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1、 *大 学本 科 毕 业 论 文科 目：单片机串行通信协议设计 学 院：工学院 专 业：通信工程 年 级：2009级 姓 名：* 指导老师：*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AbstractTh
2、is article describes the development and give a brief history of the 89C51 microcontroller and look forward to their future.Focused on single-chip serial interface technology, pointed out the importance of them and described the principles of its realization. Serial communication in accordance with
3、the principle of combining the design of a serial RS232 serial Communication protocol, Based on the use of assembly language, the preparation of a RS232 serial communication based on the procedures, to achieve a single-chip dual-PC machine communication. Well-tested in hardware, testing showed that
4、the single-chip-PC communications machine based on the design of communication protocols in good condition.Key words:89C51 microcontroller,；principle of serial communication,；RS232 serial port,；serial communication protocol目 录摘 要IAbstractII目 录II绪 论21.单片机概述21.1 单片机的发展历史21.2 单片机的特点21.3单片机的应用214 AT89C5
5、1单片机简介22.单片机的串行接口22.1 基本概念22.2 串行口和控制寄存器23.串行通讯技术及硬件基本组成23.1硬件的基本组成23.2串行通信原理23.3双机通信连接方法24.软件的设计和调整过程24.1 程序流程图24.2 通信协议24.2.1 串行口控制寄存器SCON的设置24.2.2 定时器的初始化设置24.2.3 波特率计算24.3程序演示2总 结2参考文献2致 谢2III绪 论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
6、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。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 Micro Computer),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。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
7、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 Micro Computer),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,因此我们更多时候称其为一个单片形态的微控制器可灵活地组装成各种智能控制装置,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%以上控制线和地线进行连接，数据在数据线上一位一位地进行传输，每一位数据都占据一个固定
8、的时间长度。在计算机系统中，每个字符一般使用一个8位二进制代码表示。在数据通信中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
9、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（19761978）：单片机的探索阶段。以Intel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，“单片机”一词即由此而来。第二阶段（19781982）：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
10、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器发展的阶段。Intel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
11、机，以及小型廉价的专用型单片机。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CMOS化、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。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.集成度高、体积小、有很高的可靠性。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、
12、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I2C（Inter-Integrated Circuit）及SPI(Serial Peripheral Interface)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
13、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，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 M
14、icro Computer),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小于48K字节,片内RAM小于256字节;但可在外部进行扩展,如MCS51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
15、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ROM中不易破坏;常用信号通道均在一个芯片内,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
