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1、2009届学生毕业设计(论文)材料（四）学 生 毕 业 设 计（论 文）课题名称基于Atmel 89S51单片机的通信系统姓 名学 号院 系计算机科学系专 业计算机科学与技术指导教师2009年5月26日28目 录摘 要1关键词1Abstract1Key Word2第1章单片微型计算机概述及其发展31.1单片机的发展历史和发展趋势31.1.1单片机的发展历史31.1.2单片机的发展趋势31.2单片机在国内外的发展情况41.2.1单片机在国内的的发展情况41.2.2单片机在国外的发展情况4第2章MCS-51系列单片机硬件结构42.1单片机的结构与组成42.2Atmel 89S51单片机的引脚说明7
2、2.3单片机的最小系统82.4Atmel 89S51单片机的存储结构9第3章单片机串口通信的可行性分析123.1单片机串口通信的应用及其意义123.1.1单片机串口通信的应用123.1.2单片机串口通信的意义133.2单片机串口通信的可行性分析133.2.1经济可行性133.2.2技术可行性133.2.3人力资源分析14第4章单片机串口通信的实现144.1串行通信基础144.1.1异步串行通信的字符格式154.1.2异步串行通信的相关知识154.1.3串行接口电路164.1.4串行口寄存器结构164.1.5串行通信控制寄存器174.2串口通信的硬件实现194.2.1串口通信的硬件描述194.2
3、.2串口通信的电路图194.串口通信的软件实现194.1串口通信的相关的问题194.3.2串口通信主控制端的实现204.3.3串口通信遥控端的实现23第5章单片机串口通信的检测255.1对串口通信主控端的检测265.2对串口通信遥控端的检测26参考文献：27致谢：28基于Atmel 89S51单片机的通信系统盛胜程（湖南城市学院计算机科学系05级计算机科学与技术专业，益阳，413000）摘 要：串口通信在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。利用单片机技术的串口通信系统以其体积小、，可靠性高而被广泛采用。本文对该串口通信系统进行了分析设计。首先，本文针对系统所使用的AT89S51单片机的性能和
4、发展情况做了简单介绍；对串口通信过程及协议作了简单说明；同时对串口通信系统进行了可行性分析；其次，本文重点对串口通信的硬件、软件的组成进行了分项、模块化逐步分析设计。最终实现了该系统的硬件电路。绘制了电路原理图并完成了硬件调试。同时对软件也进行了一一设计，并在Keil C51上经过反复的模拟运行、调试、修改简化了软件系统，最后形成了一个完整的基于8051单片机的串口通信系统。关键词：单片机；AT89C51；串口通信；硬件系统；ProtelAbstract:Key Word:第1章单片微型计算机概述及其发展1.1单片机的发展历史和发展趋势1.1.1单片机的发展历史单片机的发展可以发为以下四个阶段
5、。第一阶段（1974年到1976年）单片机初级阶段。因工艺限制，此阶段单片机功能比较简单只包括8位CPU，64BRAM和两个并行口第二阶段（1976年到1978年）低性能单片机阶段。此阶段的单片机己为一台完整的计算机，但内部资源不够丰富。单片机内己集成了8位CPU、8位定时器/计数器、RAM和ROM等，但无串行口，中断系统比较简单，片内RAM的ROM容量较小，且寻址范围不大于4KB。第三阶段（1978年到现在）高性能单片机阶级。此阶段的单片机内部资源丰富，片内集成了8位CPU、16位定时器/计数器、串行I/O口、多级中断、寻址范围可达64KB。?1.1.2单片机的发展趋势单片机的发展趋势是向高
6、性能化、大容量、微型化及外围电路内部化发展。具体表以下方面：1、CPU的改进（1） 采用双CPU结构；（2） 增加数据总线宽度；（3） 采用流水线结构；（4） 串行总线结构。2、存储器的改进（1） 增大存储容量；（2） 片内EPROM开始E2PROM化；（3） 程序保密化。3、片内I/O的改进（1） 高并行口的驱动能力；（2） 增加I/O口的逻辑控制能力；（3） 特殊的串口接口功能。4、 外围电路内装化5、低功耗化1.2单片机在国内外的发展情况1.2.1单片机在国内的的发展情况为使我国尽快实现经济信息化，赶上发达国家水平，必须加速发展我国的信息技术和信息产业。据统计，我国的单片机年容量已达13
7、亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。这说明单片机应用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景。培养单片机应用人才，特别是在工程技术人员中普及单片机知识有着重要的现实意义。单片机是二十世纪七十年代中期发展起来的一种大规模集成电路器件。它在一块芯片内集成了计算机的各个功能部件，构成一种单片式的微型计算机。单片机的应用技术是一项新型的工程技术，其内涵随着单片机的发展而发展。而单片机的学习不仅让我们明白了计算机硬件的一些知识，更让我们懂得了许多关于现在个人计算机中的许多原始的命令的完成原理。1.2.2单片机在国外的发展情况当前，在世界范围内，一个以微电子技术，计算机和通
