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实践教学
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XXXXX大学
XXXX学院
XXX年秋季学期
通信系统综合训练课程设计
题目：51单片机与PC机串行异步通信设计专业班级：
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指导教师：
成绩：
摘要
随着计算机技术的迅速发展及其在各领域的广泛应用,远程控制以及数据采集系统多采用上位机和下位机的主从工作方式,由于串行通信具有高效可靠、价格便宜,遵循统一的标准等特点,因而成为主要的通信手段。
本次设计的任务是给出在分布式控制系统中上位PC机与下位单片机之间进行异步串行通信的解决方案，实现了上位机向多个（最多8个）下位机发送信息以及下位机接收上位机的数据并能够向上位机发送数据的功能。在软件设计中，采用VC++6.0设计PC上的串口通信程序，在单片机编程上采用接近硬件系统的汇编语言编写通信程序及数据处理程序。
关键词：单片机；串行通信；RS-232；异步通信
目录
前言---------------------------------------------- 错误！未定义书签。第1章通信原理与系统组成------------------------- 错误！未定义书签。
1.1 串行异步通信原理-------------------------- 错误！未定义书签。
1.2 系统构成---------------------------------- 错误！未定义书签。第2章系统分析---------------------------------------------------- 6
2.1 系统设计思路----------------------------------------------- 6
2.2 模块组成--------------------------------------------------- 8 第3章硬件电路设计------------------------------------------------ 9
3.1 RS-232接口电路设计----------------------------------------- 9
3.2 MAX232接口电路 -------------------------- 错误！未定义书签。
3.3 51单片机与PC机串行通信电路 ------------------------------ 11 第4章软件设计--------------------------------------------------- 13 心得体会----------------------------------------------------------- 18 参考文献----------------------------------------------------------- 19 致谢-------------------------------------------------------------- 20
前言
随着计算机技术的迅速发展及其在各领域的广泛应用,远程控制以及数据采集系统多采用上位机和下位机的主从工作方式,由于串行通信具有高效可靠、价格便宜,遵循统一的标准等特点,因而成为主要的通信手段。微机的分析处理能力较强,有很好的人机界面和大容量的多种存储方式,所以上位机一般采用微机。而单片机具有价格低,功能强,抗干扰能力好,以及面向控制等特点,所以下位机采用单片机来构成主从式多机工作模式。微机的分析处理能力较强,有很好的人机界面和大容量的多种存储方式,所以上位机一般采用微机。而单片机具有价格低,功能强,抗干扰能力好,以及面向控制等特点,所以下位机采用单片机来构成主从式多机工作模式。因此如何实现PC机与单片机之间的通信具有重要的现实意义。
本次设计的任务是给出在分布式控制系统中上位PC机与下位单片机（AT89C51）之间进行异步串行通信的解决方案，实现了上位机向多个（最多8个）下位机发送信息以及下位机接收上位机的数据并能够向上位机发送数据的功能。要求在实际运行过程中，简单方便，稳定可靠，较好地解决上位机与下位机之间的通信问题。
第1章通信原理与系统组成
1.1 串行异步通信原理
串行通信，是指使用一条数据线，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。计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。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。
串行通信可以分为同步通信和异步通信两类。同步通信是按照软件识别同步字符来实现数据的发送和接收，异步通信是一种利用字符的再同步技术的通信方式。
异步通信所传输的数据格式(串行帧)由1个起始位、7个或8个数据位、1～2个停止位(含1.5个停止位)和1个校验位组成。起始位约定为0;空闲位约定为1。
异步通信实质是指甲乙通信双方采用独立的时钟,每个数据均以起始位开始,停止位结束,起始位触发甲乙双方同步时钟。
每个异步串行帧中的1位彼此严格同步,位周期相同。所谓异步是指发送、接收双方的数据帧与帧之间不要求同步,也不必同步。
同步通信所传输的数据格式(也称同步串帧)是由多个数据帧构成的,每帧有两个同步字符作为起始位以触发同步时钟开始发送或接收数据。空闲位需发送同
步字符。因此,同步是指发送、接收双方的数据帧与帧之间严格同步,而不只是位与位之间严格同步。
异步通信比较灵活,适用于数据的随机发送/接收;而同步通信则是成批数据传送。异步传输一批数据因每个字节均有起始位和停止位控制而使发送/接收速度有所降低,一般适用于每秒50～9600位,而同步传输速度较快,可达每秒80万位。所以本次设计选用串行异步通信。
1.2 系统构成
1. AT89C51单片机
在系统设计中使用AT89C51单片机作为下位机，与PC机进行串口通信。AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能的CMOS8位单片机片，内置4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存储器（RAM），器件采用ATMEL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包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线.
