單片機與PC機串口通信實現(xiàn)正文[優(yōu)選材料]

1、二類優(yōu)質# 畢業(yè)設計（論文）畢業(yè)設計（論文） 課題: 單片機與單片機與 PC 機串口通信實現(xiàn)機串口通信實現(xiàn) 學生: 孫波 系部: 通信工程 班級: 通信 1301 學號: 2013120325 指導教師: 童華 裝訂交卷日期: 2016 年 x 月 x 日 裝訂順序: （1）封面（2）畢業(yè)設計（論文）成績評定記錄（3）標題、中文摘要及 關鍵詞（4）正文（5）附錄（6）參考文獻 二類優(yōu)質# 畢業(yè)設計（論文）成績評定記錄表 注：1.此表適用于不參加畢業(yè)答辯學生的畢業(yè)設計（論文）成績評定； 2.平時成績占 40%、卷面評閱成績占 60%，在上面的評分表中，可分別按 40 分、60 分來量化評分，二項

2、相加所得總分即為總評成績，總評成績請轉換為優(yōu)秀、良好、中等、 及格、不及格五等級計分。 教務處制 指導教師評語（包含學生在畢業(yè)實習期間的表現(xiàn)）: 成績（平時成績）: 指導教師簽名： 年 月 日 評閱教師評語： 成績（評閱成績）: 指導教師簽名： 年 月 日 總評成績: 二類優(yōu)質# 重重 慶慶 電電 子子 工工 程程 職職 業(yè)業(yè) 學學 院院 畢業(yè)設計（論文）開題報告畢業(yè)設計（論文）開題報告 系系 別別 通信工程通信工程 專專 業(yè)業(yè) 通信技術通信技術 班班 級級 通信通信 1301 學生姓名學生姓名 孫波孫波 學學 號號 2013120325 指導教師指導教師 童華童華 一、一、畢業(yè)設計的內容和意

3、義：畢業(yè)設計的內容和意義： 目前，隨著計算機和微電子技術的高速發(fā)展，單片機在國民經 濟的各個領域的智能化控制中得到了非常廣泛的應用。單片機已成 為信息處理、物聯(lián)網絡、通信設備、工業(yè)控制、家用電器等各個領 域不可缺少的智能部件。在一些工業(yè)控制中，經常需要以單片機作 為下位機執(zhí)行對被控對象的直接控制，以 PC 機為上位機完成復雜 的數(shù)據(jù)處理，組成主從式控制系統(tǒng)。 為了提高系統(tǒng)管理的先進性，計算機工業(yè)自動控制和監(jiān)測系統(tǒng) 越來越多的采用主從式系統(tǒng)。較為常見的形式是由一臺做管理用的 上位機計算機（主機）和一臺直接參與控制檢測的下位機單片機(從 機)構成的主從式系統(tǒng)，主機和從機之間以通訊的方式來協(xié)調工作。

4、 二類優(yōu)質# 主機的作用一是向從機發(fā)送各種命令及參數(shù)；二是要及時收集、整 理和分析從機發(fā)回的數(shù)據(jù)，供進一步的決策。從機被動的接收、執(zhí) 行主機發(fā) 來的命令，并且根據(jù)主機的要求回傳相應的實時數(shù)據(jù)，報告其運行 狀態(tài)。 主機和從機之間的通信大多采用串行總線通信。用串行總線技 術可以使系統(tǒng)的硬件設計大大簡化、系統(tǒng)的體積減少、可靠性提高。 同時系統(tǒng)的更改和擴充極為容易。而 MCS-51 系列單片機由于內部 帶有一個可用于異步通訊的全雙工串行通訊接口，因此可以很方便 地構成一個主從式系統(tǒng)。 串行通訊接口是計算機上一種非常通用的設備通信協(xié)議。大多 數(shù)的計算機包含多個 USB 轉 RS-232 的串行通訊接口。

5、RS-232 接口 在監(jiān)視和控制系統(tǒng)中被普遍的應用，同時也是儀器儀表設備通用的 通信協(xié)議，很多的 GPIB 兼容的設備也帶有 RS-232 接口。同時，串 口通信協(xié)議也可以用于獲取遠程采集設備的數(shù)據(jù)。所以深入的理解 和研究串口通信的相關知識是非常必要的。此次畢業(yè)設計的選題為 “單片機與 PC 機串口通信實現(xiàn)”，使用 51 系列的單片機來實現(xiàn)一個 主從式的串行通信系統(tǒng)。通過此次設計，可以對串口通信的原理和 應用融會貫通，為以后的實踐工作儲備知識和研究方法。 二、二、文獻綜述：文獻綜述： 隨著計算機系統(tǒng)的應用和微型計算機的高速發(fā)展，通信功能顯 二類優(yōu)質# 得極為的重要。需采用一種低成本、可靠性高的

