隨著單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們經(jīng)常采用單片機(jī)對自動化系統(tǒng)的參數(shù)（如溫度、壓力和速度等）進(jìn)行檢測和控制。單片機(jī)之所以被廣泛使用，是因?yàn)樗哂徐`活快速的控制能力，而PC機(jī)則具有強(qiáng)大的管理和監(jiān)控功能；因此，PC機(jī)與外部設(shè)備進(jìn)行串行通信在許多測控系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。鑒于此，利用MAX芯片制作串行接口實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)之間的信息交換方法具有十分重要的意義。

　　1、硬件電路的制作

　　1.1、串行通信

　　串行通信是指用1條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)1個固定的時間長度。串行通信只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息，特別適合在計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間進(jìn)行通信，具有使用線路少和成本低的優(yōu)點(diǎn)，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致。串行通信可以分為2種方式：同步串行通信和異步串行通信。同步串行通信一般用在傳輸速度較快的場合，但對硬件的要求也相對較高；而異步串行通信常用在傳輸速率50～115200B／S，對硬件的要求相對較低，是應(yīng)用最為廣泛的串行通信方式。異步通信在傳輸數(shù)據(jù)時是逐幀傳輸?shù)?，而每一幀的?shù)據(jù)格式分為四部分：1位起始位，5～8位的數(shù)據(jù)位，1位奇偶校驗(yàn)位和1、1．5或2位停止位。當(dāng)然，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，收發(fā)雙方要約定好數(shù)據(jù)格式以及數(shù)據(jù)的傳輸速率（波特率）。

　　1．2、MAX232芯片

　　MAX232芯片是美信公司專門為RS－232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路，使用5V電源供電。內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分為下述3個部分。

　　1）電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生＋12V和－12V2個電源，提供給RS－232串口電平的需要。

　　2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成2個數(shù)據(jù)通道。13腳（R1ｉｎ）、12腳（R1OUT）、11腳（T1ｉｎ）和14腳（T1OUT）為第1數(shù)據(jù)通道。8腳（R2ｉｎ）、9腳（R2OUT）、10腳（T2ｉｎ）和7腳（T2OUT）為第2數(shù)據(jù)通道。

　　TTL／CMOS數(shù)據(jù)從T1ｉｎ、T2ｉｎ輸入，轉(zhuǎn)換成RS－232數(shù)據(jù)，從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS－232數(shù)據(jù)從R1ｉｎ、R2ｉｎ輸入，轉(zhuǎn)換成TTL／CMOS數(shù)據(jù)后，從R1OUT、R2OUT輸出。

　　3）電源部分。由15腳ＧＮD和16腳VCC（＋5V）構(gòu)成。

　　1．3、RS－232C標(biāo)準(zhǔn)

　　RS－232C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號線，包括1個主通道和1個輔助通道。在多數(shù)情況下主要使用主通道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實(shí)現(xiàn)，如1條發(fā)送線、1條接收線及1條地線。RS－232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400和115200B／S。

　　1．4、串行接口電路

　　利用MAX232芯片制作的硬件接口電路，該電路不需要驅(qū)動芯片，因?yàn)镸AX232本身就具有驅(qū)動能力，所以不必再外加驅(qū)動電路。接口電路如圖1所示。

　　圖1 ?RS－232接口電路

　　MAX232芯片有2路數(shù)據(jù)通道，本文只用1路接受／發(fā)射讓PC機(jī)與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。單片機(jī)的TD（發(fā)射）與MCU＿TＸD1連接，單片機(jī)的RD（接收）與MCU＿TＸD1連接；PC機(jī)的接收與T1OUT相連，發(fā)射與R1ｉｎ相連，接口J1與芯片MAX232的連接。J1口通過連接線與PC機(jī)的RS－232串口相連。一般情況下，這樣的連接方式即可滿足普通通信的要求。

　　1．5、RS－232交叉串口線

　　通常進(jìn)行串口數(shù)據(jù)通信，需要使用到RS－232交叉串口線，如圖2所示，其中2腳和3腳是交叉互聯(lián)的，這很容易理解，因?yàn)橐粋€設(shè)備的發(fā)送線必須連接到另外一臺設(shè)備的接收線上，反之亦然。另外，232信號的有效通信距離是15M。

　　圖2 ?RS－232交叉串口線的內(nèi)部連線

　　2、通信協(xié)議的制定

　　通信協(xié)議是指雙方實(shí)體完成通信或服務(wù)所必須遵循的規(guī)則和約定。協(xié)議定義了數(shù)據(jù)單元使用的格式，還有串行通信最重要的參數(shù)：比特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位。對于2個進(jìn)行通信的實(shí)體，這些參數(shù)必須相匹配，從而確保數(shù)據(jù)順利地傳送到確定的地方。通信協(xié)議如下：1）串行通信的波特率設(shè)為15200B／S；2）幀格式為1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，2位停止位；3）無奇偶校驗(yàn)位；4）PC機(jī)采用COM1口進(jìn)行通信。

　　3、PC機(jī)與單片機(jī)的通信過程

　　PC機(jī)與單片機(jī)通信之前，首先要做的就是搭建硬件電路，即PC機(jī)通過COM1與上面設(shè)計(jì)的接口電路收／發(fā)口相連，接口電路的發(fā)／收口與單片機(jī)［4］的串行口相連，它們之間的連接是通過RS－232串口交叉線相連?，F(xiàn)在單片機(jī)地址為1006里面存放的數(shù)據(jù)為04，可以通過編寫相應(yīng)程序?qū)纹瑱C(jī)地址1006里面的數(shù)據(jù)讀取。最后通過串口將它們讀到PC機(jī)上。讀取結(jié)果如圖3所示。

　　圖3 調(diào)試助手顯示串口數(shù)據(jù)

　　為了驗(yàn)證PC機(jī)上顯示數(shù)據(jù)的正確性，再通過示波器將串口波形（見圖4）輸出，然后對波形進(jìn)行分析。波形的周期是88US，即每傳輸1幀數(shù)據(jù)用時88US。由通信協(xié)議可知，1幀數(shù)據(jù)由1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、2位停止位共11位組成，每位用時約8S。進(jìn)一步對波形進(jìn)行分析，第1位起始位為低電平，隨后是數(shù)據(jù)位，其數(shù)據(jù)值為01111111，即十六進(jìn)制7F，數(shù)據(jù)位的第1位是0，為低電平；另外7位數(shù)據(jù)位是1，為高電平，最后2位是停止位，為高電平。其中，數(shù)據(jù)位與PC機(jī)接收數(shù)據(jù)7F相同，因此讀取的數(shù)據(jù)正確。

　　圖4 ?示波器顯示串口數(shù)據(jù)波形

　　4、結(jié)語

　　串行通信方式使用線路少、成本低和適合遠(yuǎn)程傳輸，大多數(shù)RS－232C技術(shù)規(guī)范的目標(biāo)在于提供必要的電壓電平以驅(qū)動損耗較大的線路，如MC1488和MC1489組成RS－232接口，則需要±12V和＋5V電源供電，以實(shí)現(xiàn)TTL和CMOS邏輯轉(zhuǎn)換匹配。而MAX232芯片不僅可以實(shí)現(xiàn)RS－232C的技術(shù)指標(biāo)，而且芯片的供電電源只需要＋5V，這樣不僅使串行通信的性能更加可靠，而且價格低廉。該通信接口電路已經(jīng)在帶有串口的模塊、芯片和外圍設(shè)備等通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且優(yōu)點(diǎn)非常突出。