本设计中主要是利用AT89C51的异步通信（UART）模式原理实现单片机与PC机之间的串口通信的。由于CPU与接口间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，要由接收移位寄存器把串行方式转换成并行方式，由发送移位寄存器把并行方式转换成串行方式。
图1.2 51单片机串行接口图
异步模式的帧格式有1位起始位、7位或8位数据位，校验位，1位地址位，1或2位停止位构成。在异步模式下，AT89C51支持两种多机模式：线路空闲多机模式和地址位多机模式。线路空闲模式下，数据块被一段空闲的时间分割。在字符的第一个停止位之后收到10个以上的1，表示检测到线路空闲；如果采用两个停止位，则第二个停止位被认为是空闲周期的第一个信号。在使用地址位多机模式时，字符包含一个附加的位作为地址标识，数据快的第一个字符带有一个置位的地址位，用以表明该字符是一个地址。由于已经设置了控制寄存器中的MM=1，故在本设计中选择了地址位多机模式。
2. RS-232串行接口
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。RS-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。RS-232C总线标准, 是美国电子工业协会(Electronic Industry Association)的推荐标准。
RS-232C标准中的许多信号是为通信业务联系或信息控制而定义的,在计算机串行通信中主要使用如下信号:
①数据传输信号: 发送数据(TXD)、接收数据(RXD)。
②调制解调器控制信号:请求发送(RTS)、清除发送(CTS)、数据通信设备准备就绪(DSR)、数据终端设备准备就绪(DTR)。
③定位信号:接收时钟(RXC)、发送时钟(TXC)。
④信号地和保护地。
第2章系统分析
51单片机是一种集CPU，RAM，FLASH ROM，I/O接口和定时中断系统于一体的微型计算机。只要有外加电源和晶体振荡器就可以独立完成对数字信号的算术运算，逻辑控制，串行通信等功能。当需要处理较复杂数据或需要对多个采集数据进行综合处理以及需要进行集散控制时，单片机的算术运算和逻辑运算能力显的不足，这时往往需要借助计算机系统。将单片机采集的数据通过串行口传给PC机，由PC机高级语言或数据库语言进行处理，或者实现PC机对远程单片机进行控制。
51系列单片机内部的串行口具有通信的功能，该串行口可以作为通信接口，利用该串行口与PC机的高级语言或数据库语言进行整理及统计等复杂处理就能满足实际的应用需要。51单片机的开发除了硬件支持外，同样离不开软件。用汇编语言或C语言等高级语言编写的源程序必须转换为机器码才能被执行。
2.1 系统设计思路
本文要求设计一个51单片机与PC串口间通讯系统，实现单片机与PC机之间的远程通信。设计分发送和接收两大模块，发送部分通过硬件电路的引用。其中包括RS-232接口电路、MAX232接口电路，引用相应的管脚相连，并将相应的软件程序转入电路中，即可运行。当电路是相对独立时，可直接调速电路参数值，其影响和干扰就小。在满足发射和接收模块的要求后可单独对控制进行调整，程序的编入，接收部分相应的结果即以实现，因此实现了PC机对远端单片机的控制。
单片机和PC机之间的通信选用异步串行通信。
串行通信方式从原理上可以分成两种：同步串行I/O和异步串行I/O。
（1）异步通信方式
异步方式实现简单，在微型计算机中大量使用异步串行I/O方式，为了避免连续传送过程中的误差积累，每个字符都要独立地确定起始和结束位，字符和字符间还可能有长度不定的空间时间。
在异步通信方式中，数据或字符是一帧一帧传送的，每一串行帧的格式如图一所示。在帧格式中包含了4个组成部分：起始位，数据位，奇偶位和停止位。
第N个字符（7~12）第N+1个字符
0 0/1 0/1 0/1 0/1 …0/1 0/1 1 1 1 0 0/1
起奇偶停止位空闲
始5~8位数据位校验位
位位
图2.1 异步串行通信的格式
起始位占一位，用逻辑“0”表示字符的开始。起始位后面紧接着是数据位，数据位的个数可以是5位，6位，7位或是8位。在数据位传送过程中，规定地位在前，高位在后。数据位发送完后，接下来的是1位奇偶校验位。奇偶校验用于有限差错检测，通信双方约定一致的奇偶校验方式。停止位在最后，用逻辑值“1”表示一个字符传送的结束。结束位可以是1位，1.5位或是2位。接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕，通信线路上便又恢复逻辑“1”状态，直至下一个字符数据的起始位到来。
异步通信方式每传送一个字符都要附加一些标志信息，因此其传输效率低，一般用于低速通信系统。但由于接收方接收每个字符时都重新同步，故少量的漂移不会造成太大的影响。
（2）同步通信方式
在同步通信中，在数据或字符开始传送前用同步字符来指示，由时钟来实现发送端和接收端同步，当检测到规定的同步字符后，就连续按顺序传送数据。同步字符是一种特定的二进制序列，在传送的数据中不会出现。同步传送格式如图2.2所示：
同步数据……数据CRC1 CRC2
a)单同步格式
同步同步数据……数据 CRC1 CRC2
b)双同步格式
图2.2 同步格式
