PC機與單片機間串行通信的實現

單片微型計算機簡稱單片機，它是將中央處理器(CPU)、存儲器(RAM，ROM)、定時／計數器和各種接口電路都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。隨著計算機技術尤其是單片機技術的發展，人們已越來越多地采用單片機來對一些工業控制系統中如溫度、濕度等參數進行檢測和控制。PC機具有強大的監控和管理功能，而單片機則具有快速及靈活的控制特點，通過PC機的RS 232串行接口與外部設備進行通信，是許多測控系統中常用的一種通信解決方案。因此如何實現PC機與單片機之間的通信具有非常重要的現實意義。針對一些遠距離控制或者是危險性比較高的數據采集和控制的應用情況，本文主要介紹一種用雙工方式實現PC機與單片機之間的串行通信。

1 設計方案
為了通過串口實現PC機與單片機間的雙工通信，可有如下設計方案。
(1)設計方案一：有線傳輸
此方案是指PC機與單片機之間通過電纜線傳輸數據。有線傳輸的優勢是性能比較穩定，調試簡單，而不足之處在于它的應用范圍不夠廣、性能不夠好，而且傳輸距離受限，這樣就大大影響了系統的應用范圍。
(2)設計方案二：無線傳輸
此方案是指PC機與單片機通過無線信道傳輸數據。無線傳輸的最大優勢是應用范圍廣，受距離約束較小，在一定范圍內可以不用考慮距離問題，還可以應用在一些高溫、危險的場合。
因此，本文選用無線傳輸方案通過串口來實現PC機與單片機之間的雙工通信。無線傳輸可以用不同的方式來實現，常用的有紅外方式、藍牙方式，其他的還有射頻收發芯片如CC1100，PT2262／2272芯片等。
紅外通信是利用950 nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的載體，通過紅外光在空中的傳播來傳遞信息，由紅外發射器和接收器實現。發射端將二進制數字信號調制成某一頻率的脈沖序列，經電光轉換電路，驅動紅外發射管以光脈沖的形式發送到空中。接收端將接收到的光脈沖轉換成電信號，再經解調和譯碼后恢復出原二進制數字信號。其最大優點是：不易被人發現和截獲，保密性強；幾乎不會受到電氣、天電、人為干擾，抗干擾性強。此外，紅外線通信機體積小、重量輕、結構簡單、價格低廉。不足之處在于它必須在視距內通信，且傳播受天氣的影響。
CCll00是一種低成本真正單片的UHF收發器，為低功耗無線應用而設計。CCll00構建高性能射頻無線數據傳輸技術方案應用無線通訊模塊采用透明模式進行通訊，即所收即所發，具有通訊距離遠、低功耗、接口靈活等優點，使用者無需編碼和控制。CCll00通信距離(視距)大于300 m，而且能隔墻遙控，操作方便。
綜合上述分析，本文介紹的是采用CCll00收發器通過串口來實現PC機與單片機之間的雙工無線通信。

2 硬件設計
2．1 總體框圖
此雙工無線通信系統的總體框圖如圖1所示。由于此系統可實現雙工通信，因此它可分為兩個通信過程：PC機(上位機)通過上位機程序界面發送數據給單片機，并送給液晶屏顯示相應的數據；鍵盤輸入數據傳給單片機，接著發送給PC機，并在PC機上位機程序界面上顯示出來。

2．2 實現電路圖
對應于上述框圖的電路實物圖如圖2所示。其左右兩個電路分別對應上述框圖中的左右兩個部分。總體來說，它包括電平轉換電路、單片機處理部分、無線收發部分(CCll00收發器)、液晶顯示模塊和鍵盤輸入模塊五個部分。