6、通信方式。由于串 行通信是在一根傳輸線上一位一位的傳送信息，所用傳輸線少，并 且可以借助現(xiàn)成的通信網絡進行信息傳送，因此，特別適合于遠距 離傳輸。對于那些與計算機相距不遠的人-機交換設備和串行存儲的 外部設備，如終端、串行打印機、外置調制解調器，繪圖儀等，采 用串行交換數(shù)據(jù)也很普遍。在工業(yè)控制和管理方面，采用多臺微型 計算機組成的控制系統(tǒng)中，各臺微型計算機之間的通信一般都是采 用的串行方式。所以串行接口是微型計算機應用系統(tǒng)常用的接口。 而主從式串口總線通信則是串口通信的一種情況，在工業(yè)控制應用 領域非常的廣泛。在此背景下，對串口通信原理和應用的研究是非 常必要的。 三、三、工作計劃及方案論證：

7、工作計劃及方案論證： 工作計劃安排工作計劃安排 2015.3.2-2015.3.9查閱文獻、資料、期刊，確定論文題目。 2015.3.12-2015.3.15收集論文材料，總結報告。 2015.3.15-2015.3.23制定目錄,并遞交老師審核。 2015.3.23-2015.3.29寫開題報告并遞交老師審核。 2015.3.30-2015.4.5開始寫論文正文，形成論文初稿。 2015.4.5-2015.4.10修改論文直到完成論文。 1.1.通過查閱文獻，對收集資料的了解。 二類優(yōu)質# 2.2.了解單片機歷史及發(fā)展。 3.3.掌握單片機串口通信技術的理論知識和現(xiàn)今的應用。 4.4.搭建單

8、片機與 PC 機串口通信系統(tǒng)平臺。 5.5.系統(tǒng)測試及結果。 6.6.完成畢業(yè)論文。 四、四、參考文獻：參考文獻： 1.童華、劉鵬、童建中.單片機應用技術基礎項目式教程;北 京：電子工業(yè)出版社，2014.3. 2.譚浩強.C 程序設計;北京：清華大學出版社，2010.6. 3.孔維功.C51 單片機編程與應用M.北京：電子工業(yè)出版社， 2011. 4.王靜霞.單片機應用技術（C 語言版）M.電子工業(yè)出版社， 2009. 5.侯正鵬.嵌入式 C 語言程序設計使用 MCS-51M.北京：人 民郵電出版社，2006：119，119. 五、五、指導教師意見：指導教師意見： 指導教師（簽字） 日期： 六

9、、審查意見：六、審查意見： 二類優(yōu)質# 教研室負責人（簽字） 日期： 系部負責人：（簽字） 日期： 二類優(yōu)質# 目目 錄錄 【摘要摘要】.1 1 緒論緒論.1 1.1 系統(tǒng)開發(fā)背景系統(tǒng)開發(fā)背景.1 1.2 串行通信的意義串行通信的意義.2 2 系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計.2 2.1 設計思路設計思路.2 2.2 系統(tǒng)組成及通信原理系統(tǒng)組成及通信原理.2 2.2.1 系統(tǒng)構成.2 2.2.2 通信原理及協(xié)議.2 3 硬件電路硬件電路.4 3.1 硬件設計思路硬件設計思路.4 3.2 STC89C52RC 單片機簡介單片機簡介.5 3.2.1 引腳及其功能.5 3.2.2 單片機外圍電路.6 3.3 RS-

10、232C 接口電路接口電路.7 3.3.1 RS-232C 總線標準及其接口.7 3.3.2 MAX-232 接口電路.8 3.4 51 單片機與單片機與 PC 機串行通信電路機串行通信電路.8 3.5 LED 數(shù)字顯示數(shù)字顯示.9 4 軟件設計軟件設計.9 4.1 軟件設計思路軟件設計思路.9 4.2 程序設計程序設計.9 4.2.1 單片機通信程序流程圖.9 5 proteus 仿真及結果仿真及結果.10 5.1 proteus 仿真仿真.10 5.2 運行結果運行結果.10 6 結論與展望結論與展望.11 6.1 結論結論.11 6.2 展望展望.11 致謝致謝.12 【參考文獻參考文獻

