PC機與單片機的無線通信

何亞莉

(西京學院，陜西西安，710123）

PC機與單片機的無線通信

何亞莉

(西京學院，陜西西安，710123）

本文主要進行了單片機和PC機通信系統的設計，該系統可以實現遠程控制斷路器的開關、可以進行GPS導航、可以進行遠程抄表等，論文詳細論述了系統上機位、下機位以及硬件電路的設計程序。

硬件電路；單片機；上下機位；PC機

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引言

當前，測試系統一種重要的發展趨勢就是遠程測試，遠程測試的實現需要單片機、網絡系統以及PC機的支持。在遠程測試中，PC機

和單片機之間的通信主要依靠網絡技術和接收裝置進行信號的采集和傳遞。本論文設計的測試系統使用RF418作為無線信息采集和傳遞的主要裝置，利用其將單片機和電腦相連接，其能夠在6-15千米的范圍內進行信息通信，具有良好的抗干擾能力，能夠減少環境對紅外傳輸系統的影響。

1 無線通信系統概述

1.1 基本結構

當無線通信系統主要有以下四大模塊構成：一是個人電腦模塊；二是信息傳遞接口模塊；三是單片機模塊，四是RF418模塊，下面對這四大模塊的結構和功能進行詳細的討論。

1.1.1 RF418模塊

系統中該模塊的數量取決于系統通信方式，如果系統通信為單一點和單一點之間進行信息傳遞，那么RF418模塊的數量為一；如果系統通信為單一點和多點之間進行信息傳遞，那么RF418模塊的數量為多個。通常來講，在無線通信系統中信息傳遞方式一般是一點對應多點，所以無線系統使用的RF418模塊的數量至少為兩個。RF418模塊在進行信息傳遞和接受過程中，一定要確保其和上機位單元具有相同的頻率。如果具有多個RF418單元，那么每個單元或者是進行信息傳遞，或者是進行信息接受，而不能同時進行。其主要功能就是進行信號信息的轉換，將采集到的電平信號通過專門的信號轉換元件轉為無線信息，之后將這些無線信號傳遞給下一個單元或者是將無線信號通過信號轉換元件轉為電平信號，之后將這些電平信號傳遞給信息處理單元。

1.1.2 單片機模塊

單片機模塊主要的作用為：一是信息采集；二是信息處理；三是指令發出。在進行數據處理時，需要將專門的軟件安放在單片機上，所以單片機需要專門的程序存儲元件；除了進行程序儲存外，單片機還需要數據儲存元件采集信息。另外，繼電器元件、控制器元件以及電源系統也是單片機模塊中必不可少的元件。

1.1.3 標準接口

PC機中使用電平標準為TTL，傳輸線路中使用的電平標準為RS-232C，所以需要有轉變的電平標準轉換接口。

1.1.4 PC機

下機位接收到的信號將會通過信號傳遞線路傳輸給PC機，PC機對這些信號進行處理、計算，并在顯示元件上進行處理結果的顯示。除此之外，其還可以控制下機位的運行。

1.2 工作原理

在個人電腦和PC機之間可以進行信息的雙向傳遞，但傳遞機理不同，下面分別進行對其進行講述。

信息由個人電腦傳遞給單片機機理：在RS232模塊的幫助下，個人電腦向模塊A進行指令信息、數字信息的傳遞，這些信息傳遞形式都為電平信號。如果TX模塊空閑時間大于5ms，模塊A就將接受到的信息傳遞給模塊B，此時信息傳遞形式為無線電波形式；當RTS模塊工作時，模塊B就將接受到的信息傳遞給單片機，同時單片機中的數據存儲單元會對這些信息進行識別和分析，根據分析結果發出對應命令。

