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1、* 大学本科生毕业设计单片机串行通信协议设计学院:信息工程学院专业:电子信息工程班级:电信*班姓名:* *指导老师：完成日期：2009年5月30日摘要本文介绍了 89C51单片机的发展历史和简单介绍，并展望了它们的前景。着重介绍了单 片机串行接口技术，指出了它们的重要性并阐述了其实现原理。根据串行通讯原理结合 RS232串口设计了串行通讯协议，利用汇编语言为基础，编写了一个基于RS232串口的 通信程序，实现了单片机-PC机的双机通讯。在硬件上测试完好，测试表明，在基于设 计的通信协议上的单片机-PC机的通讯状况良好。关键词：89C51单片机，串行通讯原理，RS232串口，串行通讯协议Abst
2、ractThis article describes the developme nt and give a brief history of the 89C51 microc on troller and look forward to their future.Focused on sin gle-chip serial in terface tech no logy, poin ted out the importanee of them and described the principles of its realization. Serial com muni catio n in
3、 accorda nee with the prin ciple of comb ining the desig n of a serial RS232 serial Communi cati on protocol, Based on the use of assembly Ian guage, the preparati on of a RS232 serial com muni catio n based on the procedures, to achieve a sin gle-chip dual-PC mach ine com muni cati on. Well-tested
4、in hardware, test ing showed that the sin gle-chip-PC com muni catio ns mach ine based on the desig n of com muni cati on protocols in good con diti on. Key words:89C51 microco ntroller, prin ciple of serial com muni cati on, RS232 serial port, serial com muni catio n protocol目录引言 (1)1. 单片机概述 (1)1.1
5、 单片机的发展历史 (1)1.2 单片机的特点 (2)1.3 单片机的应用 (3)1.4 AT89C51单片机简介 (4)2. 单片机的串行接口 (9)2.1基本概念 (10)2.2 MCS-51的串行和控制寄存器 (11)3. 串行通讯技术及硬件基本组成 (13)3.1 硬件的基本组成： (14)3.2串行通信原理 (14)3.3 双机通信连接方法 (14)4. 软件的设计和调整过程 (15)4.1 程序流程图 (15)4.2 通信协议 (16)4.3 程序演示 (18)5. 总结 (20)参考文献 (21)附录 (22)在工业监测及自动控制系统种，串行通信是微机与单片机之间进行数据交换的主
6、 要方式。而在现代社会中，短距离的双机通信，最常用的就是串口通信。目前存在的一 些通信协议(如RS-232,RS-484等)，仅对通信线路的电气特性进行了约定，并没有涉 及通信内容的格式，类型等信息。针对这一现象，我对于RS-232接口设计了比较规范的串行通信协议，实现了上位单片机与下位计算机的串行通信。通过实验室测试表明该串行通信协议是可靠可行的。1.单片机概述单片机也被称作“单片微型计算机”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”。单片机一词最初是源于“ Single Chip Microcomputer ” ,简称SCM随着SCM在技术上、体 系结构上不断扩展其控制功能，单片机已不能用“单片微
7、型计算机”来表达其内涵。国际上逐渐采用“ MCU (Micro Controller Unit)来代替，形成了单片机界公认的、最终 统一的名词。为了与国际接轨，以后应将中文“单片机”一词和“ MCU唯一对应解释。 在国内因为“单片机”一词已约定俗成，故而可继续沿用。1.1 单片机的发展历史如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可以分为以下几个 阶段：第一阶段(1976-1978):单片机的探索阶段。以In tel公司的MCS-48为代表。MCS-48 的推出是在工控领域的探索，参与这一探索的公司还有 Motorola、Zilog等。都取得了 满意的效果。这就是SCM的诞生年代
8、，“单片机”一词即由此而来。第二阶段(1978-1982):单片机的完善阶段。Intel公司在MCS-48基础上推出了 完善的、典型的单片机系列MCS-51它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。1. 完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括 8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。2. CPU外围功能单元的集中管理模式。3. 体现工控特性的地址空间及位操作方式。4. 指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。第三阶段(19821990): 8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是 单片机向微控制
