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1、西安石油大学本科毕业设计（论文）I单片机串行通信设计单片机串行通信设计摘要：摘要：随着计算机硬件技术的快速发展，测试系统与 PC 机的通信就显得越来越重要了。由于串行通信的硬件设计简单、控制方便、成本低廉、传输距离远等优点被广泛用于实现测试系统与 PC 机的通信。因此，本文研究单片机串行通信的设计与仿真。本文采用专用的电平转换芯片 MAX232 来实现 PC 机与 MCS-51 单片机的串行通信，同时在 Proteus 中对 89C51 通信的波特率进行设置和将单片机发送程序载入单片机中，并使用 Keil C51 和 Proteus 对其进行联机仿真。最终本文通过 51 单片机 AT89C51
2、 和单片集成的电平转换芯片 MAX232 设计了一种简洁的单片机串行通信，并且给出了主要的电路原理图及单片机发送程序。通过对电路的软件和硬件的设计分析，显示该电路的可行性。关键词：关键词：串行通信；单片机；MAX232西安石油大学本科毕业设计（论文）IIThe Design of Serial CommunicationBetween PC and MCU-51 Single-Chip MicrocontrollerAbstract：MCU serial communication is one of the basic means of communication between testi
3、ng communication system and PC. In recent years, with computer hardware technology of rapid development, communication becomes increasingly important between testing system and PC. At the same time as the serial communication hardware design simple, convenient control, low-cost, the advantages of lo
4、ng distance transmission is widely used to achieve testing and PC communication. Therefore, we focus on MCU serial communication design and simulation.In this article, a method to achieve serial communication using special-purpose level-conversion chip MAX232 between PC and MCS-51 single-chip microc
5、ontroller is introduced, while setting baud rate of 89C51 in the Proteus and senting procedures to MCU. To simulate synchronically with Proteus and Keil C51.Finally, a simple serial communication is to realize with AT89C51 and the single-integrated special-purpose level-conversion chip MAX232. And d
6、isplay circuit schematic diagram as well as this design main program. Though the analysis of the hardware and software design of the circuit, its practicability is presented.Keywords: serial communication； Single-Chip Microcontroller,；MAX232西安石油大学本科毕业设计（论文）III目目 录录西安石油大学本科毕业设计（论文）11 绪论绪论1.1 测试系统与测试系
7、统与 PC 机通信的方式机通信的方式随着计算机硬件的发展，PC 机的处理速度、存储容量越来越强大，同时与外部设备的通信方式也多种多样，因此，在实际应用中，常常使用 PC 机作为测试系统的后台设备进行后期处理和存储。实现测试系统与 PC 机通信的方式有很多，如测试卡、USB 通信、串行通信等。1.测试卡是指由相关的器件、仪器和测试装置有机组合而成的具有获取某种信息之功能的整体，同时还得配备相应的软件，如 Labview、Bridge View 等软件。测试卡所配备的软件如 Labview 具有很多优势：性能高、扩展性强、开发时间少、完美的集成功能等；同时 Labview 还有如下的特点：具有可变
8、性、多层性、自助性的面板。强大的信号处理能力。虚拟仪器的功能、性能、指标可由用户定义。具有标准的、功能强大的接口总线、板卡及相应软件。虚拟仪器具有开发周期短、成本低、维护方便、易于应用的特点。虽然测试卡的处理功能强大、处理效率高，但是测试卡以及所配备的软件是相当昂贵的。2.USB 通信是测试系统所测得的数据通过 USB 接口传输到 PC 机的。USB 通信的发展是基于计算机与电话之间的连接、易用性、端口扩充等。USB 是快速、双向、同步、动态连接且价格低的串行接口，可以满足 PC 机现在和未来发展的需要。同时 USB 还有很多特点：终端用户的易用性。广泛的应用性。同步传输带宽。灵活性、健壮性。
