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PIC16系列单片机与PC机
串行通信的软硬件实现
西安第四军医大学生物医学工程系
电子学教研室（710032） 焦 纯 陈马丁 李洪义
摘 要 介绍一种运用PIC16F84单片机实现与PC机串行通信的方法，并给出其硬件接口电路及通信源程序。
关键词 异步串行通信 发送与接收 VB4 Win95 串口查询法 单片机
1 前言
美国Microchip公司的PIC16系列单片机是一种新型的CMOS工艺的8位单片机。其中，PIC16FXX单片机的程序存储器为电可擦除闪速存储器（flash），可多次修改程序，甚至可以在线编程。PIC16F83和PIC16F84片内数据存储器除RAM外，还有64字节的EEPROM，可以当作一般的或非易失性的数据存储器使用，简单方便。它还具有片内上电复位、延时电路、看门狗电路等。另外，PIC16系列单片机功耗极低，因而是一种非常适合在各种便携式设备中使用的高性价比的单片机，并已经得到了越来越广泛的应用。
但是在许多需要大量计算的运用中，还必须借助微机的强大数据处理能力。这样必须通过通信电路实现PIC单片机与微机间的可靠数据传输。有的PIC16单片机内并没有提供串行口，所以串行通信必须通过自己设计的硬件电路和通信软件来实现。
下面介绍用查询法实现异步串行通讯的方法。同时给出了用PIC16F84单片机的两个I/O口模拟2线串行口的硬件接口电路、程序流程框图、单片机内通信程序以及微机内的通信程序等。
2 硬件实现方法与电路
PIC16F84单片机的程序存储器由1K×14的闪速（flash）存储器构成，它只有13条I/O口，1个定时器，为了尽量节省单片机的软硬件资源，采用下述异步串行通信的实现方法。
如图1所示，PIC16F84在4MHz时钟下，采用半双工方式，可实现9600波特率的异步串行数据通信，1位停止位，8位数据位，无校验位。接收和发送以低位在先（一般模式），采用软件延时。为节省篇幅，单片机内的通信程序中未提供任何握手协议，用户可根据自己的需要在软件中加入握手方式。
由于PIC16F84本身没有专门的串行口，这里用其I/O口来模拟串行口的功能。
PC机的串行接口是符合EIA RS-232C规范的外部总线标准接口。RS-232C采用的是负逻辑，即逻辑“1”：－5V至－15V；逻辑“0”： 5V至 15V。而CMOS电平为：逻辑“1”：4.99V，逻辑“0”：0.01V；TTL电平的逻辑“1”和“0”则分别为2.4V和0.4V。因此在用RS-232C总线进行串行通信时需外接电路实现电平转换。在发送端用驱动器将TTL或CMOS电平转换为RS-232C电平，在接收端用接收器将RS—232C电平再转换为TTL或CMOS电平。
这里选用了MAXIM公司的MAX202E来作电平转换。MAX202E属于MAXIM公司的通用串行接收/发送驱动器芯片。其外围电路简单，只需外接四个0.1μF的电容即可，如图1所示。
图1 接口原理图
3 PIC16F84单片机内通信程序的设计
图2 接收子程序框图 图3发送子程序框图
图2和图3分别是串行发送和接收的子程序流程框图。发送时，通过使数据发送端DX为低电平并保持B秒（9600波特率时为104μs）来发送起始位。随后每B秒钟通过置位或清零DX端把数据发送出去。这里的B是指一位所持续的时间（B=1/波特率）。接收时，数据接收端DR大约要每B/2秒（9600波特率时为52μs）查询一次以检测起始位，如果检测到起始位，则在大约1.5B秒（9600波特率时为156μs）后检测第一位数据位，随后每B秒钟检测一次其它的数据位。
相应的源程序如下：
；接收子程序
Rcvr
clrwdt；清片内看门狗
；定时器
btfscRA，DR；检测起始位
gotoRcvr；未检测到起始位
movlw8；检测到起始位
movwfR_CNT；8位数据位
Rnext
callDelay；延时B/2秒
bcfSTATUS,C；清进位标志
rrfRevReg；LSB在先
btfscRA,DR；该位为0
；还是为1
bsfRcvReg，MSB；为1
callDelay；延时B/2秒
decfszR_CNT
gotoRnext
retlw0；返回
；发送子程序
Xmtr
clrwdt；清片内看门狗
；定时器
movlw8；发送位数为8
movwfX_CNT
bcfRA，DX；发送起始位
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