基于AT89C51应用系统的串行通信设计.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：1引言在红外成像技术的电力设备状态检测系统中基于AT89C51单片机的应用系统采用美国雷态公司的型号为3iLRL3的非接触式红外测温仪．该测温仪采用的是RS232C串行通信标准接口该接口在很多通信设备中通用目前与PC机的直接串行通信也是RS232C接口。尽管RS232C性能指标并非很好但还是有广泛的市场支持。串行通信技术在测控系统中占有很重要的地位只用三根线．就可以方便的在2个数字设备之间进行信息的交换实现全双工的传送数据硬件成本低．而且通用性好。2串行通信的硬件设计在所开发的系统中．红外测温仪将检测电力没备的工作和环境温度通过RS232C串口传给单片机同时由单片机控制检测装置的在线工作组态红外检测装置的工作组态的制订和选择是由上位PC机来完成的这样以单片机为核心组成的控制电路是数据的中转站上位PC机下传红外测温仪的在线工作组态．上传红外测温仪的检测的电力设备的在线工作温度．以诊断电力设备的工作状态。在这里单片机与PC机的串行通信接口还是RS232C的标准通信。AT89C51单片机仅有一个串口这就要解决另一个串口外扩问题系统利用的通用串行通信接口芯片8251A来扩展。该系统的串行通信的硬件电路如图1所示。RS-232是EIA(ElectronicsIndustriesAssociation)电平．信号电平采用负逻辑逻辑"1"=一12V逻辑"0"=+12V。这与单片机的TTL信号电平不兼容所以RS232C与89C51单片机的串口RXD(串行接收口)和TXD(串行发送口)不能直接连接需要跨接一个转换器在RS232C与TTL电路之间进行电平转换。市场上电平转换的芯片很多如早期广泛使用MCl488和MCl489MC1488是接收TTL电平．输出RS232C电平．MC1489是接收RS232C电平输出TTL电平该电平转换接口的不便之处是需要±12V工作电压并且功耗较大．不适用于低功耗的系统。所以系统利用了MAXIM公司生产的MAX232实现2种电平之间的转换．其主要优点有：芯片内部有一个电压转换器可以把输入的+5V工作电压转换为RS232C接口所需的±l2V电压；同时可以实现2路2种电平的双向转换．在该系统中可代替2片MCl488和2片MCl489外接1个5V的电源而不需像MCl488和MCl489那样外接±12V电源所以电路简单提高性能。在系统中红外测温仪与PC机2个串行口而89C51只有1个串口利用可编程通用串行接口芯片8251A实现与上位Pc机通信由于8251A串口芯片的片选端CS接到74LS138译码器的Y2．因此8251A的口地址为OA000HRXCLK和TXCLK接收和发送时钟都连接51的T1口利用T1作为波特率发生器[1]。3软件设计红外测温仪的串口通过MAX232直接与89C15连接所以红外扫描传感头按给定的扫描策略扫描电力设备读入温度扫描信号做最大值、最小值、平均值及异常剔除处理单片机记录扫描时间和温度值等待PC机命令．向PC机发送数据发送数据流程如图2所示。红外传感器通过Pc机下传的在线工作组态控制检测电力设备的状态其接收数据的流程如图3所示。单片机与PC机之间的串行通信通过825lA所以在通信程序中首先对825lA进行初始化编程设置串口通信方式确定通信协议。这些是通信程序设计的关键点。(1)串口的工作方式设置通过对单片机的串口控制寄存器(SCON)的设置来完成由于采用一帧11位的数据格式所以89C51的串口的工作方式只能设置成方式2和方式3数据传输的波特率有定时器控制本系统采用方式3单片机的串行接收的l帧数据中奇偶校验位由SCON的TB8和RB8(第9位数据)来完成校验功能。(2)串口波特率的设定通过此公式的计算可以进一步验证在设计系统选用的晶振的频率为11．0592MHz时计算出来的T1初值没有误差。(3)握手信号的规定请求信号定为FFH、应答信号定为FEH、错误信号定为FDH、结束信号定为FCH。(4)数据传送方式利用RS232C的2根传输线实现全双工的发送和接收数据。(5)通信方式异步通信方式以字为单位传送数据由于发送与接收双方使用各自的时钟所以在异步通信中严格规定数据帧的格式。(6)数据帧的格式一帧数据为11位包括起始位、数据位、奇偶检验位、停止位数据格式如下[2]：所以8251A初始化方式控制字为7DH。PC机采用Visualbasic编程VB支持面向对象的程序设计具有结构化的事件驱动编程模式并可以使用无限扩增的控件而且可以十分简便地做出良好的人机界面。在标准的串口通信方面VB提供了具有强大的通信控件MSCOMM文件名为MSCOMM．VBX。该控件可设