同步传送方式传输效率高，但是硬件复杂，成本高，一般用于高速率，大容
量的数据通信中。在比较同步通信和异步通信的优缺点之后，我们可以在本次设计中采用异步通信方式。
2.2 模块组成
为实现该系统的生成，主要包含两大模块，即单片机模块和通信模块。
1.单片机模块
单片机模块中主要包括单片机、复位电路、晶振电路、上拉电阻和端口扩展等。端口扩展部分可以通过跳线将单片机的I/O口在系统板上的功能释放，并将其连接到扩展上。
2.通信模块
通信模块中采用MAX232作为通信电平转换电路、实现RS-232的数据传输，可以直接与PC进行通信。
第3章硬件电路设计
3.1 RS-232接口电路设计
由于AT89C51单片机最大工作电压为6V，所以在与PC机进行串口通信的时候需要进行EIA-RS-232逻辑电平转换。EIA-RS-232 是美国电子工业协会（EIA）制定的串口通信协议，“C”表示标准修第几次修改，其信号电平采用负逻辑，逻辑“1”的电平是-5V～－15V，逻辑“0”的电平为+5V～+15V,因为其有2V的噪声容限,故最终限制接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高到-3V 的信号作为逻辑“1”。因此，实际工作时，应保证电平在±(3～15)V之间。
RS-232采用不平衡传输方式，收发端的数据信号是相对信号地。9针串口引脚如表3-1所示。
表3-1 9针串口引脚定义
9针串口（DB9）
针号功能说明缩写
1 数据载波检测DCD
2 接收数据RXD
3 发送数据TXD
4 数据终端准备DTR
5 信号地GND
6 数据设备准备好DSR
7 请求发送RTS
8 清除发送CTS
9 振铃指示DELL
典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在5V~15V，负电平在-5V~-15V；在接收数据时，接收器的典型工作电平是3V~12V和-3V~-12V。
串口传输数据只要有接收数据针脚和发送数据针脚就能实现，其连接方式如表3-2所示。
表3-2 串口通信连接方式
9针—9针
2 3
3 2
5 5
表3-2是对微机标准串行口而言的，还有许多非标准设备则需要根据具体情况而定。
当51单片机与PC机通过RS-232标准总线串行通信时，由于RS-232信号电平与51单片机信号电平不一致，因此，必须进行信号电平转换。其常用的方法有两种，一种是采用运算放大器、晶体管、光电隔离器等器件组成的电路来实现，另一种是采用专门集成芯片来实现。下面以MAX232专门集成芯片为例来介绍接口电路的实现。
图3.1 RS-232接口电路
3.2 MAX232接口电路
MAX232
AT89C51
图3.2 MAX232接口电路
MAX232芯片是MAXIM公司生产的具有两路接收器和驱动器的IC芯片，其内部有一个电源电压变换器，可以将输入+5V的电压变换成RS-232C输出电平所需的+/-12V的电压。在其内部同时也完成TTL信号电平和RS-232信号电平的转换。所以，采用此芯片实现接口电路只需单一的+5V电源就可以。
3.3 51单片机与PC机串行通信电路
图3.3是由芯片MAX232实现51单片机与PC机串行通信的典型接线图。图中外接电解电容C1,C2,C3,C4用于电源电压变换，提高抗干扰能力，它们可以取相同数值电容1.0uF/16V.其值一般为0.1UF.选择任一组电平转换电路实行串行通信，如图中选T1in, R1out分别与51单片机的TXD，RXD 相连，T1out ，R1in 分别与PC机中RS232 接口的RSD ， TSD相连，这种发送与接收的对应关系不能连错，则不能正常工作。
图3.3 用MAX232实现串行通信接口电路
第4章软件设计
鉴于单片机技术比较成熟，且开发过程中可以利用的资源和工具丰富、价格便宜、成本低。故设计用C语言对其编程并烧录到芯片内部，C语言表达和运算能力比较强，且具有很好的可移植性和硬件控制能力，程序可分为发射部分和接收部分。
分布式控制系统中的下位机的每台单片机均有唯一的地址。通信开始时，先由PC机呼叫被叫单片机的地址，单片机在接收到PC机的呼叫后，首先判断是不是自己的地址，如果不是就不予理睬。如果是，则发送呼叫应答信号，并根据上位机的命令进行相应的接收或发送。
串口接收和发送都采用中断方式，设计单片机通信程序时，必须充分发挥单片机的效率，由于单片机多应用于实时性较强的控制场合，因此，应将及时响应和控制对象的动作放在优先考虑的位置，以尽量减少通信等辅助性操作所占用的CPU时间。基于上述考虑，在设计单片机通信程序时，将中断程序分为接收中断服务程序和发送中断服务程序两部分。
1、接收中断服务程序
当有数据收到时，设置一个标志通知主程序有数据到来，当地址位验证无误后，则开始接收数据。对于接收中断，程序处于等待状态，当外面有数据到来时则触发接收，进入接收中断服务程序，当地址验证正确开始后面的数据，中断从“RxBUF1”寄存器里读取数据，将读到的数据放到全局缓冲区里,在接收数据之后设置一个标志“nRev_UART1”来通知主程序，完成后等待下一中断的到来。接收中断服务程序包含了对地址位是否匹配的验证。
2、发送中断服务程序
当主程序有数据要发送时，设置一个中断标志进入中断并发送数据。下面为程序代码：
