基于A(yíng)T89C51單片機應用系統的串行通信設計

1 前 言

在紅外成像技術(shù)的電力設備狀態(tài)檢測系統中，基于AT89C51單片機的應用系統，采用美國雷態(tài)公司的型號為3iLRL3的非接觸式紅外測溫儀。該測溫儀采用的是RS232C串行通信標準接口，該接口在很多通信設備中通用，目前與PC機的直接串行通信也是RS 232C接口。盡管RS232C性能指標并非很好，但還是有廣泛的市場(chǎng)支持。就可以方便的在2個(gè)數字設備之間進(jìn)行信息的交換，實(shí)現全雙工的傳送數據，硬件成本低。而且通用性好。

2 串行通信的硬件設計

串行通信是指 使用一條數據線(xiàn)，將數據一位一位地依次傳輸，每一位數據占據一個(gè)固定的時(shí)間長(cháng)度。其只需要少數幾條線(xiàn)就可以在系統間交換信息，特別使用于計算機與計算機、計算機與外設之間的遠距離通信。

在所開(kāi)發(fā)的系統中。紅外測溫儀將檢測電力沒(méi)備的工作和環(huán)境溫度，通過(guò)RS 232C串口傳給單片機，同時(shí)由單片機控制檢測裝置的在線(xiàn)工作組態(tài)，紅外檢測裝置的工作組態(tài)的制訂和選擇是由上位PC機來(lái)完成的，這樣，以單片機為核心組成的控制電路是數據的中轉站，上位PC機下傳紅外測溫儀的在線(xiàn)工作組態(tài)。在這里單片機與PC機的串行通信接口還是RS 232C的標準通信。AT89C51單片機僅有一個(gè)串口，這就要解決另一個(gè)串口外擴問(wèn)題，系統利用的通用串行通信接口芯片8251A來(lái)擴展。該系統的串行通信的硬件電路如圖1所示。

RS-232是EIA(EleCTRonICs Industries Association)電平。信號電平采用負邏輯，邏輯"1"=一12V，邏輯"0"=+12V。這與單片機的TTL信號電平不兼容，所以RS232C與89C51單片機的串口RXD(串行接收口)和TXD(串行發(fā)送口)不能直接連接，需要跨接一個(gè)轉換器在RS232C與TTL電路之間進(jìn)行電平轉換。輸出RS 232C電平。MC1489是接收RS 232C電平，輸出TTL電平，該電平轉換接口的不便之處是需要±12V工作電壓，并且功耗較大。不適用于低功耗的系統。

在系統中，紅外測溫儀與PC機2個(gè)串行口，而89C51只有1個(gè)串口，利用可編程通用串行接口芯片8251A實(shí)現與上位Pc機通信，由于8251A串口芯片的片選端CS接到74LS138譯碼器的Y2。因此8251A的口地址為OA000H，RXCLK和TXCLK接收和發(fā)送時(shí)鐘都連接51的T1口，利用T1作為波特率發(fā)生器[1]。

3 軟件設計

AT89C51是一種帶4K字節FLASH存儲器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱(chēng)單片機。AT89C2051是一種帶2K字節閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。

主要特性：

·與MCS-51 兼

128×8位內部RAM

·32可編程I/O線(xiàn)

·兩個(gè)16位定時(shí)器/計數器

·5個(gè)中斷源

·可編程串行通道

·低功耗的閑置和掉電模式

·片內振蕩器和時(shí)鐘電路

紅外測溫儀的串口通過(guò)MAX232直接與89C15連接，所以紅外掃描傳感頭按給定的掃描策略?huà)呙桦娏υO備，讀入溫度掃描信號，做最大值、最小值、平均值及異常剔除處理，單片機記錄掃描時(shí)間和溫度值，等待PC機命令。向PC機發(fā)送數據，發(fā)送數據流程如圖2所示。紅外傳感器通過(guò)Pc機下傳的在線(xiàn)工作組態(tài)控制檢測電力設備的狀態(tài)，其接收數據的流程如圖3所示。單片機與PC機之間的串行通信通過(guò)825lA，所以在通信程序中首先對825lA進(jìn)行初始化編程，設置串口通信方式，確定通信協(xié)議。這些是通信程序設計的關(guān)鍵點(diǎn)。