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1、 .51单片机与PC的RS232接口串行通信实现研究-大学毕业论文毕业设计学位论文范文模板参考资料目 录一 概述 . 41.1 引言 .41.2 设计目的和意义 .4二 方案功能详述及论证 . 52.1 方案功能详述 .52.1.1 总体功能设计 .52.1.2 具体功能模块设计 .52.2 方案论证 .5三 系统硬件设计 . 93.1 选用设备和设计总框图 .93.2 串行接口通信硬件线路图 .93.3 电源电路 .113.4 主要芯片说明 .113.4.1 单片机 AT89C51 概述.113.4.2 MAX232 芯片简介: .143.4.3 RS232 串行接口简介 .16四 系统软件
2、设计 . 184.1 波特率的设置 .184.2 系统软件设计参考程序如下 .194.3 系统软件仿真 .204.4 系统程序流程图 .22五 结论与展望 . 23参考文献 . 23 摘 要 本文设计了一种采用 51 系列单片机与采用了 MAX232 芯片的 PC 通过标准的RS232 接口实现串行通信的功能。 为了使系统所需电缆线少接线简单稳定可靠工作，采用了零调制三线经济行的连接方式，这是进行全双工通信所必需的最少线路。应为 MCS-51 输入输出电平为 TTL 电平，而 PC 配置的是 RS-232 标准接口，二者的电气规范不同，所以要加电平转换电路。本文采用了 MAX232 芯片的 P
3、C 和 51 单片机串行接口电路，与 PC 相连采用 9 芯标准插座。 在本文描述的系统中，硬件线路图根据本次设计的要求，采用 CAD 制图软件绘制，流程图采用 Word 和 Photoshop 软件绘制。本次设计的特色在于采用了零调制三线经济型连接电路，该电路的优点是成本低、电路简单。关键词：单片机 ；PC 机；串行通信；数据交换 一 概述1.1 引言 当今，串口的应用始于 1960， RS-232 的初始版本于 1969 得到认证。其标准主要适用于通信设备如电话调制解调器，串行接口称为 COM 口。目前串口通信的最大速率，RS-232 是 20Kbps，RS-422/485 是 300Mb
4、ps。就距离范围来说，RS-232 通常为 50 英尺，RS-422/485 为 4000 英尺，当然还可以用中继器进行扩展。一个串行局域网的最大设备数量为 32 个，通过中继器这个数值还可以更大，但最大不能超过所用设备的地址限制通常为 256 。多年以来，串行技术与连接设备都得到了很大的发展。串口设备仍有大量应用，设备电缆和软件的大量库存证明了这一点。毫无疑问，串行连接仍然是工商业及医疗应用中的广泛标准。1.2 设计目的和意义 （1）设计目的 串行通信仅仅使用一条数据线，就可以将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，如计算机与计算
5、机、计算机与单片机以及外设之间的远距离通信 （2）设计意义 计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。 在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展，人们已越来越多地采用单片机来对一些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行检测和控制。PC 机具有强大的监控和管理功能，而单片机则具有快速及灵活的控制特点，通过 PC 机的 RS-232 串行接口与外部设备进行通信，是许多测控系统
6、中常用的一种通信解决方案。因此如何实现 PC 机与单片机之间的通讯具有非常重要的现实意义。 二 方案功能详述及论证2.1 方案功能详述2.1.1 总体功能设计 通过编写单片机侧的串口通信程序，设置相应的波特率如 9600b/s。使单片机接收到 PC 机所发送的命令后，收到正确的命令后开始将“天净沙秋思”这篇短文的数据传送到 PC 机。2.1.2 具体功能模块设计 本文论述的单片机与 PC 机串行口通信包括如下功能模块。 （1）单片机系统模块：实现和 PC 机通信的串口通信程序。 （2）外围电路模块：实现单片机和 PC 机之间的串口电平转换。 （3）通信程序模块：一方面是单片机的程序，另一方面是
