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運(yùn)用Visual Basic實(shí)現(xiàn)PC與89C51單片機(jī)之間的串行通信

沈　飆　夏海燕

　　摘要　在Visual Basic開發(fā)環(huán)境下，運(yùn)用VB提供的通信控件，實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與89C51單片機(jī)之間的串行通信。
　　關(guān)鍵詞　Visual Basic　89C51單片機(jī)　串行通信　A/D　D/A轉(zhuǎn)換

Serial Communication between PC
and 89C51 with Visual Basic

　　Abstract:Serial communication between PC and 89C51 single-chip-computer by MSCOMM control box of Visual Basic is introduced.
　　Key Words:Visual Basic　89C51　Serial communication　A/D　D/A

1　系統(tǒng)簡介
　　在中科院等離子體物理研究所受控核聚變物理實(shí)驗(yàn)裝置控制系統(tǒng)中，我們開發(fā)設(shè)計了以計算機(jī)控制為基礎(chǔ)的各種信號予置系統(tǒng)，系統(tǒng)原理如圖1所示。

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圖1　系統(tǒng)原理圖

　　系統(tǒng)上位機(jī)由一臺(PC586)微機(jī)構(gòu)成，軟件采用Visual Basic編程，作出十分直觀的人機(jī)界面，并通過串行口將所需的各種予置信號(數(shù)字信號)傳給單片機(jī)系統(tǒng)，再由單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生實(shí)際的模擬信號經(jīng)線性光電隔離器送到現(xiàn)場。予置數(shù)值可以分別顯示在PC機(jī)軟件窗口和單片機(jī)系統(tǒng)的予置數(shù)字表頭上。同時，現(xiàn)場實(shí)測信號經(jīng)過線性光電隔離器，也可以實(shí)時顯示在本系統(tǒng)的檢測數(shù)字表頭上和PC機(jī)的界面上。如此設(shè)計界面直觀，而且利于對現(xiàn)場信號進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。因此，采用本系統(tǒng)，大大提高了現(xiàn)場信號予置精度，對實(shí)驗(yàn)操作人員來說人機(jī)界面良好，簡單易懂。我們將分硬件和軟件兩方面分別介紹該系統(tǒng)的情況。

2　硬件介紹
　　從系統(tǒng)原理圖上可見，本系統(tǒng)關(guān)鍵的硬件部分是單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計，上位機(jī)PC機(jī)則直接利用它的RS232串行口即可。系統(tǒng)硬件原理如圖2所示。

15-2.gif (8048 bytes)

圖2　系統(tǒng)硬件原理圖

　　本系統(tǒng)采用CPU為89C51的單片微機(jī)，89C51本身帶有2K的內(nèi)存儲器，可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬次以上，比以往慣用的8031CPU外加EPROM為核心的單片機(jī)系統(tǒng)在硬件上具有更加簡單、方便等優(yōu)點(diǎn)，而且完全兼容MCS 51系列單片機(jī)的所有功能。該單片機(jī)系統(tǒng)的工作流程是這樣的：89C51單片機(jī)利用自身具有的串行通信口，直接接收PC機(jī)傳送下來的串行數(shù)據(jù)，然后將所接收的各組數(shù)據(jù)通過并行口輸出，經(jīng)過數(shù)字光隔，送到數(shù)據(jù)鎖存器74LS373，最后將鎖存的數(shù)據(jù)送到D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并通過運(yùn)放將模擬信號輸出，同時顯示在相應(yīng)的予置數(shù)字表上。現(xiàn)場返回的信號通過隔離，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)鎖存器變成單片機(jī)所需的并行數(shù)字信號送到單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲單元中，再由串行口返送到PC機(jī)上，同時顯示在PC機(jī)界面和本系統(tǒng)相對應(yīng)的檢測數(shù)字表上以便于予置和實(shí)際情況相對比。利用89C51輸出口對不同數(shù)據(jù)鎖存器74LS373和A/D、D/A的片選輸出可以實(shí)現(xiàn)一臺單片機(jī)同時對多路不同信號進(jìn)行予置和檢測。