9、与 PC 产业的一致性。虽然 USB 通信有那么多的优点，但是 USB 的传输距离短，开发、调试较困难。3. 串行通信是指通信的发送方和接收方之间数据信息的传输是在单根数据线上，以每次一个二进制位移动的。它的优点是只需一对传输线进行传送信息，因此其成西安石油大学本科毕业设计（论文）2本低，适用于远距离通信；它的缺点是传送速度低。同时由于串行通信简单易行，且开发、调试较以上两种方式简单，因此本文考虑采用串行通信的方式与 PC 机进行通信。1.2 串行通信串行通信概述概述系统与外界进行信息交换就称为通信。我们知道计算机系统的信息是由二进制码构成的，比如字节与构成字节的数位 bit，从这些编码传输的
10、方式来看通信的基本方式有两种，即并行通信和串行通信。如果多 bit 同时传输就称为并行通信，如果通信的过程是按一定的顺序进行的单 bit 传输就称为串行通信。串行通信又分为同步通信和异步通信，同步通信的特征是发送和接收保持严格同步，并且事先约定好传输的协议，比如从哪一位传输，如何表示开始如何表示结束。但是由于 MCS-51 系统中并不存在同步通信的机制，所以我们将目标集中在异步传输上。异步传输的机制是这样的，系统间的数据传输的方式是每次传输一个固定格式的数据包，这个数据包叫帧。帧有其固定格式，一般包括起始位、数据位、校验位和停止位，如图 1-1 所示。图图 1-1 帧的格式帧的格式起始位：一般
11、为逻辑 0，当传递信息的线路空闲时，线路上的电平为逻辑 1，所以当出现一个“高低”跳变时通信开始。数据位：真实携带数据的位，在本设计中为 8 位，当然在其他系统中也可以改变，具体多少位只要事先指定就可以。校验位：用以确定本帧数据的正误，一般可用奇偶校验。停止位：用逻辑 1 表示，用来表示通信停止。另外对于 MCS-51 的异步通信还有以下规定：1)对于异步通信而言帧的格式一定是固定的，包括数据长度和起始位、校验位和停止位的设定。2)通信时帧与帧之间必定是高电平（逻辑 1） ，并且间隙到底是多少可以不固定。3)发送每一帧所用的时间是固定的，这个时间由“波特率”表示，其意义是每秒发送多少个 bit
12、。起 始停 止0D1D2D3D4D5D6D7D1 1000011西安石油大学本科毕业设计（论文）3异步通信对通信的传输方向也有描述：单工方式：简单的说就是通信数据指向一个方向传递，即通信的一方作为发送方，另一方作为接收方。半双工方式：就是数据可以双向传递，但是连接通信双方的线路只有一条，所以在某一时刻只能作单向传递。全双工方式：由于有两条线路连接通信双方，所以在任何时刻通信双方的发送和接收都可以同时进行。51 系列单片机就可以进行全双工通信。随着单片机和微机技术的不断发展，上位机和下位机的主从工作方式为工业控制及自动控制系统所采用。由于 PC 机分析能力强、处理速度更快及单片机使用灵活方便等特
13、点，所以一般都将 PC 机作为上位机，单片机作为下位机，二者通过 RS-232 接收、发送数据和传送指令。单片机可单独处理数据和控制任务，同时也将数据传送给 PC 机，由 PC 机对这些数据进行处理或显示。由于串行通信是在一根传输线上一位一位地传送信息，所用的传输线少，因此，特别适合于远距离传输。串行通讯是单片机除外部总线之外的最重要的外部数据交换手段，由于串行占用线路少、通讯距离长，已经在许多产品设计中得到应用；同时，串行通讯口又是连接上位机和单片机的一个主要的手段，采用单片机作为数据采集的前端，上位机作为数据处理的后端，两者通过串行相连接可以充分发挥单片机数据采集快速和上位机数据处理能力强
14、的优势，给设计带来方便。尤其在现代工业自动化控制中，单片机的应用越来越广泛。随着应用范围的不断扩大和解决问题的需要，对某些数据需要进行较复杂的处理。由于单片机的运算功能较差，借助 PC 机来进行数据的处理已经显得尤为重要。因此，利用 MCS-51单片机的串行接口与 PC 机的串行接口 COM1 或 COM2 进行串行通信更具实际意义。1.3 本文主要内容本文主要内容本文共分为 5 章，第 1 章先简略地叙述了一下测试系统与 PC 机通信的各种方式，以及本次设计选用串行通信的理由。第 2 章介绍了 MCS-51 单片机系列，对单片机的基本结构及功能部件进行了整体的描述，为后续章节的设计奠定了基础
15、。本章还介绍了 Keil 软件的使用方法，详尽的介绍了 Keil 软件的基本知识、软件开发流程，同时还介绍了 Keil 软件的开发工具；以及仿真软件 Proteus 和串口测试软件sscom 的使用方法。第 3 章介绍了单片机串行通信的硬件设计部分，通过单片机和电平转换芯片的组合完成信号传输功能、设计单片机的外围接口电路、编写控制信号发生的单片机程序等内容。从硬件发面阐述了本文是如何实现串行通信的；第 4章介绍了单片机串行的软件设计部分，其中包括编程环境的介绍和波特率的设置，西安石油大学本科毕业设计（论文）4并对 C 语言做以了解，还介绍了系统的整体调试和系统仿真，并且给出了仿真的结果图，并对
16、第三章与第四章进行小结；第 5 章对本文从整体上进行阐述，并对论文在完成过程中所遇到的各种问题进行总结。西安石油大学本科毕业设计（论文）52 C51 单片机原理及开发软件单片机原理及开发软件2.1 MCS-51 系列单片机系列单片机2.1.1 MCS-51 单片机系列单片机系列MCS-51 系列单片机虽已有 10 多种产品，但可分为两大系列：MCS-51 子系列与 MCS-52 子系列。MCS-51 子系列中主要有 8031、8051、8752 三种类型。而MCS-52 子系列也有 3 种类型 8032、8052、8752。各子系列配置见表 2-1 所示。表表 2-1 MCS-51 系列单片机配置一览表系列单片机配置一览表片内存储（字节）系列无 ROM片内 ROM片内 EPROM片内 RAM定时器/计 数器并行 I/O串 行 I/O中 断 源制造 工艺80318051 4K8751 4K128216 位48 位15HMOS MCS-51 子系列80C3180C51 4K87C51 4K128216 位48 位15CHM OS80328052