11、】.12 附錄附錄 1 實物圖實物圖.12 二類優(yōu)質# 附錄附錄 2 程序程序.13 單片機與單片機與 PCPC 機串口通信實現(xiàn)機串口通信實現(xiàn) 【摘要摘要】 微機與單片機串行通信端口在系統(tǒng)控制的范疇中一直占據(jù)著及其重要的地 位，它不僅沒有因為時代的進步而遭淘汰，反而在規(guī)格上越來越完善，應用也 越來越廣泛。作為一種基本而又靈活方便的通信方式，串口通信被廣泛應用于 PC 與 PC 或者 PC 與單片機之間的數(shù)據(jù)交換以及其他工業(yè)控制與自動控制中。本 次設計主要解決上位機與下位機之間的串行通信問題。 【關鍵詞關鍵詞】 單片機 PC 機發(fā)送數(shù)據(jù) 接收數(shù)據(jù) 串行通信 一、一、 緒論緒論 (一)、 系統(tǒng)開發(fā)

12、背景 自單片機出現(xiàn)至今，單片機技術已走過了 40 多年的發(fā)展路程?？v觀 40 多 年來單片機發(fā)展歷程可以看出，單片機技術的發(fā)展以微處理器(MPU)技術及超 大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展為先導，以廣泛的應用領域為拉動，表現(xiàn)出較微處 理器更具個性的發(fā)展趨勢。與此同時在市場上以單片機為核心控制器的產品更 是層出不窮，各種家用電器、智能儀器儀表、醫(yī)療器械、機電一體化、實時工 業(yè)控制、交通領域無不用到單片機。從單片機的發(fā)展趨勢來看，單片機控制技 術已成為電子設計技術及計算機技術不可缺少的一個重要部分。 在國內外，以 PC 機作為上位機，單片機作為下位機的控制系統(tǒng)，PC 機通 常以軟件界面進行人機交互，以串口

13、通信方式與單片機進行積極交互，而單片 機作為被控機接受 PC 機監(jiān)督，指揮，定期或受命向上位機提供對象及本身的 工作信息狀態(tài)。 目前，隨著集成電路集成度的增加，電子計算機向微型化和超微型化方向 發(fā)展，微型計算機已成為導彈，智能機器人，人類宇宙和太空和太空奧妙復雜 系統(tǒng)不可缺少的智能部件。在一些工業(yè)控制中，經常需要以多臺單片機作為下 位機執(zhí)行對被控對象的直接控制，以一臺 PC 機為上位機完成復雜的數(shù)據(jù)處理， 組成主從式控制系統(tǒng)。 為了提高系統(tǒng)管理的先進性，計算機工業(yè)自動控制和監(jiān)測系統(tǒng)越來越多的 采用主從式系統(tǒng)。較為常見的形式是由一臺做管理用的上位機計算機（主機） 和一臺直接參與控制檢測的下位機單

14、片機(從機)構成的主從式系統(tǒng)，主機和從 機之間以通訊的方式來協(xié)調工作。主機的作用一是向從機發(fā)送各種命令及參數(shù)； 二是要及時收集、整理和分析從機發(fā)回的數(shù)據(jù)，供進一步的決策。從機被動的 接收、執(zhí)行主機發(fā)來的命令，并且根據(jù)主機的要求回傳相應的實時數(shù)據(jù)，報告 其運行狀態(tài)。 主機和從機之間的通信大多采用串行總線通信。用串行總線技術可以使系 統(tǒng)的硬件設計大大簡化、系統(tǒng)的體積減少、可靠性提高。同時系統(tǒng)的更改和擴 二類優(yōu)質# 充極為容易。而 MCS-51 系列單片機由于內部帶有一個可用于異步通訊的全雙 工串行通訊接口，因此可以很方便地構成一個主從式系統(tǒng)。 串行通訊接口是計算機上一種非常通用的設備通信協(xié)議。大多

