利用PC的RS232口控制LED燈

PC機(jī)串口大家都不會(huì)陌生了吧！我們可以使用串口電纜直接連接兩臺(tái)PC機(jī)的串口，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)PC機(jī)的串口通訊。但是PC機(jī)和單片機(jī)的通訊卻不能夠用電纜直接進(jìn)行連接，原因是PC機(jī)RS232串口的電平標(biāo)準(zhǔn)和單片機(jī)的TTL電平不一致，因此單片機(jī)和PC機(jī)之間的串口通訊必須要有一個(gè)RS232/TTL電平轉(zhuǎn)換電路。通常這個(gè)電路都選擇專用的RS232接口電平轉(zhuǎn)換集成電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，如MAX232、HIN232等。本實(shí)驗(yàn)采用NIH232CP芯片來(lái)完成串口接口電路，NIH232和MAX232可以直接互換。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201611/320581.htm

當(dāng)然，我們也可以使用分立元件來(lái)搭建RS232電平轉(zhuǎn)換電路以供我們實(shí)驗(yàn)使用，下圖給出了一個(gè)常見(jiàn)電路，只要器件完好，電路焊接完畢后即可正常工作，經(jīng)實(shí)際使用，效果良好。

AVR單片機(jī)串口程序的編寫(xiě)

Atmega8單片機(jī)的串口具支持多種數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)、有三個(gè)完全獨(dú)立的中斷（接收完成、發(fā)送完成、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空）等特點(diǎn)，同時(shí)也支持多機(jī)通訊模式。本實(shí)驗(yàn)就以Atmega8為例來(lái)介紹AVR單片機(jī)串口的編程。

單片機(jī)串口在使用前必須對(duì)其進(jìn)行初始化。初始化內(nèi)容如下：

1.串口接收器和發(fā)送器的使能設(shè)置：首先我們要根據(jù)需要，使能M8串口的接收器或者發(fā)射器，這樣I/O口（PD1:TXD,PD2:RXD）才能為USART工作。

2.串口中斷工作方式的設(shè)置：如果需要串口工作于中斷方式，則要根據(jù)需要設(shè)置USART的中斷設(shè)置，如果工作于查詢方式，那么中斷設(shè)置就沒(méi)有必要了。本實(shí)驗(yàn)中串口設(shè)置為響應(yīng)接收完成中斷，即接收器接收到一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀后，將觸發(fā)一次接收完成中斷。

3.波特率設(shè)置：也就是設(shè)置串口的數(shù)據(jù)傳輸速率，兩個(gè)串口之間要正常通訊就必須要保證波特率相同。本實(shí)驗(yàn)設(shè)置的波特率為9600，系統(tǒng)使用內(nèi)置8MHZ時(shí)鐘源，可以直接查表（《Atmega8原理及應(yīng)用手冊(cè)》129頁(yè)）得到UBRR＝51。

4.數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)設(shè)置：本實(shí)驗(yàn)設(shè)置為8位數(shù)據(jù)位＋1位停止位。

因此，本實(shí)驗(yàn)的串口初始化程序如下：

void UART_init(void)
{
UCSRB = BIT(RXCIE)| BIT(RXEN) |BIT(TXEN); //允許串口發(fā)送和接收，并響應(yīng)接收完成中斷
UBRR = 51; //設(shè)置串口波特率為9600
UCSRC = BIT(URSEL)|BIT(UCSZ1)|BIT(UCSZ0); //幀結(jié)構(gòu)為8位數(shù)據(jù)＋1位stop位
}

如果你對(duì)AVR單片機(jī)串口的設(shè)置還不是太熟悉的話，也可以使用ICC編譯器中的應(yīng)用向?qū)е苯由纱诘南嚓P(guān)代碼。操作方法如下：

