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2020年02月17日 | PC机与PIC单片机主从式多机通讯及其在数据检测系统
2020-02-17 来源：eefocus
简介：主要针对煤气报警器检测系统的数据传输问题,提出一种PC机与多台PIC单片机主从式串行异步通讯的方式,给出硬件电路图、通信协议、软件流程图及其在实际的数据检测系统中应用时的注意事项。
在煤气报警器的出厂检验中，需要对其关键部件气体传感器的工作情况进行监测。系统框图如图1所示。
在这个气体传感器监测系统中，使用了多台PIC单片机作为下位机采集气体传感器的工作状态数据及环境参数(环境温度,环境湿度等参数)，并按照上位机的要求将采得的数据传送给PC机。上位机与各下位机之间采用主从式的异步串行通讯方式，即下位机接到上位机的通讯信号时才做出响应，否则将一直做采集数据的工作。所采用的下位机型号为PIC16C711，它体积小,功能强,并集成了A／D转换器,但是它没有专门的串行通讯口及相关的控制字和标志位，因此，采用普通I／O口，并参照MSC-51单片机的串行通讯控制字SM2的功能和本通讯系统的特点，提出一种新的通讯协议，实现了主从式的多机串行通讯,实际应用中取得了良好的效果。
1硬件电路
由于该监测系统处于非工业环境中，干扰相对较小，并且上位机与下位机之间距离较近，因此数据传输的可靠性可以保证。双方通讯通过软件握手，因此只使用3根线即可。电路图如图2所示。
由于PIC16C711没有串行通讯口，因此，我们是用PIC16C711的RA4脚作为接收脚，RA2作为发送脚，通过编程来模拟串行通讯的接收和发送的。之所以采用RA4作为接收脚，是因为下位机总是在采集数据，因此接收上位机的通讯信号采用的是中断方式，为此必须准确有效地检测到上位机发来的命令字的起始位。虽然PIC单片机B口的高4位也有电平变化可引起中断的功能，但是在本系统中，B口作为本机地址信息，其电平高低已被固定，因此必须使用RA4脚作为接收引脚。PIC16C711的RA4脚是双功能端口，既可以作为普通I／O脚，也是RTCC（定时器／计数器）的外部时钟引脚，因此，可将RTCC设置为计数器方式，并由OPTION寄存器将RTCC设置为由外部时钟的下降沿触发，使其增量，再将RTCC寄存器得初始值设为FFh。这样，当上位机发来的命令字的起始位的下降沿使RTCC从FFh变为00的同时，产生了中断，进入中断程序后，再次对RA4脚采样以确保RA4脚上的跳变不是闪变，这样就可以准确地接收上位机的命令了。
2通讯协议
由于PIC16C711没有专门的串行通讯的控制字和标志位，因此我们在分析MSC-51单片机的有关多机通讯的控制字和标志位的工作原理的基础上，结合本监测系统数据传输的特点，提出一种简便的通讯协议。
鉴于上位机对下位机发送的命令只有3种：呼叫、发送、停止发送。呼叫命令即是上位机欲与之通讯的下位机的编号，而发送和停止发送命令只要不与呼叫命令重复，即可以将下位机的地址编号，同样作为数据（命令）来发送。具体方法是，在单片机的程序中，设置一个标志寄存器FLAG，将它的某一位（如第7位，即FLAG(7)）作为控制位，先将其设为0。各下位机在接收到上位机命令之后，首先查看FLAG(7)为1还是为0，如果FLAG(7)为1，则转入通讯程序段继续执行；若为0则将接收到的命令与本机地址相比较，若不同，则不做任何动作返回，FLAG(7)仍为0，即不论上位机发送的是何种命令，都与自己无关（呼叫命令与其他命令已约定好不相重复）；若相同（这种情况说明上位机此时确实发送的是呼叫命令）则将FLAG(7)置为1，表示已得知上位机要与自己通讯，同时将本机地址传给上位机作为回应。当上位机再次发来命令时，即可实现一对一的通讯，程序流程图如图3所示。
上位机与下位机通讯采用CRC循环冗余码进行校验，此处不再赘述。
3注意事项
如图1所示，环境参数采集模块与器件参数采集模块所需采集数据的对象不同，因此，上位机对这两个模块数据的采集时序安排也不同。在程序设计中充分利用定时器Timer的触发事件的时间，即可使两种类型的数据不致混淆 并且也不影响数据的实时更新。
上位机程序用VB 6.0语言编写，使用的是MSComm控件，它有许多重要属性，如settings属性、Rthreshold属性、InputMode属性、InputLen属性等， 这些属性设置的正确与否关系到通讯的质量和成败。
另外，由于单片机发送的是16进制数，每一个数占用1个字节，因此，上位机应按照二进制数的方式接收数据，即InputMode属性设定为Input ModeBinary，同时为使接收正确，程序代码编写如下：
4结语
结合煤气报警器检测系统数据通讯中的实际情况，提出一种方便实用的PC机与PIC单片机主从式多机通讯的通讯协议，据检测系统的数据传输中取得了良好的效果。
参考文献
1范逸之，陈立元，等.利用Visual Basic实现串并行通信技术.北京:清华大学出版社，2001
2［美］Jan Axelson著，精英科技译 串行端口大全.北京:中国电力出版社，2001
3窦振中.PIC系列单片机原理和程序设计.北京:北京航空航天大学出版社，2000
4林巧玲，兰浩，谢国栋.用VB实现PC机与MCS-51单片机的主从式通信.电工技术学报，1999，14(6)
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史海拾趣
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