15、數(shù)的計算機 包含多個 USB 轉 RS-232 的串行通訊接口。RS-232 接口在監(jiān)視和控制系統(tǒng)中被 普遍的應用，同時也是儀器儀表設備通用的通信協(xié)議，很多的 GPIB 兼容的設 備也帶有 RS-232 接口。同時，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠程采集設備的數(shù) 據(jù)。所以深入的理解和研究串口通信的相關知識是非常必要的。此次畢業(yè)設計 的選題為“單片機與 PC 機串口通信實現(xiàn)”，使用 51 系列的單片機來實現(xiàn)一個主 從式的串行通信系統(tǒng)。通過此次設計，可以對串口通信的原理和應用融會貫通， 為以后的實踐工作儲備知識和研究方法。 (二)、 串行通信的意義 串行通信對單片機應用系統(tǒng)中的相互通道而言意義重大，不

16、但可以實現(xiàn)將 單片機的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C端，而且也能實現(xiàn)計算機對單片機的控制。由于串 行通信是一種能把二進制數(shù)據(jù)按位傳送的數(shù)據(jù)通信方式，它所需要的傳輸線條 數(shù)極少，接線簡單，傳輸成本低，所以在較遠距離的數(shù)據(jù)傳輸中，可以得到廣 泛的應用。 二、二、 系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計 (一)、 設計思路 本文設計一個 51 單片機與 PC 機串口通訊系統(tǒng)，實現(xiàn)單片機與 PC 機之間 的遠程通信。設計分發(fā)送和接收兩大模塊，發(fā)送部分通過硬件電路的引用。其 中包括 MAX232 接口電路，RS-232 接口電路，引用相應的管腳相連，并將相 應的軟件程序寫入到硬件電路中，即可運行。在滿足發(fā)射和接收模塊的要求后 可單獨對控制

17、進行調整。程序的編入，接收部分相應的結果即以實現(xiàn)，因此實 現(xiàn)了 PC 機對遠端單片機的控制。 (二)、 系統(tǒng)組成及通信原理 1、 系統(tǒng)構成 為實現(xiàn)該系統(tǒng)的生成，主要包含兩大模塊，即單片機模塊和通信模塊。 1) 單片機模塊 單片機模塊中主要包括單片機、復位電路、晶振電路、電源電路。 2) 通信模塊 通信模塊中采用 MAX232 作為通信電平轉換電路、實現(xiàn) RS-232 的數(shù)據(jù)傳 輸，可以直接與 PC 進行通信。 2、 通信原理及協(xié)議 由于本設計解決的是串口的通訊問題，所以通信的基本原理是利用 MCS- 51 系列單片機內部的一個可編程全雙工串行通信接口來實現(xiàn)單片機和 PC 機之 間的串口通信。該

18、串口如圖 2.1 所示。它具有 UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）的全部功能。該接口不僅可以同時進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送 控制，采用全雙工制式，也可作為一個同步移位寄存器使用。該串口有四種工 作方式，幀格式有 8 位、10 位、和 11 位，并能設置各種波特率及工作方式。 二類優(yōu)質# 下面將對 MCS-51 單片機內部串行口的原理、組成結構、功能特點等進行介紹。 圖 2.1 MCS-51 單片機串行口結構 1) 串行口數(shù)據(jù)緩沖器 SUBF 發(fā)送和接收電路主要由 SBUF 和一個移位寄存器構成。SBUF 是串行口緩 沖寄存器，包括發(fā)送寄

19、存器和接收寄存器。它們有相同名字和地址空間，但不 會出現(xiàn)沖突，因為它們兩個一個只能被 CPU 讀出數(shù)據(jù)，一個只能被 CPU 寫入 數(shù)據(jù)。 2) 串行口控制寄存器 SCON 串行口控制寄存器 SCON 用于設置串行口的工作方式，監(jiān)視串行口的工作 狀態(tài)，控制發(fā)送和接收的狀態(tài)。它是一個既可以字節(jié)尋址又可以尋址的 8 位特 殊功能寄存器。單元地址為 98H。SCON 的各位格式定義如表 2.2 所示，對各 位的含義說明如表 2.3 所示。 表 2.1 串行口控制寄存器 SCON 位序D7D6D5D4D3D2D1D1 位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H 位名SM0SM1SM2RENT

