单片机与PC机RS232串行通讯设计

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1、- 1 -课课 程程 设设 计计单片机与 PC 机 RS232 串行通讯设计班班 级级 学学 号号 学学 生生 姓姓 名名 指指 导导 教教 师师 - 2 -目录第一章摘要- （3）第二章简介-（3）2.1 单片机的应用模式-（3）2.2 单片机在工业中的应用-（4）2.3 单片机与 PC 串口间通讯设计的应用-（4）第三章 系统设计 -（4）3.1 设计思路-（4）3.2 系统组成-（5）3.3 单元硬件电路设计- （5）3.31 硬件的实现过程-（5）3.3.2 RS-232 接口电路- - 3 -（5）3.3.2.1 MAX-232 接口电路-（6）3.4 51 单片机与 PC 机串行通

2、信电路-（8）3.5 软件设计-（9）第四章 实验结果与讨论-（9）4.1 程序设计-（9）4.2 实验操作及运行结果-（17）4.3 调试分析-（18）第五章 心得体会-（19）第六章 参考文献-（19）第七章 附录-（20）- 4 -第一章摘要第一章摘要51 单片机是一种集 CPU，RAM，FLASH ROM，I/O 接口和定时中 断系统于一体的微型计算机。本文通过对 51 单片机串行通信接口的 分析，建立了单片机串行通讯系统，设计了其控制寄存器和特殊控 制寄存器的工作方式，完成了通讯软件。 我做得的毕业设计注重于对单片机串行通信协议的理解，明白 串行通信的工作原理，以便以后单片机领域的开

3、发和研制打下基础， 提高自己的设计能力，培养创新能力，丰富自己的知识理论，做到 理论和实际结合。本课题的重要意义还在于能在进一步层次了解单 片机的工作原理，内部结构和工作状态。理解单片机的接口技术， 中断技术，存储方式，时钟方式和控制方式，这样才能更好的利用 单片机来做有效的设计。 设计单片机与 PC 机的串行通讯系统，PC 机是主机，PC 机发送 的数据单片机接收，单片机输入的数据通过 LED 显示在发送给 PC 机， 其中单片机选择 RS232 通讯标准接口。采用了串行口通讯技术作为 核心技术，主要解决方案是通过自定义通讯协议实现多机通讯，优 点是结构简单，软件简单，硬件资源少，价格便宜。

4、第二章简介第二章简介 2.12.1 单片机的应用模式单片机的应用模式单片机应用系统是以单片机为核心构成计算机应用系统，是最 具有代表性和使用最广泛的专用计算机应用系统。 （1）单片机应用系统的结构。单片机应用系统的结构分 3 个层次。 1、单片机：通常指应用系统主处理机，即所选择的单片机 器件。 2、单片机系统：指按照单片机的技术要求和嵌入对象的资 源要求而构成的基本系统，如时钟电路、复位电路和扩 展存储器等与单片机构成了单片机系统。 3、单片机应用系统：指能满足嵌入对象要求的全部电路系 统。在单片机系统的基础上加上面向对象的接口电路， 如前向通道、后向通道、人机交互通道和串行通信口 （RS2

5、32）以及应用程序等。 2.22.2 单片机在工业中的应用单片机在工业中的应用- 5 -在工业自动化系统中，常用到微机与单片机进行控制和调试。 单片机常被用作工业自动化系统中的前端处理器(也称下位机)。深 入到现场，采集各种数据及信息，进行简单处理后送至上位机(PC)； 特别是 PC 机和多台单片机构成小型分布系统，实现分级分布式控制， 用一台 PC 机接收来自各下位机的信息和数据，经处理后在微机界面 上显示，并向下位机下达命令，通过下位机对现场实施控制。在现 场实时控制中难以解决的是上位机与下位机的通信问题，本文描述 PC 机与多台 8051 单片机的串行通信原理及相关的软、硬件设计， 实现

6、 PC 机与多台 8051 单片机的通信。就目前我国工业自动化领域的发展来看，集中管理和分散控制的微 机自动化系统占主要位置，性能良好的 MCS-51 单片机和 IBM-PC 机 被广泛应用于各个行业，由它们组合构成的一种多级分布式管理控 制系统(集散系统)已经形成.在这样一类系统中，存在一种精简模式， 它以 1 台微机作为主机(上位机)，而以多台单片机作为从机(下位机)。 其中，主机执行集中管理操作(控制、显示、打印)，而从机完成巡 回检测和现场工控。2.32.3 单片机与单片机与 PCPC 串口间通讯设计的应用串口间通讯设计的应用目前 RS-232 是 PC 与通信工业中应用最广泛的一种串

