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1、. 本科毕业论文（设计） 题目：基于MSP430单片机和PC机串口通信 软件设计姓 名： 张书建 学 号： 10s062051018 专 业： 电子信息工程 院 系： 电子通信工程 指导老师： 王琼 实习单位： 京信通信安徽分公司完成时间： 5月30 安徽新华学院教务处制目 录内容摘要3ABSTRACT4第一章：引言41.1 课题意义与背景41.2 本文的设计目标5第二章：串行通信接口系统结构52.1串行通信的基本原理52.2 串行通信接口系统基本结构6第三章：串行通信接口硬件电路分析83.1 串行通信接口硬件电路原理图和分析83.2 硬件电路功能分析93.3 MSP430单片机串口寄存器介绍
2、93.4 DS18B20寄存器的介绍12第四章：软件设计144.1 下位机程序设计144.1.1 系统流程图设计144.1.2 MSP430串口程序设计154.2上位机程序设计184.2.1 SerialPort类的介绍184.2.2 基于Winform的可视化应用程序设计20第五章: 系统测试及结果分析245.1 测试结果的记录245.1.1 验证PC机通过RS232口传输字符到单片机并控制TFT液晶显示245.1.2 验证单片机通过串口把DS18B20实时温度传递给PC机显示265.1.3验证PC机接受单片机通过串口发来的字符265.1.4 验证通过上位机的应用程序的按钮控制单片机的TFT
3、使显示内容275.2 测试结果的分析29结 论29参考文献30附录30附录1.部分程序源代码30附录2.上位机部分程序源代码35谢辞38综述39封底39内容摘要 在测量系统、工业控制、数据采集和智能仪器仪表领域中，串行通信是一种基本而又灵活方便的通信方式，串行接口是PC机与单片机之间实现数据交换的一种常用通信接口。本次毕业设计的任务是:基于MSP430系列单片机自身优越的性能以及超低功耗的特点, 设计MSP430F149单片机与上位机（PC机）串行通信接口系统软件，实现MSP430F149的USART与PC机通信功能。本课题设计的软件环境是IAR Embedded Workbench EW43
4、0、visual studio 2010和net framework 4.0，在此平台上应用C和C#语言设计编写了下位机（MSP430F149单片机）串行通信程序和上位机基于WinForm可视化通信界面应用程序,以及下位机TFT液晶显示程序。经通信接口电路实验测试，设计编写的软件程序实现了上位机与下位机的双向通信功能，并通过上位机可视化窗口及下位机TFT液晶屏实时显示通信内容，达到了预期的设计目标。关键词：MSP430F149，USART,RS-232协议，SerialPort 类 ABSTRACT In the measurement system, industry control, da
5、ta acquisition and intelligent instrumentation field, serial communication is a basic and flexible convenient communication mode, serial interface is a PC and single chip microcomputer realize data exchange between the common communication interface. The graduation design task is: MSP430 MCU based o
6、n their superior performance and low power consumption characteristics, design MSP430F149 single-chip microcomputer and the upper machine (PC) serial communication interface system software, realize the MSP430F149 USART and PC communication function. This topic design software environment is IAR Emb
7、edded Workbench EW430, visual studio 2010 and net framework 4.0, in this platform application C and C # write the next place machine design (MSP430F149 SCM) serial communication program and PC based on WinForm visual communication interface applications, and a machine under TFT LCD display program.