20、B8RB8TIRI 表 2.2 串行口的工作方式 SMO SM1 工作方式功能說明 0 00方式 0，8 位同步移位寄存器，其波特率為 fosc/12； 0 11方式 1，10 位 UART，其波特率為可變，由定時器控制； 1 02方式 2，11 位 UART，其波特率為 fosc/64 或 fosc/32； 二類優(yōu)質# 1 13方式 3，11 位 UART，其波特率為可變，由定時器 控制。 3) 電源控制寄存器 PCON 主要是為 CHMOS 型單片機的電源控制而設置的專用寄存器，字節(jié) 地址為 87H，不可位尋址。 PCON 主要用于實現(xiàn)電源控制而設置的專用寄存器。 其格式如表 2.4 所示

21、。 表 2.3 電源控制寄存器 PCON 位序D7D6D5D4D3D2D1D0 位名SMOD-GF1GF0PDIDL 與串行口通信有關的只有 SMOD 位。即當 SMOD=1 時，則串行口的波特 率增加一倍。若 SMOD=0 時，波特率不加倍。系統(tǒng)復位時，SMOD=0。 4) 串行口的工作方式 工作方式 0（ 8 位移位寄存器 I/O 方式） 發(fā)送/接收過程：SBUF 中的串行數(shù)據(jù)由 RxD 逐位移出/移入（低位在先， 高位在后）；TxD 輸出移位時鐘，頻率=fosc1/12；每送出/接收 8 位數(shù)據(jù) TI/ RI 自動置 1；需要用軟件清零 TI/ RI 。 注意：串行口在方式 0 下的工作

22、并非是一種同步通信方式，經常配合“串入 并出”“并入串出”移位寄存器一起使用，以達到擴展一個并行口的目的。 擴展 電路如下圖 2.2 所示。 圖 2.2 擴展電路 方式 1 （波特率可變的 10 位異步通信方式 ） 發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的格式：一幀信息包括 1 個起始位 0，8 個數(shù)據(jù)位和 1 個停 止位 1。 方式 2（固定波特率的 11 位異步接收/發(fā)送方式） 發(fā)送/接收過程：方式 2 的接收/發(fā)送過程類似于方式 1，所不同的是它比方 式 1 增加了一位“第 9 位”數(shù)據(jù)(TB8/RB8)，用于“奇偶校驗”。方式 2 常用于單片 機間通信。 方式 3（可變波特率的 11 位異步接收/發(fā)送方式）

23、二類優(yōu)質# 方式 3 和方式 2 唯一的區(qū)別是波特率機制不同。 三、三、 硬件電路硬件電路 (一)、 硬件設計思路 根據(jù)設計要求，實現(xiàn)單片機與 PC 機通信。PC 機通過串口由串口調試助手 軟件給單片機發(fā)送單個數(shù)據(jù)，單片機將接收到的數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示。 硬件設計由單片機最小系統(tǒng)，MAX232 電平轉換電路，PC 機組成。單片機 采用 STC89C52RC，是整個的核心，它每秒向 PC 機發(fā)送單個數(shù)據(jù)；LED 顯示 電路采用了 4 個八段 LED 數(shù)碼管，PC 機通過串口由串口調試助手軟件給單片 機發(fā)送單個數(shù)據(jù)，單片機將接收到的數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示。 硬件電路的設計框圖，如圖 3.1 所示。 圖

24、3.1 硬件電路設計框圖 本設計的主要硬件電路包括：單片機與 PC 機串行通信接口和 ISP 編程下 載電路，單片機外圍電路，MAX232 電平轉換等部分。 (二)、 STC89C52RC 單片機簡介 STC89C52RC 單片機是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超強抗干擾 的 CMOS 八位單片機。芯片使用經典的 MCS-51 內核，但做了很多的改進，內 部擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器，使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機不具有的功能。 1、 引腳及其功能 1) 電源引腳 VCC：芯片電源，接+5V。 VSS：電源接地端。 2) 時鐘引腳 XTAL1：片內放大器

25、輸入端。 XTAL2：片內放大器輸出端。 3) 專用控制端口 ALE/：地址鎖存允許/片內 EPROM 編程脈沖 。PROG ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址。 功能：片內有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編PSEN 程脈沖。 ：外 ROM 讀選通信號。 PSEN 主機（PC）串口從機（單片機）串口 口 數(shù)碼管顯示 電平轉換電路 二類優(yōu)質# RST/VPD：復位/備用電源。 RST（RESET）功能：復位信號輸入端。 VPD 功能：在 VCC 掉電情況下，接備用電源。 /VDD:內外 ROM 選擇/片內 EPROM 編程電源。 EA 功能：內外 R