3　軟件結(jié)構(gòu)
　　軟件分PC機(jī)Visual Basic編程和89C51單片機(jī)匯編語言編程兩部分，現(xiàn)分別介紹如下。
3.1　PC機(jī)部分
　　PC機(jī)采用Visual Basic(簡稱VB)編程。目前，VB已成為WINDOWS系統(tǒng)開發(fā)的主要語言，以其高效、簡單易學(xué)及功能強(qiáng)大的特點(diǎn)越來越為廣大程序設(shè)計人員及用戶所青睞。VB支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計，具有結(jié)構(gòu)化的事件驅(qū)動編程模式并可以使用無限擴(kuò)增的控件，而且可以十分簡便地作出良好的人機(jī)界面。在標(biāo)準(zhǔn)串口通信方面，VB提供了具有強(qiáng)大功能的通信控件MSCOMM，文件名為MSCOMM.VBX。該控件可設(shè)置串行通信的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，對串口狀態(tài)及串口通信的信息格式和協(xié)議進(jìn)行設(shè)置。這是一個標(biāo)準(zhǔn)的十位串口通信，包括8位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的起始位和停止位。在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)過程中觸發(fā)OnComm事件，通過編程訪問CommEvent屬性了解通信事件的類型，分別進(jìn)行各自的處理。每個通信控件對應(yīng)一個串口，可以設(shè)計多個通信控件來訪問多個通信口。VB通信控件設(shè)計軟件如下：

Global comm_time As Integer　//定義一些全局變量
Global data(1000)As Integer
Global Receive(1000)As Integer
Private Sub Form_Load()’　//串口初始化
　　Comml.CommPort=1　//設(shè)置串口1
　　Comml.Settings=“9600,N,8,1”　//波特率：9600 奇校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)，1位停止位
　　Comml.InputLen=0　//讀取接收緩沖區(qū)的所有字符
　　Comml.InBufferSize=256　//設(shè)置接收緩沖區(qū)為256字節(jié)
　　Comml.OutBufferSize=256　//設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)為256字節(jié)
　　Comml.PortOpen=True　//打開串口1
　　Comml.SThreshold=1　//發(fā)送緩沖區(qū)空觸發(fā)發(fā)送事件
　　Comml.RThreshold=1　//每一個字符到接收緩沖區(qū)都觸發(fā)接收事件
End Sub
Public Sub send-data()　//發(fā)送n個數(shù)據(jù)
　　For　i=0 To n
　　Comml.Output=Chr(data(i))
　　Next　i
End Sub
Public Sub Comml_OnComm()　//接收數(shù)據(jù)觸發(fā)OnComm()事件
　　Select Case Comml.CommEvent　//在CommEvent中接收數(shù)據(jù)
　　Case comEvReceive
　　Receive(comm_time)=Asc(Comml.Input)　//將接收數(shù)據(jù)放在Receive(comm-time)數(shù)組中　　Comm_time=comm_time+1
　End Select
End Sub

3.2　單片機(jī)部分
　　單片機(jī)89C51采用MCS51系列的匯編語言編程。它有一個標(biāo)準(zhǔn)的串行口，有4種工作方式，其中方式1是標(biāo)準(zhǔn)的10位異步通信方式，10位數(shù)據(jù)和PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)串口相對應(yīng)，由串行口控制寄存器SCON設(shè)置狀態(tài)，其字節(jié)地址為98H。如下式所示：

SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 T1 R1

　　本系統(tǒng)中89C51串口控制器SCON設(shè)置為50H，SM0、SM1為0、1，即為串行工作方式1，REN為1，即允許串口接收。另外，還應(yīng)使89C51的中斷允許寄存器IE的開放或禁止所有中斷位EA為1，開放或禁止串行通道中斷位ES為1，即允許串行口中斷。89C51的并行口P0和P2分別作為八位數(shù)據(jù)的輸入和輸出口。P3口的輸出作為數(shù)據(jù)鎖存器和D/A、A/D的禁止和允許。程序流程如圖4所示。
單片機(jī)程序清單簡介：
(1)主程序
　　　MOV　SP，#07
　　　ACALL　INIT　//調(diào)串口初始化子程序
STRAT：CLR　EA　清中斷
　　　MOV　R0，#DATA1　存放接收數(shù)據(jù)首地址#DATA1
　　　MOV　R1，#DATA2　存放發(fā)送數(shù)據(jù)首地址#DATA2
　　　MOV　R2，#N　數(shù)據(jù)個數(shù)
　　　SETB　EA　開中斷
　　　ACALL　D/A　調(diào)延時并啟動D/A轉(zhuǎn)換子程序
　　　ACALL　SEND　啟動A/D轉(zhuǎn)換子程序并串口發(fā)送
　　　SJMP　START　返回
(2)串口初始化程序
INIT：MOV　TH1，#FD　設(shè)置波特率
　　　MOV　TL1，#00
　　　MOV　TMOD，#20　定時器2為工作方式2
　　　MOV　TCON，#40　啟動定時器
　　　SETB　ES　允許串口中斷
　　　MOV　SCON，#50　置串行口工作方式1
　　　MOV　P2，#0F
　　　RET
(3)中斷服務(wù)程序
0023　PUSH　ACC　保護(hù)堆棧
　　　PUSH　PSW
　　　MOV　DPH，#00
　　　JB　TI，TEMP1　判斷是否為發(fā)送，是則跳轉(zhuǎn)
WAIT：JNB　RI，WAIT　判斷是否為接收，否則循環(huán)
　　　MOV　A，SBUF　將接收的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)地址內(nèi)
　　　MOV　@R0，A
　　　CLR　98　清接收中斷
　　　INC　R0
　　　DJNZ　R1，TEMP1　數(shù)據(jù)若送完則將標(biāo)志置1
　　　SETB　00
TEMP1：CLR　　99　清發(fā)送中斷
　　　POP　PSW
　　　POP　ACC
　　　RETI
(4)延時及調(diào)D/A轉(zhuǎn)換子程序
D/A：INC　DPTR　延時
　　　MOV　A，DPH
　　　CJNE　A，#FF，D/A
　　　JNB　00，D/A　數(shù)據(jù)未送完，返回
　　　CLR　00　送完則將送完標(biāo)志清零
　　　ACALL　OUT
　　　RET
OUT：CLR　A
　　　MOV　A，@R0　將接收的串行口數(shù)據(jù)送到P2口
　　　MOV　P2，A
　　　SETB　90　封鎖數(shù)據(jù)鎖存器
　　　MOV　R3，#00
WAIT1：DJNZ　R3，WAIT1　延時
　　　CLR　90　　解除封鎖數(shù)據(jù)鎖存器
　　　RET
(5)A/D轉(zhuǎn)換及串口發(fā)送子程序
SEND：MOV　DPTR，#ADRESS　IN0通道地址首址
　　　MOV　R7，#08H　從IN0-IN7依次采集的通道個數(shù)
LOOP1：MOVX　@DPTR，A　啟動A/D轉(zhuǎn)換
　　　MOV　R6　#0AH　延時100μs
DELAY：NOP
　　　NOP
　　　NOP
　　　DJNZ　R6，DELAY
　　　MOVX A，@DPTR　將轉(zhuǎn)換結(jié)果送到指定地址R1
　　　MOV　@R1 A
　　　MOVX　A，@R1
　　　MOV　SBUF，A　將指定地址數(shù)據(jù)從串口輸出
　　　INC　DPTR　　　INC　R1
　　　DJNZ　R7，LOOP1
　　　RET

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圖3　程序流程圖

4　結(jié)束語
　　該系統(tǒng)目前已成功地應(yīng)用在中科院等離子體物理研究所的HT-7超導(dǎo)托卡馬克受控核聚變物理實(shí)驗(yàn)裝置上，運(yùn)行良好。對于目前廣泛應(yīng)用的Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)之間的通信問題，希望本文能夠提供一點(diǎn)有用的參考價值。

作者單位：中科院等離子體物理研究所　合肥　230031