对于发送中断，程序一般处于禁止等待状态。只有当单片机的发送缓冲区历由数据需要发送，并将发送中断置为允许方式后，发送中断才开始工作。发送时从缓冲区里发送数据，遵守通讯协议：首先发送地址位，然后发送需要传输的数据，最后发送校验以及结束标志。
下面为串口通信程序流程图：
图4.1 接收中断处理
断点保护 读字符到接收缓冲区 是否接收完指定字符 置接收完标志 关闭接收定时器 断点恢复 返回断点 重新设置启动定时器 N Y 接收断点入口
图4.2 发送中断处理
以上两程序可以看出采用中断有很好的结构，只要在中断服务程序里理接收和发送数据，然后与主程序进行数据交换，易实现多任务操作，很好利用单片机资源。
51单片机与PC 机串行异步通信的C 程序 :
#include
#include
unsigned char ch;
bit read_flag= 0 ;
断点保护 发送缓冲区是否为空 发送下一字符 发送缓冲区字符减一 断点恢复 断点返回
发送中断关闭 发送断点入口 Y N
void init_serialcom( void ) //串口通信初始设定
{
SCON = 0x50 ; //UART为模式1，8位数据，允许接收 TMOD |= 0x20 ; //定时器1为模式2,8位自动重装
PCON |= 0x80 ; //SMOD=1;
TH1 = 0xFD ; //Baud:19200 fosc="11".0592MHz
IE |= 0x90 ; //Enable Serial Interrupt
TR1 = 1 ; // timer 1 run
TI=1;
}
//向串口发送一个字符
void send_char_com( unsigned char ch)
{
SBUF=ch;
while (TI== 0);
TI= 0 ;
}
//串口接收中断函数
void serial () interrupt 4 using 3
{
if (RI)
{
RI = 0 ;
ch=SBUF;
read_flag= 1 ; //就置位取数标志
}
}
main()
{
init_serialcom(); //初始化串口
while ( 1 )
{
if (read_flag) //如果取数标志已置位，就将读到的数从串口发出 {
read_flag= 0 ; //取数标志清0
send_char_com(ch);
}
}
}
摘要 热量计在我们生活中最实际的应用应该是民用住宅的暖气计量了而我国现有的按使用面积收费的方式存在着许多不合理的因素。为解决这一问题，本论文介绍了一种新型的热量计，该热量计是基于51系列单片机，主要由流量传感器、温度传感器、单片机三部分组成。本文详细阐述了热量计的硬件和软件设计，并简要介绍了相应的抗干扰措施。 热量计可以精确的对实际热量的耗损进行测量，是实施城市供热体制改革，推行按热量计费的关键设备，对热量计消耗智能计算，以用户实际耗用热量为计量收费依据。如果将热量计作为供暖公司向每一位住户收费的依据和手段，是容易被百姓们所接受和推崇的，而且由于热量与费用直接相关，也加强了住户的节能意识。用热量计进行计量更为科学、合理，既方便用户，又便于管理。 关键词：热量计；单片机；温度传感器；流量传感器 Abstract
Calorimeter in our lives should be the most practical application of measurement of residential heating and use of the area by our existing way of charging, there are many irrational factors. To solve this problem, this paper introduces a new type of calorimeter, the calorimeter is based on the 51 series, mainly by the flow sensor, temperature sensor, microcontroller three parts. This paper describes the calorimeter hardware and software design, and briefly describes the corresponding anti-jamming measures. Calorimeter can accurately on actual measurement of heat loss is to implement the urban heating system, the implementation of key equipment by heat billing for consumption calorimeter intelligent computing to user's actual calorie consumption metering and charging basis. If the calorimeter as heating companies charge to every household basis and means, people who are likely to be accepted and respected, and because of the heat and the costs are directly related, but also strengthened the household energy awareness. Measured with a calorimeter more scientific and reasonable, not only user-friendly, and easy to manage. Keywords: Calorimeter; SingleChip Microcomputer; Temperature sensor; Flow sensors