8、The communication interface circuit experiment test, the design of the software program written realized the PC and a two-way communication under the machine function, and by using computer visualization window and a machine under TFT LCD screen display real-time communication content, achieve the e
9、xpected design goal.KEYWORDS: MSP430F149, USART, RS-232 agreement, SerilPort Class第一章：引言1.1 课题意义与背景计算机串口编写的通信软件有着十分广泛的应用,如电话,传真,视频监控.一般情况下,涉及到远程通信,自动控制,大型车辆控制系统、机器人控制系统等。特别PC机与单片机的串口通信在工业控制中非常重要.MSP430系列单片机是一种超低功耗的混合信号控制器，在控制系统以及数据采集系统中有广泛的应用，在8MHz晶体下运算能力达1MIPS（100万/秒），是传统51单片机远远达不到的，这使该系列单片机采用C语言开发
10、有很高的效率，所以广泛应用工业生产,研究MSP430和PC的串口通信有着深远的意义.1.2 本文的设计目标本设计是基于MSP430F149和PC机串口通讯。在硬件上要想与PC 串口或者其它带有串口的终端设备相连接，必须要进行EIA-RS-232-C 与MSP430 电平和逻辑关系的转换，本设计采用MAX3232芯片，完成3V5V 电平与串口电平的双向转换；本设计依据MSP430F149的串行通信模块的构成，利用其异步通信模式的特点，按照位寻址的方式设计的通信协议，依此设计出下位机的接收和发送程序和DS18B20,TFT程序，以及上位机的C#通信程序。第二章：串行通信接口系统结构2.1串行通信的
11、基本原理按照通信的形式可以分为两种，其中一种为并行传输的通信，即并行通信（Parallel Communication），另一种则为串行通信（Serisl Communication）。这两种通信方式的区别是，并行通信一次的传输数据量为8位（1个字节）；而串行通信则一次只能传输1位，传输1字节数据（8位）数据就需要8次才能传出去，在实际应用中串口通信用线少，传输容易，硬件电路连接方便。而且通过软件设置PC和单片机的波特率，数据位，奇偶位一定要相同，如图 图1 PC机和单片机连接2.2 串行通信接口系统基本结构 PC机的串口是美国电子工业协会（EIA）制定的串口EIA-RS-232通信协议，其信
12、号电平采用负逻辑，逻辑“1”的电平是-5V15V，逻辑“0”的电平为+5V+15V,因为其有2V的噪声容限,故最终限制接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号 作为逻辑“1”。因此， RS-232-C最高传输速率为20kb/s，最大直接连接长度为15m。 图2 九针串口 图2.2中DB9为即为我们选用的RS-232连接器9针串行口，其插针分别对应RS-232-C标准接口9根常用线。其对应关系如表1所示。表1DB9管脚号插针功能说明标记1接收线信号检出DCD2接收数据RD3发送数据TD4数据终端就绪DTR5信号地SG6数据传输设备就绪DSR7请求发送RTS8允许发送CTS9振
13、铃指示RIMSP430F149串行通信接口实现了两种功能，使得串行通信能够以两种模式通信。第一种模式是熟悉的异步串行通信协议UART；第二种模式是外围模块接口功能SPI，也得到广泛应用。经过适当的软硬件设计，这两种模式可以交替使用。由MSP430F149内部控制寄存器UCTL中的SYNC位来定义通信模式：SYNC=0： 选择异步通信模式UARTSYNC=1： 选择同步通信模式SPIMSP430F149有两个异步串行通信接口，分别是USART0和USART1。如图2.3所示。图3 单片机MSP430F149的串口模块第三章：串行通信接口硬件电路分析3.1 串行通信接口硬件电路原理图和分析如图3.
14、1所示。因为PC机的RS232接口输出正电平在+5+15V，负电平在-5-15V电平。而单片机是TTL电平，电压范围规定输出高电平2.4V,输出低电平=2.0V，输入低电平=0.8V，所以通过MAX232将PC的RS232的电平转换成符合单片机的TTL电平。单片机MSP430F149通过串口UART1 P3.6和P3.7和MAX232连接RIN和TXR1OUT。PC机通过的DB9的2、3引脚接TXRIN1和RXOUT1.从而实现串口通信。图4 单片机MSP430F149的串口通信原理图3.2 硬件电路功能分析本次毕业设计的任务是基于上述的电路原理图设计通信软件程序模拟工业温度控制的过程：1.PC机通过RS232口传输字符到单片机并控制TFT液晶显示。2.单片机通过串口把DS18B20实时温度传递给PC机显示。3.PC机接受单片机串口发送来的DS18B20的温度数据并在应用软件中显示。从而模拟工业温度控制。体现设计的价值。3.3 MSP430单片机串口寄存器介绍MSP430F149有两个串口UART0和 UART1,本设计选用UART1串口。UART1串口工作方式通过下列寄存器设定。（1）串口控制寄存器UCTL图5 串口控制寄存器格式PENA 允许位