7、 PC 机的通信程序。2.2 方案论证 本文采取了专用电平转换芯片 MAX232 实现 PC 机与 MCS51 单片机之间的串行通信方法。通过对系统的通信方式选择 89C51 通信波特率的设置，通信的设置，以及对接口电路的软件和硬件的设计分析，展示了该电路的实用信。 系统还通过 （该软件的下载网址是 www.wave-cn “伟福 51 软件仿真器” com）进行编译，本系统的设计和具体实际应用相结合，系统的安全性、可靠性及实用性强，操作简单、扩展功能强，设计具有良好的可行性和可操作性。按照单片机系统的设计方法，这一阶段，我需要考察实际应用环境的需要，确定单片机与PC 机串行通信系统的整体设计
8、方案。它包括系统的可行性分析、功能分析、单片机选型以及系统硬软件的分工问题。2.2.1 可行性分析 这次设计是我的毕业设计任务，在指导老师的指导下和搜集、查阅相关资料、确定单片机系统能达到需要的设计目标，而且达到目标需要的经济成本没有超出可接收的范围。2.2.2 系统功能分析 单片机以其体积小、价格低、抗干扰性好等特点，在现在控制系统中常用在操作现场进行数据采集，以及实现现场控制中。但是由于其数据存储容量和数据处理能力都较低，所以一般情况下要通过通信手段使它与 PC 机相连，把所采集到的数据传送到 PC 机上，再在 PC 机上进行数据处理，充分发挥两者各自的优势。由于单片机输入、输出电平是 T
9、TL 电平，而 PC 机配置的是 RS232 标准串行接口，两者的电气规范不一致，因此要完成单片机与 PC 机的数据通信，必须对单片机输出的 TTL 电平进行电平转换。单片机和 PC 的串口通信原理方案如图 2-1所示。 图 2-1 串口通信原理方案2.2.3 单片机选型 单片机的选型的依据为，应用系统本身对数据处理能力的要求，以及是否有其他方面的特殊需要（低功耗、工作温度、接口电路）的原则来确定。 在此，本人选择 Intel 公司的 MCS-51 系列单片机中的 8051 单片机 。MCS-51系列的单片机是 Intel 公司在 1980 年推出的 8 位机系列，8051 为这一系列的代表产
10、品。8051 单片机内部包括 8 位 CPU、4KB 片内 ROM、128KB 片内 RAM、4 个 8位并口、一个全双工的串口，支持 64KB 寻址空间，并提供 5 个中断源和两级中断。其性能指标如表 2-1。 表 2-1 MCS-51 系列单片机 8051 的性能指标单片机 片 内 片 内 I/ 计 串 行 DM A/ 中 空闲和掉 ROM ROM O 数 口 A D 断 电方式类型 型号 （KB） （KB） 并 器 源 口ROM 8051 4 128 4 2 16 UART 无 无 5 无 以上我选用的单片机的种类和型号，取决于对该类型号的熟悉程度以及手头所具备开发系统的条件。而在第六章
11、我用单片机实验板对系统软件进行调试所用到的单片机是 STC89C52RC，其特点是可以直接用串口进行 ISP 编程，对于使用就变得很简单了，我在这里作一个说明。2.2.4 系统硬软件的功能设计 对系统的各项功能进行划分，确定软件和硬件的分工问题，根据图 2-1 单片机和 PC 的串口通信原理方案，实现该方案需要从通信协议（串行通信总线标准接口）、硬件电路和程序 3 个方面考虑。 1）通信协议 标准接口，就是明确定义若干信号线，使接口电路标准化、通用化，借助串行通信标准接口，不同类型的数据通信设备很容易实现它们之间的串行通信连接。标准异步串行通信接口有以下几类：RS-232C、RS-232E、R
12、S-449、20mA 电流环、USB 通用接口。根据协议的广泛性和此次设计为短距离通信，并且 PC 机配置的是 RS232 标准串行接口等条件。标准接口即通信协议采用基本的RS-232，但是在具体运用上可以根据实际的需要进行变化。例如，当对传输的数据要求不高时，可以采用无奇偶检验的 10 位数据，而需要数据稳定性时，可以采用软件握手的方法。 根据单片机对串口的使用还有初始化串口的要求，其通信协议也需要结合单片机的信号和在实际使用中的通信方式而定。 2）硬件电路 如图 2-1 所示，数据通信的硬件上采用 3 线制，将单片机和 PC 串口的 3 个引脚（TXD、RXD、GND）分别连在一起，即将 PC 机和单片机的发送数据线 TXD 与接收数据线 RXD 交叉连接，两者的地线 GND 直接相连，而其他信号线如握手信号线均不用，采用软件握手的方式。这样既可以实现预定的任务又可以简化电路设计。 但由于单片机的 TTL 逻辑电平和 RS-232 的电气特性完全不同，RS-232 的逻辑 0 电平规定为515V 之间，逻辑 1 电平为-5-15V 之间，因此在将 PC 机和单片机的 TXD 和 RXD 交叉连接时必须进行电平转换，这里我选用的是 MAX232 电平转换芯片。 3）传输程序 单片机和
