《基于51单片机的上位机通讯系统课程设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于51单片机的上位机通讯系统课程设计说明书（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录摘要11.总体任务21.1设计目的21.2设计内容和要求21.3 设计思路22.设计原理分析32.1上位机通信系统框图32.1.1串行通信工作原理32.2各部分设计原理42.2.1 +5V电源原理及设计42.2.2单片机复位电路工作原理52.2.3单片机晶振电路工作原理62.2.4 RS-232接口电器特性63.硬件电路设计93.1系统硬件总电路构成及原理93.2 主控制部分AT89C52单片机简介103.3其它外围器件174.系统软件程序的简单设计185.课程设计总结32参考文献33 / 文档可自由编辑打印摘要 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来
2、的方便也是不可否定的，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。现代化集中管理需要对现场数据进行统计、分析、制表、打印、绘图、报警等,同时,又要求对现场装置进行实时控制，完成各种规定操作，达到集中管理的目的。加之单片机的计算能力有限，难以进行复杂的数据处理。因此在功能比较复杂的控制系统中，通常以PC机为上位机，单片机为下位机，由单片机完成数据的采集及对装置的控制，而由上位机完成各种复杂的数据处理及对单片机的控制。 本文介绍了一种基于AT89C52单片机与上位机通信系统,并对其工作原理及软、硬件的设计和实现方法进行了详细的阐
3、述。在单片机的输入输出控制中，除直接接上小键盘和LCD显示等方法外，一般都通过串口和上位机PC进行通信，后面一种方法由于PC机拥有强大的数据处理功能以及友好的控制界面并且能实现远程控制所以显得尤为有用。此系统可以由上位机控制，通过串口操作单片机模块实现其相应功能。本次设计就是来完成由上位机通过串口控制来实现，以发光二极管的发光状态模拟开关电路的通断，用上位机的DOS命令对其进行控制。并用LED屏显示程序的传输。关键字 AT89C52单片机；上位机；串口通信；开关电路. 1.总体任务1.1设计目的1) 通过单片机课程设计，熟练掌握汇编语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能
4、力。2) 通过上位机通信系统的设计，了解上位机通信系统的工作原理和简单的程序编写，最终提高我们的逻辑思维能力。1.2设计内容和要求1) 内容：设计一个AT80C52单片机上位机通信系统，由上位机通过串口操作控制单片机模块。2) 要求：以发光二极管的发光状态模拟开关电路的通断，用上位机DOS命令，对发光二极管进行控制。1.3 设计思路1) 熟悉设计原理，熟练掌握 Vision和ISIS Professional软件的应用，了解上位机通信系统的工作过程和工作原理。2) 了解各个硬件的工作原理。3) 绘制电路原理图，编写程序，并进行仿真，DOS命令对其进行控制，基本实现上位机通信系统的功能。2.设计
5、原理分析2.1上位机通信系统框图电源电路AT89C52单片机发光二极管上位机接口复位电路晶振电路LED显示电路 图2.1 基于AT89C52单片机与上位机通信系统框图 2.1.1串行通信工作原理 串行通信是指利用一条传输线将数据一位位的顺序传送。其特点是通信线路简单，利用电话或电报就可实现通信，降低成本，适用于远距离通信，但传输速度较慢。这里需要说明几个概念。1) 波特率：单片机需要根据使用的系统时钟频率(fo )，结合选定的通信波特率， 计算出UART寄存器设置值为1280。 为了保证数据传输的准确性，上位COM口的通信波特率也必须设置成和单片机采用的速率相一致。 2) 数据格式：数据格式采
6、用1位起始位、8位数据位、无奇偶校验位、1位停止位组成，如图所示。STARTD0D1D6D7STOP START启动位 D0D78位数据 STOP停止位 图2.1.1串口通信数据格式 数据位标准的值有5、7和8位，如何设置取决于系统设计时需要传送的信 息。比如，标准的ASCII码是0 127 (7位)，扩展的ASCII码则是0255 (8位)。停止位用于表示单个包的最后一位，典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有 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，并且提供系统校正时钟同步的机会。奇偶校验位在串口通信中仅是
7、一种简单的检错方式，可以不考虑。 2.2各部分设计原理2.2.1 +5V电源原理及设计稳定直流源设计的一般思路是让输入电压先通过电压变压器，再通过整流网络，然后经过滤波网络最后经过稳压网络。以全波整流电路作为整流网络，以极性电容作为滤波网络，采用固定式三端集成稳压电路7805和7905设计制作连续可调的双极型直流稳压电源。如下图所示，220V（幅值311V）50Hz市电经变压器220:25输出两组独立的25V交流，经桥堆整流、大电容滤波后分别经过集成稳压块LM7805C与LM7905C作用得到5V的直流输出。 图2.2.1直流电源系统方框图电源变压器：将电网提供的220V交流电压转换为各种电路
