信功能的要求不断增加。特别是对各种现场总线技术中通信接口和通信协议，更是提出了新的通信要求：不仅能适应某一个通信协议，还希望能成为一种通信协议自动转换的智能终端。因此，单片机通信功能是否满足设计目标要求是必须设计的一个关键问题。单片机和微机技术的不断发展，特别是网络技术在测控领域的广泛应用，由PC机和多台单片机构成的多机网络测控系统已成为发展的一个方向。它结合了单片机在实时数据采集和微机对图形处理、显示的优点。同时，windo

5、ws环境下后台微机在数据库管理上具有明显的优势。二者结合，使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制，而形成了向以网络为核心的分布式多点系统发展的趋势。1.2单片机与PC机串行通信研究目的和意义现代信息网络技术的一个突出特点，就是使工业控制系统中的所有设备连接成网，从而在一个核心软件管理下工作（这个软件可能是分布式的操作系统，也可能是嵌入式操作系统），形成一个有机的整体。这种整体网络方式的现代工业控制系统具有传统独立控制系统所无法比拟的先进性，不仅能极大地提高工业设备的生产效率，还可以大大提高系统的安全性和可靠性[4]。单片机自诞生以来以其性能稳定、价格

6、低廉、功能强大，在智能仪器、工业装备以及日用电子消费品中得到了越来越广泛的应用。在单片机的输入输出控制中，除直接接上小键盘和LCD显示屏等方法外，一般都通过串口和上位机PC进行通信。因为随着微机和网络技术的普及应用，控制过程中如虚拟设备面板、曲线记录显示、打印输出等一系列更高的要求也相应被提出，这些要求往往是面向底层控制的单片机分立控制系统所无法企及的[5]。而许多基于微机视窗操作平台的可视化软件开发工具如VisualBasic、Delphi（我要用哪个软件，那个软件要介绍吗？）等能容易地解决此类问题很好地充当这些新要求的实现载体，于是产生了由微机与多台单片机构建的小

7、型测控系统。后来又产生结构更复杂、运行更安全、稳定的集散控制系统（DCS），但由于价格昂贵，用于小型系统的控制往往过于浪费。而后一种方法由于能实现远程控制，并且能够利用PC机强大的数据处理功能以及友好的控制界面，显得尤为重要。在一般的利用PC机对单片机进行控制的场合，都是采用Windows作为上位机的平台，其优点是界面友好，编程和操作都比较容易。因此研究PC机与单片机串行通信具有十足的现实及工业意义。虽说Windows操作平台界面友好，操作简单，但是缺点是稳定性太差，这对于需要连续数天或数月运行的装置来说，尤其不合适。在要求比较苛刻的场合，一般都采用