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1、本科生智能仪表设计说明书*智能仪表综合训练设计说明书题 目：串行口通信学生姓名：*学 号：0*专 业：测控技术与仪器班 级： 指导教师：* 老师I摘 要本设计采用STC89C52单片机作为下位机，PC机作为上位机。二者通过RS-232串行口接受或上传数据。我们要实现串口通信是通过PC机发出信号，然后经过数码管显示。在本设计中，选用键盘输入数据，共采用四个键盘和四个八段LED数码管显示。四个键盘分别用来 显示、选位按键、加一按键和减一按键，而四个八段LED数码管分别显示个、十、百、千位。在显示方面采用动态显示。调试方面是通过串口调试助手完成数据的发送和查看LED数码管的显示出的数字是否与输入一致
2、。关键词：串行通信；STC89C52；RS-232目 录摘 要I第一章 概述11.1串行通信11.1.1串行通信的概念和特点11.1.2串行通信的分类11.1.3串行通信的工作模式21.1.4通信参数4第二章 总体方案设计62.1主要原件的选择62.1.1STC89C52单片机的功能特性描述62.1.2 RS-232的功能特性描述72.2显示的设计方案92.3按键的设计方案92.4晶振的选择9第三章 硬件设计103.1单片机最小应用系统的设计103.1.1 STC89C52单片机的时钟电路113.1.2 STC89C52单片机的复位电路123.2中断编码按键是硬件设计133.3数码管显示的硬件
3、设计143.3 PCB设计153.3.1 Protel99SE软件153.3.2 PCB板的设计流程16第四章 软件设计174.1程序流程图174.2主程序的设计174.3 子程序的设计184.3.1串口初始化程序的设计184.3.2数据发送和接受程序的设计194.3.3 显示程序的设计204.3.4延时子程序的设计20总结21参考文献22附录一 电路原理图23附录二 串口通信源程序24第一章 概述1.1串行通信1.1.1串行通信的概念和特点串行通信是指使用一条数据线（另外需要地线，可能还需要控制线），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
4、交换信息，特别使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符实际上都是一次一位的传送的，每一位为1或者为0。如图1-1所示。图1-1串行通信串行通信的特点是：数据传送按位顺序进行，最少值只需要一根传输线即可完成，节省传输线。与并行通信相比还有较为显著的优点，传输距离长，可以几米到几千米。在长距离内串行数据传送速率比并行数据传送速率快，串行通信的通信时钟频率容易提高，串行通信的干扰能力十分强，其信号间的互相干扰完全可以忽略。但是串行通信传送速率比并行通信慢很多，并行通信时间为T，则串行时间为NT。正是由于串行通信的接线少、成本低，因此它在数据采集和控
5、制系统中得到了广泛的应用，产品也多种多样。RS-232的通信距离一般为15米，波仕电子的RS-232可以达到500米以上。1.1.2串行通信的分类串行传输中，数据时一位一位按照到达的顺序依次传输的，每位数据的发送的接受都需要时钟来控制，发送端通过发送时钟确定数据位的开始和结束，接受端需要在适当的时间间隔对数据流进行采样来正确的识别数据。接收端和发送端必须保持步调一致，否则数据传输就会出现差错。为了解决以上问题，串行通信可采用以下两种方法：同步通信和异步通信。同步通信：同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。这里的信息帧与异步通信中的字符帧不同，通常含有若干个数据字符。
6、 它们均由同步字符、数据字符和校验字符（CRC）组成。其中同步字符位于帧开头，用于确认数据字符的开始。数据字符在同步字符之后，个数没有限制，由所需传输的数据块长度来决定；校验字符有1到2个，用于接收端对接收到的字符序列进行正确性的校验。同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步。 异步通信：串行异步通信即RS232通信，是主机与外部硬件设备的常用通讯方式。可以双向传输。如卫星信号接收版收到的数据传导到计算机处理，主要使用串行异步通信处理。 异步通信中，在异步通行中有两个比较重要的指标：字符帧格式和波特率。数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被
7、接收设备逐帧接收。发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。 接收端检测到传输线上发送过来的低电平逻辑0（即字符帧起始位）时，确定发送端已开始发送数据，每当接收端收到字符帧中的停止位时，就知道一帧字符已经发送完毕。 异步通信中典型的帧格式是：1位起始位，7位（或8位）数据位，1位奇偶校验位，2位停止位。1.1.3串行通信的工作模式通过单线传输信息是串行数据通信的基础。数据通常是在两个站（点对点）之间进行传送，按照数据流方向可分成三种传送模式：单工、半双工、全双工。1. 单工形式：早期的电流环单工形式的数据传送是单向的。通信双方中，一方固定是发送端，另