8、设备所需的交流电压。整流电路：利用单向导电器件将交流电转换成脉动直流电路。滤波电路：利用储能元件（电感或电容）把脉动直流电转换成比较平坦的直流电。稳压电路：利用电路的调整作用使输出电压稳定的过程称为稳压。具体电路如下：图2.2.1 5V设计电原理图 输入电容C1、C2用于抑制纹波电压，输出电容C3、C4用于消振，缓冲冲击性负载，保证电路工作稳定。同时由于输出电容C3、C4的存在，容易发生电容放电而损坏稳压器，RV1和RV2是滑动变阻器，可以调节输出的电压。R1和R2是限流电阻，防止线路电流太大。LM7805集成稳压三极管输出电流可达1A，输出电压5V，过热保护，过流保护，输出晶体管SOL保护。
9、2.2.2单片机复位电路工作原理 电容在上接高电平，电阻在下接地，中间为RST。这种复位电路的工作原理是：通电时，电容两端相当于是短路，于是RST引脚上为高电平，然后电源通过电阻对电容充电，RST端电压慢慢下降，降到一定程度，即为低电平，单片机开始正常工作。 首先RST保持两个机器周期以上的高电平时自动复位1) 上电复位：上电瞬间，电容充电电流最大，电容相当于短路，RST端为高电平，自动复位；电容两端的电压达到电源电压时，电容充电电流为零，电容相当于开路，RST端为低电平，程序正常运行。2) 手动复位：首先经过上电复位，当按下按键时，RST直接与VCC相连，为高电平形成复位，同时电解电容被短路
10、放电；按键松开时，VCC对电容充电，充电电流在电阻上，RST依然为高电平，仍然是复位，充电完成后，电容相当于开路，RST为低电平，正常工作。图2.2.2复位电路电原理图2.2.3单片机晶振电路工作原理晶振分为有源晶振和无源晶振两种，其作用是在电路产生震荡电流,发出时钟信号。它是时钟电路中最重要的部件，它的作用是向IC等部件提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。由于制造工艺不断提高，现在晶振的频率偏差、温度稳定性、老化率、密封性等重要技术指标都很好，已不容易出现故障，但在选用时仍可留意一下晶振的质量。图2.2.3晶振电路电原理图2.2.4 RS
11、-232接口电器特性 目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。R S-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。R S-232采用不平衡传输方式，即所谓单端通信，该接口具有使用方便、连线少等优点。RS-232接口主要电气特性如下： 1) RS-232串口通信最远距离为15m。 2) 不带负载时的驱动器输出电平为 -25V +25V 。 3) 接收器输入电压的允许范围为-25V +25V 。 4) RS-232上传送的数字量采用负逻辑,且与地对称。逻辑1：-3V -15V ； 逻辑0: +3V +15V 。 5) 最大负载电容2500pF。 6) 信号有效
12、(接通，ON状态，正电压)为+3V +15V，信号无效(断开，OFF状态，负电压 )为 -3V -15V。由RS-232标准对逻辑电平的定义可知，在发送引脚(TxD )和接收引脚(RxD )上， 对于数据信息：逻辑“1”的电平要低于-3V，逻辑“0”的电平要高于+3V；对于控制信号，接通状态(ON )即信号有效的电平高于+3V，断开状态(OFF )即信号无效的电平低 于 -3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于 -3 +3V之间的电压无意义，低于-15V高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在4(315 )V之间。表2.2.4TTL逻辑电平
13、与RS-232逻辑电平对比关系表电平状态TTLRS-232逻辑电平“1” +2.4V-3 -15V逻辑电平“0” +0.4V+3 +15V 图2.2.4上位机通信与RS-232接口电原理图3.硬件电路设计3.1系统硬件总电路构成及原理实现本设计具体功能，可选用AT80C52单片机及外围器件，实现最小控制通信系统。电源电路为单片机及其他模块提供标准的+5V外界电源，晶振模块为单片机提供时钟标准，使系统各部分能协调工作。复位电路模块为单片机提供复位电路功能，单片机作为主控器，根据输入信号对系统进行相应的控制。9针接口与单片机和上位机的RS-232相连，实现上位机和单片机之间的通信，发光二极管是单片
14、机控制的控制对象，实际应用中，它连接光电隔离器和驱动电路，可以作为电路开关。本次设计还提供LED显示屏，显示程序的传输过程。图3.1单片机上位机通信系统电原理图 本次设计的所需元件清单如表3.1 元件名称型号数量/个用途单片机AT80C521控制核心晶振12MHz1晶振电路电容30pF2电解电容10F/10V1复位电路电阻10K1按键1串口9针1接微机集成芯片MAX2321电平转换电路电解电容1F/10V2发光二极管6控制对象电阻1K6电源+5V/0.5A1提供电源LED1显示程序传输3.2 主控制部分AT89C52单片机简介AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