如何设计单片机常用通信 协议论文
目录 1．自定义数据通信协议 (3) 2．上位机和下位机中的数据发送 (3) 3．下位机中的数据接收和协议解析 (4) 4．上位机中的数据接收和命令处理 (8) 5．总结 (9)
单片机通信协议现在大部分的仪器设备都要求能过通过上位机软件来操作，这样方便调试，利于操作。其中就涉及到通信的过程。在实际制作的几个设备中，笔者总结出了通信程序的通用写法，包括上位机端和下位机端等。 1．自定义数据通信协议 这里所说的数据协议是建立在物理层之上的通信数据包格式。所谓通信的物理层就是指我们通常所用到的RS232、RS485、红外、光纤、无线等等通信方式。在这个层面上， 底层软件提供两个基本的操作函数：发送一个字节数据、接收一个字节数据。所有的数据协议全部建立在这两个操作方法之上。通信中的数据往往以数据包的形式进行传送的，我们把这样的一个数据包称作为一帧数据。类似于网络通信中的TCPIP协议一般，比较可靠的通信协议往往包含有以下几个组成部分：帧头、地址信息、数据类型、数据长度、数据块、校验码、帧尾。 帧头和帧尾用于数据包完整性的判别，通常选择一定长度的固定字节组成，要求是在整个数据链中判别数据包的误码率越低越好。减小固定字节数据的匹配机会，也就是说使帧头和帧尾的特征字节在整个数据链中能够匹配的机会最小。通常有两种做法，一、减小特征字节的匹配几率。二、增加特征字节的长度。通常选取第一种方法的情况是整个数据链路中的数据不具有随即性，数据可预测，可以通过人为选择帧头和帧尾的特征字来避开，从而减小特征字节的匹配几率。使用第二种方法的情况更加通用，适合于数据随即的场合。通过增加特征字节的长度减小匹配几率，虽然不能够完全的避免匹配的情况，但可以使匹配几率大大减小，如果碰到匹配的情况也可以由校验码来进行检测，因此这种情况在绝大多说情况下比较可靠。 地址信息主要用于多机通信中，通过地址信息的不同来识别不同的通信终端。在一对多的通信系统中，可以只包含目的地址信息。同时包含源地址和目的地址则适用于多对多的通信系统。 数据类型、数据长度和数据块是主要的数据部分。数据类型可以标识后面紧接着的是命令还是数据。数据长度用于指示有效数据的个数。 校验码则用来检验数据的完整性和正确性。通常对数据类型、数据长度和数据块三个部分进行相关的运算得到。最简单的做法可是对数据段作累加和，复杂的也可以对数据进行CR C运算等等，可以根据运算速度、容错度等要求来选取。 2．上位机和下位机中的数据发送 物理通信层中提供了两个基本的操作函数，发送一个字节数据则为数据发送的基础。数据 包的发送即把数据包中的左右字节按照顺序一个一个的发送数据而已。当然发送的方
《专业综合实习报告》 专业：电子信息工程 年级：2013级 指导教师： 学生：
目录 一：实验项目名称 二：前言 三：项目内容及要求 四：串口通信原理 五：设计思路 5.1虚拟串口的设置 5.2下位机电路和程序设计 5.3串口通信仿真 六：电路原理框图 七：相关硬件及配套软件 7.1 AT89C51器件简介 7.2 COMPIN简介 7.3 MAX232器件简介 7.4友善串口调试助手 7.5 虚拟串口软件Virtual Serial Port Driver 6.9八：程序设计 九：proteus仿真调试 十：总结 十一：参考文献 一：实验项目名称：
基于51单片机的单片机与PC机通信 二：前言 在国内外，以PC机作为上位机，单片机作为下位机的控制系统中，PC机通常以软件界面进行人机交互，以串行通信方式与单片机进行积极交互，而单片机系统根据被控对象配置相应的前向，后向信息通道，工作时作为主控机测对象，作为被控机接受PC机监督，指挥，定期或受命向上位机提供对象及本身的工作状态信息。 目前，随着集成电路集成度的增加，电子计算机向微型化和超微型化方向发展，微型计算机已成为导弹，智能机器人，人类宇宙和太空和太空奥妙复杂系统不可缺少的智能部件。在一些工业控制中，经常需要以多台单片机作为下位机执行对被控对象的直接控制，以一台PC机为上位机完成复杂的数据处理，组成一种以集中管理、分散控制为特点的集散控制系统。 为了提高系统管理的先进性和安全性，计算机工业自动控制和监测系统越来越多地采用集总分算系统。较为常见的形式是由一台做管理用的上位主计算机（主机）和一台直接参与控制检测的下位机（单片机）构成的主从式系统，主机和从机之间以通讯的方式来协调工作。主机的作用一是要向从机发送各种命令及参数：二是要及时收集、整理和分析从机发回的数据，供进一步的决策和报表。