1.在ICC中新建一個(gè)文件；

2.點(diǎn)擊Tools菜單中的Application Builder子菜單，將彈出以下界面，然后根據(jù)需要選擇CPU為M8，晶振頻率為8MHZ。

3.點(diǎn)擊上面界面中的UART菜單，出現(xiàn)下面界面。然后按下圖選項(xiàng)選擇使能接收和發(fā)送、波特率9600、數(shù)據(jù)位8位、接收完成中斷。

4.點(diǎn)擊OK后，在剛才新建的文件中即生成了完整代碼，其中串口初始化的代碼如下：

//UART0 initialize
// desired baud rate: 9600
// actual: baud rate:9615 (0.2%)
// char size: 8 bit
// parity: Disabled
void uart0_init(void)
{
UCSRB = 0x00; //disable while setting baud rate
UCSRA = 0x00;
UCSRC = BIT(URSEL) | 0x06;
UBRRL = 0x33; //set baud rate lo
UBRRH = 0x00; //set baud rate hi
UCSRB = 0x98;
}

大家看看使用ICC自動(dòng)生成的代碼和我們自己編寫(xiě)的代碼中UCSRC、UBRR、UCSRB是不是一樣的呢？

通訊協(xié)議及命令(2004-10-29)

為了保證單片機(jī)和PC機(jī)的正?？煽康耐ㄓ?，避免系統(tǒng)出現(xiàn)誤動(dòng)作，我們需要制訂一個(gè)簡(jiǎn)單的通訊協(xié)議，同時(shí)還要定義能夠讓PC和單片機(jī)理解的命令。這里我們簡(jiǎn)單定義如下：

1.PC機(jī)發(fā)送的繼電器控制指令采用4個(gè)字符組成的字符串格式“s”+S1S0+“p”，如“s00p”。

其中s和p字符用于數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單校驗(yàn)，也就是說(shuō)當(dāng)單片機(jī)收到的串口數(shù)據(jù)中如果第一位是“s”第四位是“p”，則單片機(jī)接收到的命令有效，否則指令無(wú)效。

S1是單片機(jī)地址識(shí)別，如果單片機(jī)接收到的S1字符等于自己的地址碼，則單片機(jī)執(zhí)行命令，否則無(wú)效。通過(guò)這個(gè)字符我們就可以通過(guò)一個(gè)PC機(jī)串口和多個(gè)單片機(jī)進(jìn)行通訊，這種通訊方式的設(shè)置我們會(huì)在后面闡述。S0對(duì)應(yīng)繼電器編碼，指定相應(yīng)繼電器的吸合或者釋放，如果S0＝“a”,則該板的所有繼電器全部吸合，如果是“b”則全部釋放。

2.單片機(jī)返回給PC機(jī)的指令也同樣采用4個(gè)字符串格式S2S1S0+“t”，如“000t”。

其中“t”為校驗(yàn)碼。S2為單片機(jī)地址碼，S1、S0對(duì)應(yīng)繼電器編碼。返回指令用于PC機(jī)判斷單片機(jī)是否執(zhí)行了發(fā)出的指令。S1S0的二進(jìn)制數(shù)據(jù)中，每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)繼電器的狀態(tài)，如果為1表示繼電器吸合，為0表示繼電器釋放。

3.通訊檢測(cè)。當(dāng)后臺(tái)程序啟動(dòng)后，PC機(jī)先發(fā)送“s00t”命令，如果PC機(jī)在6秒以內(nèi)能夠收到單片機(jī)返回的繼電器狀態(tài)（該狀態(tài)是讀取控制繼電器的I/O口的電平獲得的），則PC機(jī)判斷通訊正常，可以正常使用，否則PC機(jī)提示串口通訊不正常。

此后，PC機(jī)還會(huì)每隔5秒鐘自動(dòng)請(qǐng)求一次繼電器狀態(tài)，并且按鍵對(duì)繼電器進(jìn)行操作以后，控制板也會(huì)主動(dòng)向PC機(jī)發(fā)送狀態(tài)字。