7、行接口， 其中 EIA 代表美国电子工业协会，RS 代表推荐标准，232 是标识号。 RS-232 被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准。 RS-232 采取不平衡传输方式，即单端通信。单片机之间的串口通信， 当传输距离在 1.5-15 米之间时，可以采用 RS-232 通讯协议进行数 据传输，基于 RS-232 电气特性的限制，只能实现一点对一点通信 （既单机通信） 。第三章第三章 系统设计系统设计 3.13.1 系统设计思路系统设计思路 本文要求设计一个 51 单片机与 PC 串口间通讯系统，实现单片 机与 PC 机之间的远程通信。设计分发送和接收两大模块，发送部分 通过硬

8、件电路的引用。其中包括 RS-232 接口电路、MAX232 接口电 路，引用相应的管脚相连，并将相应的软件程序转入电路中，即可 运行。当电路是相对独立时，可直接调速电路参数值，其影响和干 扰就小。在满足发射和接收模块的要求后可单独对控制进行调整，- 6 -程序的编入，接收部分相应的结果即以实现，因此实现了 PC 机对远 端单片机的控制。 3.23.2 系统组成系统组成为实现该系统的生成，主要包含两大模块，即单片机模块和通 信模块。 1 单片机模块单片机模块中主要包括单片机、复位电路、晶振电路、上拉电 阻和端口扩展等。端口扩展部分可以通过跳线将单片机的 I/O 口在 系统板上的功能释放，并将其

9、连接到扩展上。 2 通信模块通信模块中采用 MAX232 作为通信电平转换电路、实现 RS-232 的数据传输，可以直接与 PC 进行通信。 3.33.3 单元硬件电路设计单元硬件电路设计 3.3.13.3.1 硬件实现的过程硬件实现的过程在实现单片机与 PC 机之间通信或单片机与单片机之间远程距离 通信时通常采用标准串行总线通讯接口。比如 RS-232C、RS- 422、RS485 等。在这些串行总线接口标准中，是在异步串行通信中 应用最广的标准总线，它实用于短距离或带调制解调器的通信场合。 下面以 RS-232 标准串行总线接口为例，简单介绍单片机与 PC 机之 间串行通信的硬件实现过程。

10、 3.3.1.13.3.1.1 RS-232RS-232 总线标准总线标准 RS-232C 总线标准定义了 25 个引脚的连接器，各引脚的定义如 表 3-1 所示。- 7 -表 3-1 RS-232 信号引脚定义 引脚定义（助记符）引脚定义（助记符） 1保护地（PG）13辅助通道允许发送 （SCTS） 2发送数据（TXD）14辅助通道发送数据 （STXD） 3接收数据（RXD）15 发送时钟（TXC） 4请求发送（RTS）16辅助通道接收数据 （SRXD） 5清除发送（CTS）17接受时钟(RXC) 6数据准备好（DSR）18- 7信号地（GND）19辅助通道请求发送 （SRTS） 8接收线路

11、信号检测 （DCD）20数据终端准备就绪(DTR)9-21信号质量检测 10-22音响指示(RI) 11-23数据信号速率选择 12辅助通道接收信号检测 （SDCD）24发送时钟(TXC)表 3-1 中定义的许多信号线是为通信业务联系或控制而设置的， 在计算机串口通信中主要是用以下一些信号。 （1）数据传输信号：发送数据（TXD） ，接收数据（RXD） （2）调制解调器控制信号：请求发送（RTS） ，清除发送（CTS） （3）地线：保护地（PG） ，信号地（GND） Rs-232 C 总线的其他标准规定如下： （1）RS-232 总线标准逻辑电平：+5-+15V 表示逻辑“0” ，-15、-5

12、 表示逻辑“1” ，噪声容限为 2V。 （2）标准数据传输速率：50b/s 、 75b/s、 110b/s、600b/s、 1200b/s 、 4800b/s 、9600 b/s 、 19200 b/s 3.3.23.3.2 RS-232CRS-232C 接口电路接口电路当 51 单片机与 PC 机通过 RS-232 标准总线串行通信时，由于 RS-232 信号电平与 51 单片机信号电平不一致，因此，必须进行信 号电平转换。其常用的方法有两种，一种是采用运算放大器、晶体- 8 -管、光电隔离器等器件组成的电路来实现，另一种是采用专门集成 芯片来实现。下面以 MAX232 专门集成芯片为例来介绍接口电路的实 现。3.3.2.13.3.2