从机被动地接受、执行主机发来的命令，并且根据主机的要求向主机回传相应烦人实时数据，报告其运行状态。 用串行总线技术可以使系统的硬件设计大大简化、系统的体积减小、可靠性提高。同时，系统的更改和扩充极为容易。MCS-51系列单片机，由于内部带有一个可用于异步通讯的全双工的穿行通讯接口，阴齿可以很方便的构成一个主从式系统。 串口是计算机上一种非常通用的设备通讯协议，大多数计算机包容两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通过用的通讯协议，很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时串口通讯协议也可以用于获取远程采集设备数据。所以，深入的理解学习和研究串口通信相关知识是非常必要的。此次毕业设计选题为“PC机与MCS-51单片机的串口通讯”，使用51单片机来实现一个主从式
摘要 本实验是基于PHILIPS AT89C51 单片机所设计的，可以实现键位和数字动态显示的一种频率可调方波发生器。通过键盘键入(10HZ-9999HZ)随机频率，使用七段数码管显示，每一个数码管对应一个键位。单片机对各个键位进行扫描，确定键位的输入，然后数码管显示输入的数值，方波发生器输出以数码管显示的数值为频率的方波。 关键词：单片机七段数码管键盘电路频率可调方波发生器
一、目的和功能 1.1 目的： 设计一种频率范围限定且可调的方波发生器，志在产生特定频率的方波。 1.2功能： 假设键盘是4*4的键盘，当键盘输入范围在10hz-9999hz的数字，单片机控制数码管显示该数值，并把该数值当做方波发生器的输入频率，单片机控制该方波发生器以该数值作为频率显示方波，从而得到我们想要频率的方波。 二、硬件设计 2.1 硬件设计思想 键盘的数字和键位关系固定，通过键盘输入产生频率，通过LED数码管显示出来，每一个数码管对应一个键位。基本设备是基于PHILIPS AT89C51单片机，外围设备采用的是4个七段数码管，PHILIPS A T89C51单片机，1个OSCILLOSCOPE 方波发生器，16个Button，若干电阻，电源电池。 2.2 部分硬件方案论述 2.2.1 七段数码管扫描显示方式的方案比较 方案一：静态显示方式：静态显示方式是指当显示器显示某一字符时，七段数码管的每段发光二极管的位选始终被选中。在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一个8位的输出口进行控制。静态显示主要的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度大，系统运行过程中，在需要更新显示内容时，CPU才去执行显示更新子程序，这样既节约了CPU的时间，又提高了CPU的工作效率。其不足之处是占用硬件资源较多，每个LED数码管需要独占8条输出线。随着显示器位数的增加，需要的I/O口线也将增加。
第七章MCS-51单片机串行接口 第一节串行通信的基本概念 (一)学习要求 1．掌握串行通信的基本概念。 2. 掌握异步通信和同步通信的区别。 （二）内容提要 一：基本概念及分类 串行通信是将数据的各位一位一位地依次传送。适合于计算机之间、计算机与外部设备之间的远距离通信。 串行通信从传输方式分为： 单工方式、半双工方式、全双工方式。 从接收方式来说，串行通信有两种方式： 异步通信方式、同步通信方式。 二：串行口的功能 MCS－51单片机中的异步通信串行接口能方便地与其他计算机或传送信息的外围设备（如串行打印机、CPU终端等）实现双机、多机通信。 串行口有4种工作方式，见表7－1。方式0并不用于通信，而是通过外接移位寄存器芯片实现扩展并行I／O接口的功能。该方式又称为移位寄存器方式。方式1、方式2、方式3都是异步通信方式。方式1是8位异步通信接口。一帧信息由10位组成，其格式见图7－2a。方式1用于双机串行通信。方式2、方式3都是9位异步通信接口、一帧信息中包括9位数据，1位起始位，1位停止位，其格式见图７－2b。方式2、方式3的区别在于波特率不同，方式2、方式3主要用于多机通信，也可用于双机通信。 表7-1 （三）习题与思考题 １、什么是并行通信？什么是串行通信？各有何优缺点？ 答：并行通信指数据的各位同时传输的通信方式，串行通信是指各位数据逐位顺序传输的通信方式。 ２、什么是异步通信？什么是同步通信？各有何优缺点？ ３、什么是波特率？某异步串行通信接口每分钟传送1800个字符，每个字符由11位组成，请计算出传送波特率。 第二节MCS-51串行接口的组成 (一)学习要求
