李健

摘要：介紹了利用幾種常見軟件實現(xiàn)的51單片機與PC機串口通信的仿真過程，可以在單片機課程的理論教學(xué)中加以應(yīng)用，具有效率高、成本低等優(yōu)點，有助于教師的教學(xué)和學(xué)生對知識的掌握和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：51單片機；PC機；串口通信；仿真

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）32-0038-02

在實際應(yīng)用中，單片機與PC機間的通信非常普遍[1]。這時單片機主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和設(shè)備監(jiān)控[2]，PC機接收單片機發(fā)來的數(shù)據(jù)進行分析、處理，并對結(jié)果再次發(fā)送單片機進行現(xiàn)場控制等。筆者在單片機課程的理論教學(xué)中，由于課堂上受到條件的約束，采用了純軟件的方法對單片機串口通信進行仿真和演示，便于實現(xiàn)和讓學(xué)生理解。下面通過一個實例來介紹51單片機與PC機之間串口通信的仿真與實現(xiàn)過程。

1 所需軟件

使用到的軟件有：VSPD、Proteus、Keil和串口助手[3]。VSPD是一個虛擬串口小軟件，可以虛擬出一對串行接口用于仿真；Proteus是一款流行的單片機仿真軟件，用于建立串口通信仿真電路；Keil是用于編寫單片機程序的軟件；串口助手是用于上位機即PC機的軟件，用來向單片機發(fā)送數(shù)據(jù)，或者接收單片機發(fā)送來的數(shù)據(jù)并進行顯示。

2 設(shè)計與仿真過程

預(yù)期實現(xiàn)的功能為：PC機通過串口助手向單片機發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)，單片機接收到后將數(shù)據(jù)的二進制形式通過八個數(shù)碼管的亮滅顯示出來，接收的“1”對應(yīng)的燈亮，接收的“0”對應(yīng)的燈滅。同時單片機將接收的數(shù)據(jù)發(fā)回給PC機，PC機將數(shù)據(jù)在串口助手中再顯示出來。

2.1 利用Proteus設(shè)計仿真電路

如圖1所示，在Proteus軟件中選用AT89C51單片機、COMPIM、電阻和發(fā)光二極管組成仿真電路。COMPIM在仿真中相當于PC機上配置的RS232標準串行接口，為D型九針插座[4]。在實際中，單片機和PC機之間需要通過MAX232芯片進行電平轉(zhuǎn)換才能連接，但在仿真圖中可以直接將兩者的RXD（接收數(shù)據(jù)）和TXD（發(fā)送數(shù)據(jù)）連接起來進行串行通信。本次仿真中，單片機程序中設(shè)置的串口波特率為9600，虛擬串口軟件中建立連接的串口號為COM1和COM5，所以需要修改COMPIM的屬性，將兩處的串口號都修改為COM1，波特率修改為9600。

2.2 利用Keil編寫單片機程序

完成電路的設(shè)計后，再利用Keil軟件根據(jù)電路和預(yù)期的功能編寫單片機程序，主要利用單片機的串口中斷方法實現(xiàn)，具體代碼見圖2所示。

2.3 利用VSPD建立虛擬串口連接

如圖3所示，利用虛擬串口軟件VSPD新建一對串口連接，選擇的是串口號是COM1和COM5。在圖2的單片機程序中設(shè)置了串口的波特率為9600，圖1的COMPIM也修改了屬性，一旦Proteus軟件和串口助手軟件（串口號為COM5）運行后兩串口號后面的參數(shù)都會顯示出來，見圖3的左側(cè)Virtual ports一欄。

2.4 利用串口助手進行調(diào)試和驗證

如圖4所示，將Proteus軟件運行起來，和串口助手并列，進行仿真對比，檢驗串口通信是否實現(xiàn)。串口助手上方為接收緩沖區(qū)，中間為發(fā)送緩沖區(qū)，下方為參數(shù)設(shè)置等。先將下方的串口號改為COM5，波特率改為9600。然后點擊左下角的“打開串口”按鈕（打開后顯示“關(guān)閉串口”，圖中為已打開狀態(tài)），在發(fā)送緩沖區(qū)填入“86”（當前為HEX模式，即發(fā)送十六進制數(shù)據(jù)86）后，點擊“發(fā)送數(shù)據(jù)”按鈕。在圖4 Proteus軟件里根據(jù)八個發(fā)光二極管亮滅情況可以看出顯示的正好是86，說明單片機接收數(shù)據(jù)正確，同時很快串口助手的接收緩沖區(qū)也顯示了86，說明單片機也將數(shù)據(jù)發(fā)回給PC機，實現(xiàn)了串口通信功能。

3 結(jié)論

本文利用幾種常見的軟件實現(xiàn)了51單片機與PC機之間的串口通信仿真，具有效率高，成本低等優(yōu)點，實踐證明可以在單片機課程的理論教學(xué)中加以應(yīng)用，有助于學(xué)生對該處知識點的理解與掌握。但在實踐課程中需要注意要求學(xué)生對完整電路的設(shè)計和制作，達到學(xué)以致用的目的。

參考文獻：

[1] 李全利. 單片機原理及接口技術(shù)[M]. 北京：高等教育出版社，2009：182-186.

[2] 曾維鵬，蔡莉莎，林爾敏. 基于VC++及Proteus的上、下位機串口通信仿真技術(shù)[J]. 鎮(zhèn)江高專學(xué)報，2013.10：74-76.

[3] 趙曉東，張麗梅. 51單片機串口通信仿真的純軟件實現(xiàn)[J]. 科技信息，2011.12：245.

[4] 張毅剛，趙光權(quán)，張京超. 單片機原理及應(yīng)用——C51編程+Proteus仿真（第二版）[M]. 北京：高等教育出版社， 2016：254-259.

【通聯(lián)編輯：王力】