8、信技术为先导的，以信息技术和信息产业为中心的信息革命方兴未艾。二十世纪八十年代以来，国际上单片机的发展迅速，单片机应用不断深入，新技术层出不穷。而计算机技术怎样与实际应用更有效的结合并有效的发挥其作用是科学界最热门的话题，也是当今计算机应用中空前活跃的领域。第2章MCS-51系列单片机硬件结构2.1单片机的结构与组成MCS-51单片机的内部结构按功能可划分为8个部分：微处理器 （CPU）、数据存储器（RAM），程序存储器（ROM/EPROM）、特殊功能寄存器（SFR）、 并行I/O口、串行通信口、定时器/计数器及中断系统。1、中央处理单元（CPU）主要由运算器和控制器组成。运算器是单片机的运算
9、部件，用于实现算术运算和逻辑学运算；它由ALU（算术逻辑单元）、ACC（累加器）、B寄存器、PSW（程序状态寄存器）和两个暂存寄存器等组成。运算器以ALU为核心，基本的算术和逻辑运算都在其中进行，然后运算和操作结果的状态由PSW保存；控制器是单片机的指挥控制部件，它保证单片机各部分能自动协调地工作。它由PC（程序计数器）、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、定时与控制电路等均属于控制器。2、内部数据存储器包括RAM（128*8bit）和RAM地址寄存器。实际上8051芯片中共有256个RAM单元，其中后128个单元被专用寄存器（SFR）占用，供用户用来存放可读取数据的只有前128个单元。3
10、、内部程序存储器还有（ROM）（4K*8bit）和程序地址寄存器。8051内有4KB掩膜ROM，用于存放程序和原始数据。4、8051内部设置了两个16位的定时器/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或结果对单片机进行控制。5、MCS-51单片机的内部设有关4个8位的I/O口（p0,p1,p2,p3），以实现数据的并行输入输出。6、8051共有5个中断源，即2个外部中断、2个定时器/计数器中断、1个串行口中断。中断分为高低两级。7、MCS-51单片机有一个全双工的串行通信口，以实现单片机和其他数据设备之间的串行数据传送。8、MCS-51单片机芯片内有时钟振荡电路，8051所用典型晶振频率为1
11、2MHZ。9、位处理器也叫布尔处理器，用于对单片机寻址位进行置位、复位、取反等以及可寻址位之间的传送、逻辑与、逻辑或等位操作。以上所有的部件都是通过总线连接，构成了一个完整的单片机系统。综上所述，虽然MCS-51单片机只是一块芯片，但作为计算机系统应该具有的基本部件在单片机芯片中几乎都包括，实际上它己经是一个简单的微型计算机系统了，应当按计算机系统的概念来理解单片机。图2.1 单片机的基本结构图2.2 单片机的组成框图图2.3 单片机的引脚图2.2Atmel 89S51单片机的引脚说明Atmel 89S51单片机的引脚由电源及时钟引脚、控制引脚、输入/输出引脚组成。1、电源及时钟引脚：此部分引
12、脚包括电源引脚Vcc、Vss及时钟引脚XTAL1、XTAL2；Vcc（40脚）：接+5V电源；Vss（20脚）：接地。XTAL1（19脚）：接外部晶体的一个引脚，在单片机内部，它对一个反相放大器的输入端。当采用外接晶体振荡器时，此引脚接地。XTAL2（18脚）：接外部晶体的另一个引脚，在单片机内部，它对一个反相放大器的输出端。当采用外接晶体振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。2、控制引脚：此部分引脚包括RESET（即RST）、ALE、PSEN、EA等（1）RST（9脚）：当振荡器运行时，在此引脚上加上两个机器周期的高电平将使单片机复位（RST），复位后保
13、持低电平，使单片机正常工作。掉电时，此引脚可接备用电源以保持RAM中的数据不丢失。（2）ALE/PROG（30脚）：当单片机访问外部存储器时，ALE输出脉冲的下降沿用于锁存16位地址的低8位。（3）PSEN（29脚）：此输出为单片机访问外部程序存储器的选通信号。在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期PSEN两次有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。PSEN同样可以驱动8个TTL负载。（4）EA（31脚）：当EA端保持高电平时，单片机访问的是内部程序程序存储器，但当PC值超过某值时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当EA端保持低电平时，
14、则不管是否有内部程序存储器而只访问外部程序存储器。3、输入/输出引脚（包括P0口、P1口、P2口、P3口）（1）P0口（P0.0P0.7）：为双向8位三态I/O口，当作为I/O口使用时，可直接连接外部I/O设备。它是地址总线低8位及数据总线分时复用口，可驱动8个TTL负载。一般作为扩展时地址/数据总线口使用。（2）P1口（P1.0P1.7）：为8位准双向I/O口，它的每一位都可以分别定义为输入线或输出线，可驱动4个TTL负载。（3）P2口（P2.0P2.7）：为8位准双向I/O口，当作为I/O口使用时，可直接连接外部I/O设备。它是与地址总线高8位复用，可驱动4个TTL负载。一般作为扩展时地址总线的高8位使用。（4）P3口（P3.0P3.7）：为8位准双向I/O口，是双功能复用口，可驱动4个TTL负载。2.3单片机的最小系统单片机的最小系统包括一个Atmel 89S51单元片机的芯片，一个30pf的电容接单片机的18管脚，另一人30pf的电容接单片机的19管脚，然后它们中间接一个12MHZ的晶体振荡器，这三个部分组成了一个反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。振荡电路产生