8.用C语言或汇编语言实现串口通信（PC和单片机间） 上位机和下位机的主从工作方式为工业控制及自动控制系统所采用。由于PC 机分析能力强、处理速度更快及单片机使用灵活方便等特点，所以一般都将PC 机作为上位机，单片机作为下位机，二者通过RS-232或者RS-485接收、发送数据和传送指令。单片机可单独处理数据和控制任务，同时也将数据传送给PC机，由PC机对这些数据进行处理或显示 1 硬件电路的设计 MCS-51单片机有一个全双工的串行通讯口UART，利用其RXD和TXD与外界进行通信，其内部有2个物理上完全独立的接收、发送缓冲器SBUF，可同时发送和接收数据。所以单片机和PC机之间可以方便地进行串口通讯。单片机串口有3条引线:TXD(发送数据),RXD(接收数据)和GND(信号地)。因此在通信距离较短时可采用零MODEM方式，简单三连线结构。IBM-PC机有两个标准的RS-232串行口，其电平采用的是EIA电平，而MCS-51单片机的串行通信是由TXD(发送数据)和RXD(接收数据)来进行全双工通信的，它们的电平是TTL电平;为了PC机与MCS-51 机之间能可靠地进行串行通信，需要用电平转换芯片，可以采用MAXIM公司生产的专用芯片MAX232进行转换。电路如图1所示。硬件连接时，可从MAX232中的2路发送器和接收器中任选一路，只要注意发送与接收的引脚对应关系即可。接口电路如图3.5所示。
总体设计按照整体设计思路方案绘制原理图如下所示： 2 系统软件设计 软件设计分上位机软件设计和下位机软件设计。这两部分虽然在不同的机器上编写和运行，但它们要做的工作是对应的:一个发送，另一个接收。为了保证数据通信的可靠性，要制定通信协议，然后各自根据协议分别编制程序。现约定通信协议如下:PC机和单片机都可以发送和接收。上位机和下位机均采用查询方式发送控字符和数据、中断方式接收控制字符和数据。采用RS-232串口异步通信， １上位PC机与下位单片机异步串行通信的通信协议
学校代码:11509 学号:1005073029 Hefei University 毕业设计（论文） BACH ELOR DISSERTATI ON 论文题目：基于MCS51单片机步进电机的控制系统设计与实现学位类别：工学学士 学科专业： 10级自动化2班 作者姓名： 导师姓名： 完成时间： 2014年5月12日
基于MCS51单片机步进电机的控制系统设计与实现 中文摘要 步进电机最早出现在十九世纪初期，经过一段时期的发展步进电机被广泛应用在各个领域，因为其具有良好的控制作用。所以对步进电机控系统进一步的探索有着更为深远的意义。 本设计是基于单片步进电机的控制系统，硬件设计采用STC89C52单片机为控制核心；选取ULN2003作为驱动器提供脉冲频率，驱动步进电机运转；通过键盘的加减速按钮、正反转按钮和停止按钮来控制步进电机的速度、方向和停止，最后通过测试传感器将这几个参数显示在12864液晶显示器上。软件设计采用KEIL软件工具进行C语言编写，通过各个模块端口的定义，编写出了步进电机加减速控制和正反转的程序，最后通过各模块程序调试对硬件电路施行控制。 本设计以经济实用为原则，通过软硬件结合的设计，实现了对步进电机转动速度和方向的有效控制。该系统具有控制性好，设计成本低等优点。 关键字：STC89C52；步进电机；控制系统；测速传感器
Stepper motor control system design and implementation based on MCS51 microcontroller ABSTRACT The stepping motor was invented in the early 1800s, after a long period of development of the stepper motor is widely used in various fields, because it has good control effect. Therefore, the study of the stepper motor control system has a very important significance. This design is stepper motor control system based microcomputer, hardware design uses STC89C52 microcontroller as the control core; select ULN2003 as driver provides pulse frequency drive stepper motor rotation; through acceleration and deceleration button keyboard,forward and reverse button and stop buttons to control the stepper motor speed, direction and stops, Then these several parameters was displayed on the LCD monitor 12864 by the speed sensor. Software design using KEIL software tools for C language, defined each module port, and write a stepper motor control acceleration and deceleration and reversing the process. finally to control the hardware circuit through debugging. The design principle of economical and practical, through combination of software and hardware designed to achieve the effective control of the stepper motor rotation speed and direction. The system has good controllability and low coat. Keywords: STC89C52; stepper motor; control systems; speed sensor
