谈PC机与单片机的串口通信系统设计

董鹏 鲍印虎 张占美

【摘要】本文从串口通讯协议、PC机与单片机的串口通信系统的硬件组成、PC机与单片机的串口通信系统的软件组成三个方面入手，对PC机与单片机的串口通信系统设计工作做出思考，希望能为相关实际工程提供应用价值。

【关键词】PC机；单片机；串口通信系统；设计思路

就当前的串口通信系统的控制能力来讲，还不足以满足实际的控制需求，因此分布式系统成为了工程项目中控制系统的主流。在分布式系统中，PC机与单片机会选择串口通信的方式，通过信息线、地线和控制线来实现数据传输，凭借自身价格低廉、可靠性高等特点被广泛应用于工业领域。

一、PC机与单片机的串口通信系统硬件组成

（一）串口通讯协议

串口是计算机技术中应用非常广泛的一类设备通信协议，大部分计算机中包含的串口有两个，都是基于RS232的串口。作为仪器仪表设备的串口通信协议，很多GPIB兼容的设备上也会兼备RS-232口，与此同时，串口通信协议也会被应用在获取远程采集设备数据的工作中。通常情况下，串口会采用异步传输的方式来实现按位发送以及接受字节的工作，具有远距离通信的特点。

（二）硬件组成

串口通信显示系统一般由PC机、MAX232芯片、RS-232、STC89C52单片机、CH240128LCD等硬件組成。其中PC机作为上位机，主要是负责对信息数据的发送、接收以及人机交互工作；单片机是作为下位机存在，主要的功能是实现串口数据之间的接收、发送和液晶驱动；MAX232芯片是连接PC机与单片机之间的桥梁，负责将RS-232中负逻辑电平转换成TTL电平的模式。

（三）软件组成

在PC机与单片机的串口通信系统设计中，软件程序的设计主要分为两个方面，一方面，是在PC机运行的LabVIEW程序，另一方面，是在单片机中运行的C51程序。其软件主要是通过与硬件的结合，在PC端发送一串字符，并利用串口的发送功能将字符串发送到单片机中，单片机在接受到数据信息后，会将字符串采取返回操作，最终使字符串显示在液晶上，从而实现串口通信系统的通信功能和显示功能。

二、PC机与单片机的串口通信系统设计

（一）PC机与单片机串口通信系统设计思路

PC机与单片机串口通信系统的设计框图是：外围电路-单片机-串口通信电路-PC机，其中单片机的主要作用是电路系统设计的核心，在接收上位机相关指令的同时，负责对通信系统中相关电路工作状态的控制工作；PC机在串口通信系统中主要利用通信软件对下位机发送控制指令，并在接收下位机数据的同时，对系统的整体性能进行测试工作。

（二）PC机与单片机串口通信系统中的电路设计

在进行PC机与单片机串口通信系统中的电路设计工作时，其电路设计主要包括了单片机、串口通信电路、ISP程序下载接口电路以及PC机与单片机的串口通信系统复位电路。实际的电路设计操作是基于RS-232接口标准，利用了DB-9的连接器对特点部件进行连接，利用AVR单片机的通用同步功能、异步串行接收功能以及发器USART完成串口通信系统硬件电路设计。选择AVR单片机的原因主要是因为相比于一般的串行通讯设备，AVR单片机的发器USART具有更高的灵活性，拥有全双工操作、同步操作功能、异步操作功能、高精准的波特率发生器、多处理器通讯模式、数据过速检测功能、三个独立存在的中断等一系列特点。

（三）上位机测试软件的设计

在本次PC机与单片机的串口通信系统设计过程中，针对上位机测试软件的设计工作主要基于Visual C++平台下的MSComm（即Microsoft Communications Control）控件来展开的。MSComm是Microsoft公司所提供的Windows简化之后的串行通信编程的Active X控件，通过串行接口接收发送数据的方式使整个PC机与单片机的串口通信系统设计更为简便。

（四）PC机与单片机的串口通信系统设计的运行测试

基于PC机与单片机的串口通信系统设计的运行测试工作，主要是对依靠设计系统中的电路系统和串口通信测试软件，搭建一个系统运行软件平台，以此来展开相应的测试工作。在开展测试工作的过程中，可以通过设置串口参数，将其向下位机发送控制命令的方式进行。与此同时，下位机保持周期性的公阻状态，对上位机发送数据，在测试平台的显示页面进行显示。

综上所述，通过对串口通信原理的深入分析和研究，对PC机与单片机的串口通信系统设计做出具体思考，并对具体设计的实施策略提出相应的建议，其中基于AVR单片机完成的串口通信系统硬件电路设计、基于Visual C++平台建立的串口通信系统运行测试软件设计以及对于整个系统运行展开的系列测试，都对PC机与单片机的串口通信系统设计的稳定性提供了支持，保证设计可以达到预期标准。

参考文献

[1]王青.单片机与PC机通信的设计与仿真[J].实验室研究与探索，2016，35（12）：100～103.

[2]邢庭炜.RS232串口通信在PC机与单片机通信中的应用[J].信息系统工程，2016（08）：110～111.