26、OM 選擇端。 EA VDD 功能：片內有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 VPP。 4) 輸入/輸出端口 STC80C52RC 共有 4 個 8 位并行 I/O 端口：P0、P1、P2、P3 口，共 32 個 引腳。 P0 口：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù) 存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時，P0 口作為原 碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口：P1

27、 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能 接收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口：P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收， 輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作 為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2 口當 用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2

28、口輸出地址 的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存 儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2 口在 FLASH 編程和 校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口：P3 口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作 為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣 故。P3 口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。 5) P3 口第二功能 P3.0 RXD：串行輸入口。 P3.1 TXD

29、：串行輸出口 。 P3.2 ：外部中斷 0。 0INT P3.3 ：外部中斷 1。 1INT P3.4 T0：定時計數(shù)器 0。 P3.5 T1：定時計數(shù)器 1。 P3.6 ：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通。 WR P3.7 : 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。 RD 二類優(yōu)質# 單片機是由 CPU、并行口、ROM、RAM、定時/計數(shù)器、串行口和中斷系 統(tǒng)等組成部分，通過內部總線把各主要部件接為一體，其內部總線包括地址總 線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。其中，地址總線的作用是在進行數(shù)據(jù)交換時提供地 址，CPU 通過它們將地址輸出到存儲器或 I/O 接口；數(shù)據(jù)總線的作用是在 CPU 與存儲器或 I/O 接口之間，或存儲器與外

30、設之間交換數(shù)據(jù)；控制總線包括 CPU 發(fā)出的控制信號線和外部送入 CPU 的應答信號線等。 2、 單片機外圍電路 單片機外圍電路包括晶振電路和復位電路，如圖 3.1 所示。 晶振電路為單片機工作提供基本時鐘，復位電路用于將單片機內部各電路 的狀態(tài)恢復到初始值。 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4

31、P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 STC89C52RC R2 4.7k X1 CRYSTAL C1 10uF C2 30pF C3 30pF 圖 3.1 STC89C52RC 最小系統(tǒng)電路 單片機

32、外圍電路由復位電路、晶振電路組成。復位電路采用上電復位電路。 此電路能實現(xiàn)開機和單片機在運行時的復位，開機復位要求接通電源后，單片 機自動實現(xiàn)復位操作，開機瞬間單片機的 RST 引腳獲得高電平，隨著電容 C1 的充電 RST 的高電平將逐漸下降。RST 引腳的高電平只要能保持足夠的時間， 單片機就可以進行復位操作。單片機內部有一振蕩電路，只要在單片機的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接一石英晶體振蕩器，就構成了自激振蕩器并在單片 機內部產生了時鐘脈沖信號，圖中 C2 和 C3 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電 容值選為 30pF。 二類優(yōu)質# (三)、 RS-232C 接口電路 在串行通訊時

33、，要求通訊雙方都采用一個標準接口，使不同的設備可以方 便地連接起來進行通訊。RS-232C 是目前最常用的一種串行通訊接口。 1、 RS-232C 總線標準及其接口 在通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通信、計算機網絡以及過程控制系統(tǒng)經常通過各自配 備的標準串行通信接口，再加上合適的通信電纜實現(xiàn)相互通信。在設計通信接 口時，必須遵循一定的標準，使各設備方便地進行串行通信。RS-232C 由美國 電子工藝協(xié)會(EIA)正式公布，是在異步串行通信中應用最廣的總線標準接口。 RS-232C 現(xiàn)普遍用于計算機之間和計算機與外設之間的近端連接標準，其特點 是信號少，有多種數(shù)據(jù)傳輸可以選擇，使用簡單、方便。 RS-232C

34、 規(guī)定了自己的電器標準，由于它是在 TTL 電路之前研制的，因此 它的電平不是+5V 和地。而計算機接口或終端的電氣標準是 TTL/CMOS 電平， 使得計算機或終端與 RS-232 通信接口的邏輯電平不兼容，需要實現(xiàn)電平轉換。 MAX-232 芯片能夠實現(xiàn) RS-232C 電平的轉換。 2、 MAX-232 接口電路 MAX-232 芯片是 MAXIM 公司生產的、包含兩路接收器和驅動器的 IC 芯 片，適用于各種 EIA-232C 和 V.28/V.24 的通信接口。 MAX232 芯片的功能： MAX232 內部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的+5V 電源電壓變換成為 RS-232C