9、器发展的阶段。In tel公司推出的MCS-96系列单片机，将一些用于测 控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控 制器特征。第四阶段(1990):微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面、深 入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。1.1.1 单片机的发展趋势目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，今后单片机的发展趋势将是进一步向着CMOSt、低功耗化、低电压化、低噪声与高可靠性、大容量化、高性能化、小容 量、低价格化、外围电路内装化和串行扩展技术。随着半导体集成工艺的不断
10、发展，单 片机的集成度将更高、体积将更小和功能将更强。1.2单片机的特点单片机主要有如下特点：1有优异的性能价格比。2. 集成度咼、体积小、有很咼的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能 力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。3. 制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转 移指令、I/O 口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于 同一档次的微机。4低功耗、低电压，便于生产便携式产品。5. 外部总线增加了 I C (Inter
11、-Integrated Circuit)及 SPI(Serial PeripheralIn terface)等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。6. 单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。1. 3单片机的应用由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。 它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：1单片机在智能仪表中的应用2. 单片机在机电一体化中的应用3单片机在实时控制中的应用4单片机在分布式多机系统中的应用5.单片机在人类生活中的应用单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面， 另一方面，单片机应用的重要意 义还在于，
12、它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。 从前必须由模拟电 路或数字电路实现的大部分功能，现在已能通过单片机来实现了。这种用软件代替硬件 的控制技术也称为微控制技术，是对传统控制技术的一次革命。A:由单片机组成控制器的结构和特点：单片微型计算机是微型计算机发展中的一个重要分支，是把构成一台微型计算机的主要部件如中央处理器(CPU)、存储器(RAM/ROM和各种功能I/O接口集成在一块芯片上 的单芯片微型计算机(Single Chip MicroComputer),简称单片机.由于它的结构与指令功能都是按工业控制要求设计的,且近年来单片机着力扩展了各种控制功能如 A/D、PWM 等,因
13、此我们更多时候称其为一个单片形态的微控制器(Single Chip Micro Controller),或直接称其为微控制器(Micro Controller)。B：用单片机组成的微机控制系统具有以下特点：1. 受集成度限制,片内存储器容量较小，一般片内ROM、于48K字节,片内RAM 小于256字节；但可在外部进行扩展,如MC 51系列单片机的片外可擦可编程只读存储器(EPROM)静态随机存储器(SRAM可分别扩展至64K字节。2. 可靠性高。单片机芯片本身是按工业控制环境要求设计的，其抗工业噪声的能力 优于一般通用CPU程序指令及其常数、表格固化在RO肿不易破坏；常用信号通道均在 一个芯片
14、内，故可靠性高。3. 易扩展。片内具有计算机正常运行所必须的部件，芯片外部有许多供扩展用的总线及并行、串行输入/输出端口，很容易构成各种规模的微机控制系统。4. 控制功能强。为了满足工业控制要求，单片机的指令系统中有极丰富的条件分支 转移指令、I/O 口的逻辑操作以及位处理功能。一般来说，单片机的逻辑控制功能及运 行速度均高于同一档次的微处理器。5. 一般的单片机内无监控程序或系统管理软件，软件开发工作量大。但近年来已开 始出现了片内固化有BASIC解释程序及FROTH操作系统的单片机,使单片机系统的开发 提高了一个新水平。此外,单片机成本低、集成度高、控制功能多，可灵活地组装成各种智能控制装
15、置， 并能有针对性设计成专用系统，解决从简单到复杂的各种需要，实现最佳的性价比。特别 是单片机与传统机械产品相结合，使原有机械产品的结构简化、控制智能化。如数控机 床就是典型实例。近年来，单片机发展极快，其产量占微机产量的70沖上。目前，至少 有50个系列400余种机型，性能和结构各不相同，INTEL、MOTOROUZILCG等公司都 有系列单片微型计算机。国内普及的几乎都是INTEL公司的产品。1. 4 AT89C51单片机简介AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能的 CMOS位单片机片内4Kbytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PERO）和128bytes的随机存储器（RAM,器件采用 ATMEI公司的高密度、非易失存储技术生产，兼容标准 MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU和Flash存储单元，功能强大。AT89C51单片机可为你提供许多 高性价的应用场合，可灵活的应用于各种控制领域PDIPpi orP11CH vcc1240 爵P1-ZIZ3P14J7P1.4CW9F15匚閃1PQ