4.軟件升級(jí)指令。當(dāng)需要升級(jí)單片機(jī)軟件時(shí)，PC機(jī)發(fā)送該指令讓單片機(jī)進(jìn)入BOOT load程序區(qū)，準(zhǔn)備更新軟件版本。該指令格式為“su”+S0+“p”，S0為單片機(jī)地址碼。

當(dāng)單片機(jī)進(jìn)入BOOT區(qū)后，向PC機(jī)發(fā)送S0+“upd”指令，S0為單片機(jī)地址碼，通知PC機(jī)軟件升級(jí)已經(jīng)準(zhǔn)備好。然后PC機(jī)關(guān)閉串口，提示您打開(kāi)ISP下載軟件進(jìn)行升級(jí)。

5.單片機(jī)復(fù)位指令。當(dāng)單片機(jī)在線升級(jí)完成以后，PC機(jī)可以通過(guò)發(fā)送復(fù)位指令讓單片機(jī)復(fù)位重新進(jìn)入應(yīng)用程序區(qū)。

Atmega8的IAP應(yīng)用我們將在后面進(jìn)行闡述。

后臺(tái)PC程序及使用介紹

后臺(tái)程序使用VB6.0編寫(xiě)，其中利用VB的MSComm控件完成PC和單片機(jī)的通訊。界面如下：

4.點(diǎn)擊OK后，在剛才新建的文件中即生成了完整代碼，其中串口初始化的代碼如下：

//UART0 initialize
// desired baud rate: 9600
// actual: baud rate:9615 (0.2%)
// char size: 8 bit
// parity: Disabled
void uart0_init(void)
{
UCSRB = 0x00; //disable while setting baud rate
UCSRA = 0x00;
UCSRC = BIT(URSEL) | 0x06;
UBRRL = 0x33; //set baud rate lo
UBRRH = 0x00; //set baud rate hi
UCSRB = 0x98;
}

大家看看使用ICC自動(dòng)生成的代碼和我們自己編寫(xiě)的代碼中UCSRC、UBRR、UCSRB是不是一樣的呢？

通訊協(xié)議及命令(2004-10-29)

為了保證單片機(jī)和PC機(jī)的正?？煽康耐ㄓ?，避免系統(tǒng)出現(xiàn)誤動(dòng)作，我們需要制訂一個(gè)簡(jiǎn)單的通訊協(xié)議，同時(shí)還要定義能夠讓PC和單片機(jī)理解的命令。這里我們簡(jiǎn)單定義如下：

1.PC機(jī)發(fā)送的繼電器控制指令采用4個(gè)字符組成的字符串格式“s”+S1S0+“p”，如“s00p”。

其中s和p字符用于數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單校驗(yàn)，也就是說(shuō)當(dāng)單片機(jī)收到的串口數(shù)據(jù)中如果第一位是“s”第四位是“p”，則單片機(jī)接收到的命令有效，否則指令無(wú)效。

S1是單片機(jī)地址識(shí)別，如果單片機(jī)接收到的S1字符等于自己的地址碼，則單片機(jī)執(zhí)行命令，否則無(wú)效。通過(guò)這個(gè)字符我們就可以通過(guò)一個(gè)PC機(jī)串口和多個(gè)單片機(jī)進(jìn)行通訊，這種通訊方式的設(shè)置我們會(huì)在后面闡述。S0對(duì)應(yīng)繼電器編碼，指定相應(yīng)繼電器的吸合或者釋放，如果S0＝“a”,則該板的所有繼電器全部吸合，如果是“b”則全部釋放。

2.單片機(jī)返回給PC機(jī)的指令也同樣采用4個(gè)字符串格式S2S1S0+“t”，如“000t”。

其中“t”為校驗(yàn)碼。S2為單片機(jī)地址碼，S1、S0對(duì)應(yīng)繼電器編碼。返回指令用于PC機(jī)判斷單片機(jī)是否執(zhí)行了發(fā)出的指令。S1S0的二進(jìn)制數(shù)據(jù)中，每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)繼電器的狀態(tài)，如果為1表示繼電器吸合，為0表示繼電器釋放。

