PC機與單片機間串行通信的實現(xiàn)

單片微型計算機簡稱單片機，它是將中央處理器(CPU)、存儲器(RAM，ROM)、定時／計數(shù)器和各種接口電路都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。隨著計算機技術(shù)尤其是單片機技術(shù)的發(fā)展，人們已越來越多地采用單片機來對一些工業(yè)控制系統(tǒng)中如溫度、濕度等參數(shù)進行檢測和控制。PC機具有強大的監(jiān)控和管理功能，而單片機則具有快速及靈活的控制特點，通過PC機的RS 232串行接口與外部設備進行通信，是許多測控系統(tǒng)中常用的一種通信解決方案。因此如何實現(xiàn)PC機與單片機之間的通信具有非常重要的現(xiàn)實意義。針對一些遠距離控制或者是危險性比較高的數(shù)據(jù)采集和控制的應用情況，本文主要介紹一種用雙工方式實現(xiàn)PC機與單片機之間的串行通信。

1 設計方案
為了通過串口實現(xiàn)PC機與單片機間的雙工通信，可有如下設計方案。
(1)設計方案一：有線傳輸
此方案是指PC機與單片機之間通過電纜線傳輸數(shù)據(jù)。有線傳輸?shù)膬?yōu)勢是性能比較穩(wěn)定，調(diào)試簡單，而不足之處在于它的應用范圍不夠廣、性能不夠好，而且傳輸距離受限，這樣就大大影響了系統(tǒng)的應用范圍。
(2)設計方案二：無線傳輸
此方案是指PC機與單片機通過無線信道傳輸數(shù)據(jù)。無線傳輸?shù)淖畲髢?yōu)勢是應用范圍廣，受距離約束較小，在一定范圍內(nèi)可以不用考慮距離問題，還可以應用在一些高溫、危險的場合。
因此，本文選用無線傳輸方案通過串口來實現(xiàn)PC機與單片機之間的雙工通信。無線傳輸可以用不同的方式來實現(xiàn)，常用的有紅外方式、藍牙方式，其他的還有射頻收發(fā)芯片如CC1100，PT2262／2272芯片等。
紅外通信是利用950 nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的載體，通過紅外光在空中的傳播來傳遞信息，由紅外發(fā)射器和接收器實現(xiàn)。發(fā)射端將二進制數(shù)字信號調(diào)制成某一頻率的脈沖序列，經(jīng)電光轉(zhuǎn)換電路，驅(qū)動紅外發(fā)射管以光脈沖的形式發(fā)送到空中。接收端將接收到的光脈沖轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)解調(diào)和譯碼后恢復出原二進制數(shù)字信號。其最大優(yōu)點是：不易被人發(fā)現(xiàn)和截獲，保密性強；幾乎不會受到電氣、天電、人為干擾，抗干擾性強。此外，紅外線通信機體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉。不足之處在于它必須在視距內(nèi)通信，且傳播受天氣的影響。
CCll00是一種低成本真正單片的UHF收發(fā)器，為低功耗無線應用而設計。CCll00構(gòu)建高性能射頻無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)方案應用無線通訊模塊采用透明模式進行通訊，即所收即所發(fā)，具有通訊距離遠、低功耗、接口靈活等優(yōu)點，使用者無需編碼和控制。CCll00通信距離(視距)大于300 m，而且能隔墻遙控，操作方便。
綜合上述分析，本文介紹的是采用CCll00收發(fā)器通過串口來實現(xiàn)PC機與單片機之間的雙工無線通信。

2 硬件設計
2．1 總體框圖
此雙工無線通信系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。由于此系統(tǒng)可實現(xiàn)雙工通信，因此它可分為兩個通信過程：PC機(上位機)通過上位機程序界面發(fā)送數(shù)據(jù)給單片機，并送給液晶屏顯示相應的數(shù)據(jù)；鍵盤輸入數(shù)據(jù)傳給單片機，接著發(fā)送給PC機，并在PC機上位機程序界面上顯示出來。

2．2 實現(xiàn)電路圖
對應于上述框圖的電路實物圖如圖2所示。其左右兩個電路分別對應上述框圖中的左右兩個部分。總體來說，它包括電平轉(zhuǎn)換電路、單片機處理部分、無線收發(fā)部分(CCll00收發(fā)器)、液晶顯示模塊和鍵盤輸入模塊五個部分。