8、一方则固定是接收端，使用一根传输线，如图1-2所示。图1-2 单工形式2. 半双工形式：RS-485半双工通信使用同一根传输线，即可发送数据又可接受数据，但不能同时发送和接受。在任何时刻只鞥由其中的一方发送数据，另一方接受数据。因此半双工形式既可以使用 一条数据线，也可以使用两条数据线。如图1-3所示。图1-3半双工形式半双工通信中每个端口都需要有一个收/发切换电子开关，通过切换来决定数据向哪个方向传输。因为有切换，所以会产生 时间延迟，信息传输效率较低。但是对于像打印机这样单方向传输的外围设备，用半双工方式就能满足要求了，不用采用全双工方式，可节省一根传输线。波仕电子的RS-232/RS-4
9、85转换器使用了独特的零延时自动收发转换技术，直接从RS-485信号中用硬件提取收发转换控制信号，并具备零延时的性能。其中零延时指收发切换过程转变时间为0。在使用时与RS-232通信一样。3. 全双工形式：RS-232全双工数据通信分别由两根可以在两个不同的端点同时发送和接收的传输线进行传送，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作。如图1-4所示。图1-4全双工形式在全双工形式中，每一端都有发送器和接收器，有两条传送线，可在交互式应用和远程监控系统中使用，信息传输效率较高。1.1.4通信参数串行端口的通信方式是将字节拆分成一个接着一个的位再传送出去。接到此信号的一方在将此一个一个的位组合成原
10、来的字节，如此形成一个字节的完整传送。在传输进行的过程中，双方明确传送的具体方式，否则双方就没有一套共同的译码方式，从而无法了解对方所传过来的信息的意义。因此双方为了进行通信，必须遵守一定的通信规则，这个共同的规则就是通信端口的初始化。通信端口的初始化必须对以下参数进行设置。1.波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个bit。当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。通常电话线的波特率为14400，28800和36600。波特率可
11、以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB设备的通信。 2.数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0127（7位）。扩展的ASCII码是0255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准 ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。 3.停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1
12、.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。 4.奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。
13、高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接收设备能够知道一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步.第二章 总体方案设计2.1主要原件的选择2.1.1STC89C52单片机的功能特性描述STC89C52的结构简单并可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上使用方便等优点，而且完全兼容MCS5l系列单片机的所有功能。STC89C52是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。S
14、TC89C51系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，是MCS-51系列单片机的派生产品；它们在指令系统中、硬件系统和片内资源与标准的8052单片机完全兼容，DIP-40封装系列与8051为pin-to-pin兼容，指令代码是与8051完全兼容的单片机。该器件与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，STC89C52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。STC89C52单片机具有增强型12时钟/机器周期、6时钟机器/周期任意选择，工作电压为5.5V-3.4V（5V单片机）/3.
15、8V-2.0V（5V单片机）；工作频率范围：0-40MHZ，相当于普通8051的0-80MHZ。实际频率可达48MHZ。用户应用程序空间为4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字节 ；片上集成1280字节/512字节RAM；有32/36个通用I/O口，P1/P2/P3/P4是准双向口；集成ISP（在系统可编程）/IPA（在应用可编程），无需专用的编程器/仿真器，可通过串行口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K程序3秒就可以完成一片，具备EEPROM功能，工作温度范围在0-750，共有3个16位定时器/计数器，其中定时器T0还可以当成2个8位定时器使用；封装形式有DIP-40，PLCC-44，PQFP-44等。 1) 振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余
