何亚莉

(西京学院，陕西西安，710123）

PC机与单片机的无线通信

何亚莉

(西京学院，陕西西安，710123）

本文主要进行了单片机和PC机通信系统的设计，该系统可以实现远程控制断路器的开关、可以进行GPS导航、可以进行远程抄表等，论文详细论述了系统上机位、下机位以及硬件电路的设计程序。

硬件电路；单片机；上下机位；PC机

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引言

当前，测试系统一种重要的发展趋势就是远程测试，远程测试的实现需要单片机、网络系统以及PC机的支持。在远程测试中，PC机

和单片机之间的通信主要依靠网络技术和接收装置进行信号的采集和传递。本论文设计的测试系统使用RF418作为无线信息采集和传递的主要装置，利用其将单片机和电脑相连接，其能够在6-15千米的范围内进行信息通信，具有良好的抗干扰能力，能够减少环境对红外传输系统的影响。

1 无线通信系统概述

1.1 基本结构

当无线通信系统主要有以下四大模块构成：一是个人电脑模块；二是信息传递接口模块；三是单片机模块，四是RF418模块，下面对这四大模块的结构和功能进行详细的讨论。

1.1.1 RF418模块

系统中该模块的数量取决于系统通信方式，如果系统通信为单一点和单一点之间进行信息传递，那么RF418模块的数量为一；如果系统通信为单一点和多点之间进行信息传递，那么RF418模块的数量为多个。通常来讲，在无线通信系统中信息传递方式一般是一点对应多点，所以无线系统使用的RF418模块的数量至少为两个。RF418模块在进行信息传递和接受过程中，一定要确保其和上机位单元具有相同的频率。如果具有多个RF418单元，那么每个单元或者是进行信息传递，或者是进行信息接受，而不能同时进行。其主要功能就是进行信号信息的转换，将采集到的电平信号通过专门的信号转换元件转为无线信息，之后将这些无线信号传递给下一个单元或者是将无线信号通过信号转换元件转为电平信号，之后将这些电平信号传递给信息处理单元。

1.1.2 单片机模块

单片机模块主要的作用为：一是信息采集；二是信息处理；三是指令发出。在进行数据处理时，需要将专门的软件安放在单片机上，所以单片机需要专门的程序存储元件；除了进行程序储存外，单片机还需要数据储存元件采集信息。另外，继电器元件、控制器元件以及电源系统也是单片机模块中必不可少的元件。

1.1.3 标准接口

PC机中使用电平标准为TTL，传输线路中使用的电平标准为RS-232C，所以需要有转变的电平标准转换接口。

1.1.4 PC机

下机位接收到的信号将会通过信号传递线路传输给PC机，PC机对这些信号进行处理、计算，并在显示元件上进行处理结果的显示。除此之外，其还可以控制下机位的运行。

1.2 工作原理

在个人电脑和PC机之间可以进行信息的双向传递，但传递机理不同，下面分别进行对其进行讲述。

信息由个人电脑传递给单片机机理：在RS232模块的帮助下，个人电脑向模块A进行指令信息、数字信息的传递，这些信息传递形式都为电平信号。如果TX模块空闲时间大于5ms，模块A就将接受到的信息传递给模块B，此时信息传递形式为无线电波形式；当RTS模块工作时，模块B就将接受到的信息传递给单片机，同时单片机中的数据存储单元会对这些信息进行识别和分析，根据分析结果发出对应命令。

信息由单片机传递给个人电脑的机理：单片机首先将接受到的信息进行转存，之后将其传输给模块B，当TX模块非工作时间大于5ms时，模块B就对这些数据进行打包传输给模块A，使用的传输模式为抗干扰调频模式，之后对RTS模块的有效性进行判断，如果RTS模块运行正常，那么模块A将这些信息传递给个人电脑。

2 硬件系统设计

2.1 上位机设计

个人电脑电平标准为TTL，而数据传输线路使用的电平标准为RS232，不同的信息传输协议之间不能进行信息和数据的传递，因此需要RS232装置进行电平标准的转换，该装置为九针的电平标准转换板。

2.2 下位机设计

单片机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接收中断等相关子程序，有效地接收从上位机运动的控制器发送过来的期望位置指令，与此同时，还能够有效地搜集和分析AS5045编码器生成的诸多位置反馈信号，合理地调节它的PID，在这种情况下，确保控制关节电机转移到设计者或者使用者期望的具体位置。应该采取积分分离式的PID控制模式，以有效地控制机械手中的相关关节位置环。

5 设计机械手上位机运动中的控制系统软件意义

在开发设计相关软件的过程中，必须运用科学的设计方法，这样才能够形成较短的软件开发周期、较少的软件成本、较强的可读性、便于系统的维护和保养。在设计软件的过程中应该采用模块化的指导思想，依据系统的功能需要，设计为针对性较强的子模块，设计这些功能模块的相应程序，借助标准C语言进行设计，合理地设计层次清晰的软件结构，较强的可扩展性与可移植性。

5.1 制定用户层CAN的相关通信协议

从上位机运动的相关控制器来看，借助插值运算与轨迹规划，求出了每一个关节位置的实际控制量，借助相应的CAN总线，向每一个关节控制器输送这些控制量。因为传感器中的关节电机采取的是十二位的磁感应方式，所以各电机的具体位置信息达到了1.5个字节。

5.2 设计运动控制系统的整体性软件

从上位机中的运动控制器重点涵盖了下列子程序：发送与接受CAN模块的相关信息、逆运动学计算、插值运算与轨迹规划、控制末端执行器制、串口的发送与接收等，主程序重点是调用相关的子程序与实现系统初始化的内容。因为报文采取随机传输的方式，为了预防程序重复查询CAN控制器的具体状态，尽可能地削减CPU开销，因此在进行通信的过程中，运用查询的方法来实现报文发送的目标，借助中断渠道，接收相关的报文内容。

6 结语

在设计和模拟黄瓜采摘机械手的相关控制系统过程中，尽可能地降低它的体积、减轻其重量、压缩它的生产成本，便于随身携带；采取了规范化的CAN总线通信，增强了数据传输过程中的可靠性，优化系统布线的布局，能够在较大程度上实现控制单元的合理配置。它的灵敏度比较高，开关速度比较快，能够有效地检测电流，限流与过流保护。采取了标准C语言控制，使软件具有清晰的结构层次，具备了优良的可扩展性与可移植性。这样以来能够在很大程度上提升农业采摘机器人的控制系统的设计效果，使它更好地发挥自身的作用和职能。

[1]龙徐明娜,寇志伟,贾翠玲,张峰.采摘机器人控制系统设计与实现[J].内蒙古农业大学学报(自然科学版),2015,36(2):91-94.

[2]王燕.黄瓜采摘机器人运动规划与控制系统研究[D].杭州，浙江工业大学,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）