35、輸出電平所需的10V 電壓。所以，采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只 需單一的+5V 電源就可以了。對于沒有12V 電源的場合，其適應性更強。 Max232 是 TTL 電平與 RS232 電平相互轉換的模塊，其引腳封裝圖如圖 3.2 所示。 T1IN 11 R1OUT 12 T2IN 10 R2OUT 9 T1OUT 14 R1IN 13 T2OUT 7 R2IN 8 C2+ 4 C2- 5 C1+ 1 C1- 3 VS+ 2 VS- 6 U3 MAX232 圖 3.2 MAX-232 引腳功能 (四)、 51 單片機與 PC 機串行通信電路 單片機與 PC 機串行通信接口電路及編程下載電路如圖

36、 3.3 所示。 二類優(yōu)質# 圖 3.3 串行通信電路 串行通信部分主要是由 MAX232 電平轉換電路和 ISP 編程下載電路組成， 其原理是：MAX232 芯片把單片機引腳的 COMS 電平（05V）轉換為 RS- 232C 電平（-12V+12V），AT89S52 單片機有一個全雙工的串行通信口，而 PC 機有一個 RS232 的通信接口。只要用 RS232 D 型 9 針的引腳的雙邊母頭接 到 PC 機上，而另一頭和 MAX232 相連接，MAX232 的輸出再和 STC89C52RC 相連就可以實現(xiàn)單片機和 PC 機的串行通信。 (五)、 LED 數(shù)字顯示 根據(jù)設計要求可知，系統(tǒng)需要

37、顯示數(shù)字，因此需用到 LED 數(shù)碼管顯示。硬 件電路圖如圖 3.4 所示，顯示部分采用掃描顯示模塊，其中 P0 口控制段選，P1 口控制位選，利用 P2 口中的 4 個端口（即 P1.0、 P1.1 、P1.3 、P1.4）來控制 4 個 LED 數(shù)碼管。 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P10 P11 P12 P13 圖 3.4 顯示電路 二類優(yōu)質# 四、四、 軟件設計軟件設計 (一)、 軟件設計思路 軟件需要解決的是 PC 機與單片機串行口通信，并把數(shù)據(jù)在 LED 上進行結 果的顯示。軟件程序功能模塊由單片機的通信程序和 PC 的通信程序組成。 1、 單片機

38、部分軟件設計思路： STC89C52RC 單片機的 P3.0 和 P3.1 口分別串行通信的接收和發(fā)送端，其 接口程序主要由發(fā)送子程序和接收子程序組成。通信速率 9600 bit /s，使用查詢 方式。 2、 PC 機部分軟件設計思路： PC 機有多種支持串行通信的軟件，本次采用的通信程序是 “串口調試助手” 應用軟件。 單片機的通信程序采用 Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境編寫，程序由主函數(shù)和串行 口終端函數(shù)組成，主函數(shù)主要完串行口的初始化、LED 的顯示；串行口中斷函 數(shù)主要完成進入串行口的中斷服務程序、接收主機命令、控制 LED 顯示狀態(tài)等 任務。 (二)、 程序設計 1、 單片機通信程序

39、流程圖 系統(tǒng)由 STC89C52RC 單片機作為中央控制器,控制各功能模塊的正常工作及 數(shù)據(jù)的接收和處理。整個軟件系統(tǒng)是這樣來設計的：首先上位機編輯好源程序 再轉換為相應的可執(zhí)行的二進制代碼文件由編程下載電路傳送到單片機中存儲。 主程序的流程圖如圖 4.1 所示。 二類優(yōu)質# 圖 4.1 主程序的流程圖 五、五、 proteus 仿真及結果仿真及結果 (一)、 proteus 仿真 軟件調試是利用仿真工具進行在線仿真測試，除發(fā)現(xiàn)和解決程序錯誤外， 也可以發(fā)現(xiàn)硬件故障。首先在 proteus 畫出電路圖，檢查電路連通情況，無誤 后單擊芯片添加源程序的 HEX 文件。打開虛擬串口軟件，建立 COM

