1 引言

　　計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中經(jīng)常采用多機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信，在由PC機(jī)和單片機(jī)構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)中，往往以PC機(jī)為上位機(jī)完成較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和對(duì)前沿機(jī)的監(jiān)督管理，以及對(duì)下位機(jī)進(jìn)行多機(jī)協(xié)調(diào)，本文介紹一種將 RS232，RS485，及紅外接口集成在一起的PC機(jī)--單片機(jī)多功能通訊實(shí)驗(yàn)板，用于實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)間的串口通信、紅外通信及PC機(jī)與PC機(jī)間的通訊實(shí)驗(yàn)。

　　2 實(shí)驗(yàn)板的組成原理與設(shè)計(jì)

　　2.1 串行通信

　　串行通信是指通信的發(fā)送方和接收方之間數(shù)據(jù)信息的傳輸是在單根數(shù)據(jù)線，以每次一個(gè)二進(jìn)制位移動(dòng)的，他的優(yōu)點(diǎn)是只需一對(duì)傳輸線進(jìn)行傳送信息，因此其成本低，適用于遠(yuǎn)距離通信，他的缺點(diǎn)是傳送速度低，串行通信有異步通行和同步通信兩種基本通信方式，同步通信適用于傳送速度高的情況，其硬件復(fù)雜，而異步通信應(yīng)用于傳送速度在50-19200波特之間，是比較常用的傳送方式，在異步通信中，數(shù)據(jù)是一幀一幀傳送的，每一串行幀的數(shù)據(jù)格式由1位起始位，5-8位的數(shù)據(jù)位，1位的奇偶校驗(yàn)位(可省略)和1位停止位4部分組成，在串行通信前，發(fā)送方和接收方要約定具體的數(shù)據(jù)格式和波特率(通信協(xié)議)。

　　2.2 AT89C51微控制器

　　AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、性能可靠、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，它為用戶預(yù)留下足夠的軟硬件資源，可供用戶進(jìn)行再開(kāi)發(fā)應(yīng)用，該系統(tǒng)除內(nèi)部已有的 4K FLASH存儲(chǔ)器外，還可以擴(kuò)展選址64K ROM區(qū)和64K RAM區(qū)，供用戶使用，用戶在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，可以將自己的數(shù)據(jù)塊和程序段、數(shù)據(jù)表，以若干控制子程序、數(shù)據(jù)塊形式存放于AT89C51單片機(jī)的擴(kuò)展ROM或 RAM區(qū)中，以便系統(tǒng)工作時(shí)重復(fù)使用和反復(fù)調(diào)用。

　　2.3 RS232C通信接口

　　RS232C是一種電壓型總線標(biāo)準(zhǔn)，可用于設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)接口與終端或外設(shè)之間的連接，以不同的極性的電壓表示邏輯值。-3～-25V表示邏輯"1"。+3～+25V表示邏輯"0"。其電平與TTL和CMOS電平是不同的，所以在通信時(shí)必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

　　2.4 MAX232芯片

　　MAXIM公司的MAX232/MAX232A接收/發(fā)送器是MAXIM公司特別為滿足EIA/TEA2232E的標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的，他們?cè)?EIA/TIA2232E標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口中日益得到廣泛的應(yīng)用，他們具有功耗低、工作電源為單電源、外接電容僅為0.1μF或1μF，采用雙列直插封裝形式、接收器輸出為三態(tài)TTL/CMOS等優(yōu)越性，為雙組RS 232接收發(fā)送器，工作電源為+5V，波特率高，僅需外接0.1μF或1μF的電容，其價(jià)格低，可在一般需要串行通信的系統(tǒng)中使用，MAX232外圍需要 4個(gè)電解電容，是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容，其取值均為1μF/25V宜選用鉭電容并且應(yīng)盡量靠近芯片。如圖1所示。

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　　2.5 紅外發(fā)送、接收電路

　　紅外通訊以紅外線作為通訊載體，通過(guò)紅外光在空中的傳播來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，他由紅外發(fā)射器和紅外接收器來(lái)完成，在發(fā)射端，發(fā)送的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)制編碼后，送入電光變換電路，經(jīng)紅外發(fā)射管轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外脈沖發(fā)射到空中;在接收端，紅外接收器對(duì)接收到的紅外光脈沖進(jìn)行光電變換，解調(diào)譯碼后恢復(fù)出原信號(hào)。

　　紅外發(fā)送電路中采用的紅外發(fā)射器件是塑封的TSAL6200紅外發(fā)射二極管，他將周期的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成一定頻率的紅外光信號(hào)，他是一種時(shí)斷時(shí)續(xù)的高頻紅外脈沖信號(hào)，但脈沖串時(shí)間長(zhǎng)度是恒定的，根據(jù)脈沖串之間的間隔大小，表示傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)"0"還是 "1"。紅外接收器對(duì)接收到的紅外光脈沖進(jìn)行光電變換，解調(diào)譯碼后恢復(fù)出原信號(hào)。紅外載波為頻率38KHz的方波，采用脈寬調(diào)制PWM方式發(fā)送，通過(guò)待發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的"0"或"1"控制兩個(gè)脈沖串之間的時(shí)間間隔，即PWM的占空比。

　　紅外載波可以使用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器的PWM功能實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)外圍硬件電路實(shí)現(xiàn)，紅外接收采用HS0038B紅外接收器，當(dāng)接收收到38KHz的載波信號(hào)時(shí)，HS0038B接收器會(huì)輸出低電平，否則輸出高電平，從而可以將"時(shí)斷時(shí)續(xù)"的紅外光信號(hào)解調(diào)成一定周期的連續(xù)方波信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)處理，便可以恢復(fù)出原數(shù)據(jù)信號(hào)。