3.通訊檢測(cè)。當(dāng)后臺(tái)程序啟動(dòng)后，PC機(jī)先發(fā)送“s00t”命令，如果PC機(jī)在6秒以內(nèi)能夠收到單片機(jī)返回的繼電器狀態(tài)（該狀態(tài)是讀取控制繼電器的I/O口的電平獲得的），則PC機(jī)判斷通訊正常，可以正常使用，否則PC機(jī)提示串口通訊不正常。

此后，PC機(jī)還會(huì)每隔5秒鐘自動(dòng)請(qǐng)求一次繼電器狀態(tài)，并且按鍵對(duì)繼電器進(jìn)行操作以后，控制板也會(huì)主動(dòng)向PC機(jī)發(fā)送狀態(tài)字。

4.軟件升級(jí)指令。當(dāng)需要升級(jí)單片機(jī)軟件時(shí)，PC機(jī)發(fā)送該指令讓單片機(jī)進(jìn)入BOOT load程序區(qū)，準(zhǔn)備更新軟件版本。該指令格式為“su”+S0+“p”，S0為單片機(jī)地址碼。

當(dāng)單片機(jī)進(jìn)入BOOT區(qū)后，向PC機(jī)發(fā)送S0+“upd”指令，S0為單片機(jī)地址碼，通知PC機(jī)軟件升級(jí)已經(jīng)準(zhǔn)備好。然后PC機(jī)關(guān)閉串口，提示您打開(kāi)ISP下載軟件進(jìn)行升級(jí)。

5.單片機(jī)復(fù)位指令。當(dāng)單片機(jī)在線升級(jí)完成以后，PC機(jī)可以通過(guò)發(fā)送復(fù)位指令讓單片機(jī)復(fù)位重新進(jìn)入應(yīng)用程序區(qū)。

Atmega8的IAP應(yīng)用我們將在后面進(jìn)行闡述。

后臺(tái)PC程序及使用介紹

后臺(tái)程序使用VB6.0編寫(xiě)，其中利用VB的MSComm控件完成PC和單片機(jī)的通訊。界面如下：

界面中的每一個(gè)小按鈕控制實(shí)驗(yàn)板上的每一個(gè)LED和繼電器。如果串口通訊正常的話，按一下，實(shí)驗(yàn)板上對(duì)應(yīng)的LED將點(diǎn)亮繼電器吸合，再按一下，LED又被關(guān)閉繼電器釋放。而全開(kāi)按則控制實(shí)驗(yàn)板上所有的LED和繼電器開(kāi)或者關(guān)。

下面的PC指令框是顯示PC機(jī)發(fā)出的每一個(gè)控制指令，而返回結(jié)果框?qū)@示實(shí)驗(yàn)板返回的執(zhí)行結(jié)果。

最下面的軟件升級(jí)按鈕是執(zhí)行實(shí)驗(yàn)板的在線升級(jí)控制。如果需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行軟件升級(jí)，我們這里就沒(méi)有必要再使用ISP下載程序了。點(diǎn)擊軟件升級(jí)，單片機(jī)獲得升級(jí)指令后將會(huì)返回升級(jí)準(zhǔn)備好的命令，程序就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉串口，然后提示你使用SL的下載軟件下載程序。

當(dāng)軟件升級(jí)完畢后，CPU是不會(huì)自動(dòng)進(jìn)入應(yīng)用程序區(qū)的，這是你可以復(fù)位單片機(jī)或者點(diǎn)擊前臺(tái)復(fù)位按鍵讓CUP自動(dòng)復(fù)位進(jìn)入應(yīng)用程序區(qū)。