40、1 和 COM2 為相互連接的一對端口，單擊添加端口，完成端口添加。啟動上位機軟 件，端口選擇 COM2，在發(fā)送數(shù)據(jù)的區(qū)域輸入發(fā)送的字節(jié)，觀察 proteus 數(shù)碼管 的顯示，并記錄結果。 (二)、 運行結果 數(shù)據(jù)發(fā)送前 proteus 中 LED 數(shù)碼管顯示的數(shù)字全為 0，在發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)域輸 入兩個十六進制 0F0F 后發(fā)送， LED 數(shù)碼管的顯示為 0F0F，發(fā)送其它十六進 制數(shù)，LED 數(shù)碼管能夠正確顯示。 接收 PC 發(fā)送的數(shù)據(jù)？ 初始化串口和波特率 初始化定時器 讀 SUBF，RI 清零 數(shù)碼管顯示 結束 開始 二類優(yōu)質# 六、六、 結論與展望結論與展望 (一)、 結論 本文介紹的應用

41、于單片機系統(tǒng)實現(xiàn)與 PC 機之間的串行通信接口，具有硬 件電路簡單、成本低廉、編程方便、通信可靠性高的特點，實現(xiàn)了通信雙方的 數(shù)據(jù)傳送。 為期三個月的畢業(yè)設計結束了，關于本次畢業(yè)設計，感受頗多。總的來說 是可以的，富有成效的，盡管其中充滿了艱辛與困難。但看到自己的成果時， 所有的艱辛與疲倦都拋到了九霄云外。另外一方面，在自己的親身實踐中，也 發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足的地方，有待進一步提高與改善。此次畢業(yè)設計任務是 實現(xiàn) PC 機與單片機之間的串口通信實現(xiàn)，在實際調試中遇到的種種問題使我 在設計與調試中學習到了許多知識。 在整個設計過程中，使用了多種硬件設備和軟件工具，對它們的性能和特 點有了一定的

42、了解和認識。硬件如 STC89C52RC 單片機系統(tǒng)，電平轉換器，數(shù) 碼管等等；軟件方面有 C 語言、Proteus 以及 Word 軟件等等。 整個畢業(yè)設計過程是對自己大學三年所學知識歸納總結和應用，也就是把 理論知識用到實踐之中去。讓理論和實踐相結合，以此產生實際的成果。而這 正是我們學習理論知識的目的之所在。理論和實踐相結合的過程中，使我發(fā)現(xiàn) 了自身一些方面的不足，比如理論知識掌握得不夠扎實。更為重要的一點是理 論和實踐之間的差距很大。光有理論知識是不夠的，還要有把理論知識靈活應 用到實踐中去的能力，這一點有待進一步提高。這也是以后工作所必須的能力。 這一能力要在實踐中逐漸培養(yǎng)，逐步積累

43、經驗和深化，邊工作邊學習，做到活 到老學到老。這也是現(xiàn)代人所必須的一種工作和學習精神，同時這也是現(xiàn)代高 科技和信息社會的獨有的特征，每個現(xiàn)代人都必須接受它。 設計過程是完善和自我總結的過程，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，進而完善整個 系統(tǒng)。對系統(tǒng)總體而言，必須考慮硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)相協(xié)同的問題，還有它 們之間的接口問題，因為任何一個環(huán)節(jié)出了問題，整個系統(tǒng)將無法工作,這就要 求設計時考慮互相協(xié)同?？紤]整體的協(xié)調性是否良好。這就要求設計工作時有 全局思想。除此之外，在整個設計與調試過程中要有信心和耐心，要持之以恒， 堅持不懈。要知道設計工作不是一天兩天的事情，最需要的就是恒心與耐力， 不畏困難的精神。只要你

44、持之以恒，多查閱資料設計總會成功。在調試中不斷 發(fā)現(xiàn)問題進而解決問題，這其本身就是對自己的一次鍛煉，培養(yǎng)了自己獨立思 考，動手解決問題的能力。從而從各個方面得到提高與完善自己，使自己的各 個方面提高到一個新的臺階，同時為以后的工作打下基礎。 (二)、 展望 總的來說，任何一項新技術的出現(xiàn)及發(fā)展都是與人類生活相適應的。單片 機與 PC 機的串口通信技術的出現(xiàn)并非偶然，不會被時間長河淹沒。 在數(shù)據(jù)處理和過程控制應用領域，上位機和下位機的主從工作方式就是使 用的串口通信方式，該技術得到了廣泛的應用。我相信主從式串口通信技術會 在許多實時的工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中出現(xiàn)，它能充分發(fā)揮硬件電路簡單、 二類優(yōu)質# 成本低廉、編程方便、通信可靠性高的特點。 同時該技術還存在一些不足，傳輸?shù)乃俾?/p>