信息由單片機傳遞給個人電腦的機理：單片機首先將接受到的信息進行轉存，之后將其傳輸給模塊B，當TX模塊非工作時間大于5ms時，模塊B就對這些數據進行打包傳輸給模塊A，使用的傳輸模式為抗干擾調頻模式，之后對RTS模塊的有效性進行判斷，如果RTS模塊運行正常，那么模塊A將這些信息傳遞給個人電腦。

2 硬件系統設計

2.1 上位機設計

個人電腦電平標準為TTL，而數據傳輸線路使用的電平標準為RS232，不同的信息傳輸協議之間不能進行信息和數據的傳遞，因此需要RS232裝置進行電平標準的轉換，該裝置為九針的電平標準轉換板。

2.2 下位機設計

單片機不同接口有不同作用，其中P0接口的作用就是提供中，借助CAN接收中斷等相關子程序，有效地接收從上位機運動的控制器發送過來的期望位置指令，與此同時，還能夠有效地搜集和分析AS5045編碼器生成的諸多位置反饋信號，合理地調節它的PID，在這種情況下，確?？刂脐P節電機轉移到設計者或者使用者期望的具體位置。應該采取積分分離式的PID控制模式，以有效地控制機械手中的相關關節位置環。

5 設計機械手上位機運動中的控制系統軟件意義

在開發設計相關軟件的過程中，必須運用科學的設計方法，這樣才能夠形成較短的軟件開發周期、較少的軟件成本、較強的可讀性、便于系統的維護和保養。在設計軟件的過程中應該采用模塊化的指導思想，依據系統的功能需要，設計為針對性較強的子模塊，設計這些功能模塊的相應程序，借助標準C語言進行設計，合理地設計層次清晰的軟件結構，較強的可擴展性與可移植性。

5.1 制定用戶層CAN的相關通信協議

從上位機運動的相關控制器來看，借助插值運算與軌跡規劃，求出了每一個關節位置的實際控制量，借助相應的CAN總線，向每一個關節控制器輸送這些控制量。因為傳感器中的關節電機采取的是十二位的磁感應方式，所以各電機的具體位置信息達到了1.5個字節。

5.2 設計運動控制系統的整體性軟件

從上位機中的運動控制器重點涵蓋了下列子程序：發送與接受CAN模塊的相關信息、逆運動學計算、插值運算與軌跡規劃、控制末端執行器制、串口的發送與接收等，主程序重點是調用相關的子程序與實現系統初始化的內容。因為報文采取隨機傳輸的方式，為了預防程序重復查詢CAN控制器的具體狀態，盡可能地削減CPU開銷，因此在進行通信的過程中，運用查詢的方法來實現報文發送的目標，借助中斷渠道，接收相關的報文內容。

6 結語

在設計和模擬黃瓜采摘機械手的相關控制系統過程中，盡可能地降低它的體積、減輕其重量、壓縮它的生產成本，便于隨身攜帶；采取了規范化的CAN總線通信，增強了數據傳輸過程中的可靠性，優化系統布線的布局，能夠在較大程度上實現控制單元的合理配置。它的靈敏度比較高，開關速度比較快，能夠有效地檢測電流，限流與過流保護。采取了標準C語言控制，使軟件具有清晰的結構層次，具備了優良的可擴展性與可移植性。這樣以來能夠在很大程度上提升農業采摘機器人的控制系統的設計效果，使它更好地發揮自身的作用和職能。

[1]龍徐明娜,寇志偉,賈翠玲,張峰.采摘機器人控制系統設計與實現[J].內蒙古農業大學學報(自然科學版),2015,36(2):91-94.

[2]王燕.黃瓜采摘機器人運動規劃與控制系統研究[D].杭州，浙江工業大學,2010.

PC machine and one-chip wireless communication

This paper mainly by single-chip computer and PC communication system design, the system can realize remote control circuit breaker switches, such as GPS navigation, the paper discusses system seat, seat and underthe hardware circuit design program.

circuit single chip; flight; PC

He Yali
（Xijing University，Xi'an Shanxi，710123）