51串口通信协议（新型篇） C51编程:这是网友牛毅编的一个C51串口通讯程序！ //PC读MCU指令结构：(中断方式，ASCII码表示) //帧：帧头标志|帧类型|器件地址|启始地址|长度n|效验和|帧尾标志 //值： 'n' 'y'| 'r' | 0x01 | x | x | x |0x13 0x10 //字节数： 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 //求和： ///////////////////////////////////////////////////////////////////// //公司名称：*** //模块名：protocol.c //创建者：牛毅 //修改者： //功能描述：中断方式：本程序为mcu的串口通讯提供(贞结构)函数接口，包括具体协议部分 //其他说明：只提供对A T89c51具体硬件的可靠访问接口 //版本：1.0 //信息：QQ 75011221 ///////////////////////////////////////////////////////////////////// #include
机电高等专科学校2015-2016学年第1学期通信实训报告 系别：电子通信工程系 班级： xxxxxx 学号： 13xxxxxxxxx ： xxxxxxx 2015年12月
基于51单片机的双机串行通信 摘要：串行通信是单片机的一个重要应用，本次课程设计就是要利用单片机来完成一个系统，实现爽片单片机床航通信，通信的结果使用数码管进行显示，数码管采用查表方式显示，两个单片机之间采用RS-232进行双击通信。在通信过程中，使用通信协议进行通信。 关键字：通信双机 一、总体设计 1设计目的 1.通过设计相关模块充分熟悉51单片机的最小系统的组成和原理； 2.通过软件仿真熟悉keil和proteus的配合使用； 3.通过软件编程熟悉51的C51编程规； 4.通过实际的硬件电路搭设提高实际动手能力。 2.设计要求： 两片单片机之间进行串行通信，A机将0x06发送给B机，在B机的数码管上静态显示1，B机将0~f动态循环发送到A机，并在其数码管上显示。 3.设计方案： 软件部分，通过通信协议进行发送接收，A机先送0x06(B机数码管显示1)给B机（B机静态显示），当从机接收到后，向B机发送代表0-f的数码管编码数组。B收到0x06后就把数码表TAB[16]中的数据送给从机。 二、硬件设计 1.51单片机串行通信功能 计算机与外界的信息交换称为通信，常用的通信方式有两种：并行通信和串行通信。51单片机用4个接口与外界进行数据输入与数据输出就是并行通信，并行通信的特点是传输信号的速度快，但所用的信号线较多，成本高，传输的距离较近。串行通信的特点是只用两条信号线（一条信号线，再加一条地线作为信号回路）即可完成通信，成本低，传输的距离较远。 51单片机的串行接口是一个全双工的接口，它可以作为UART（通用异步接受和发送器）用，也可以作为同步移位寄存器用。51单片机串行接口的结构如下：
C51单片机和电脑串口通信电路图与源码 51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。我们采用了三线制连接串口，也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。这是最简单的连接方法，但是对我们来说已经足够使用了，电路如下图所示，MAX232的第10脚和单片机的11脚连接，第9脚和单片机的10脚连接，第15脚和单片机的20脚连接。 串口通讯的硬件电路如上图所示 在制作电路前我们先来看看要用的MAX232，这里我们不去具体讨论它，只要知道它是TTL和RS232电平相互转换的芯片和基本的引脚接线功能就行了。通常我会用两个小功率晶体管加少量的电路去替换MAX232，可以省一点，效果也不错,下图就是MAX232的基本接线图。
按图7－3加上MAX232就可以了。这大热天的拿烙铁焊焊，还真的是热气迫人来呀：P串口座用DB9的母头，这样就可以用买来的PC串口延长线进行和电脑相连接，也可以直接接到电脑com口上。
为了能够在电脑端看到单片机发出的数据，我们必须借助一个WINDOWS软件进行观察，这里我们利用一个免费的电脑串口调试软件。本串口软件在本网站https://www.doczj.com/doc/952860023.html,可以找到 软件界面如上图，我们先要设置一下串口通讯的参数，将波特率调整为4800，勾选十六进制显示。串口选择为COM1，当然将网站提供的51单片机实验板的串口也要和电脑的COM1连接，将烧写有以下程序的单片机插入单片机实验板的万能插座中，并接通51单片机实验板的电源。
基于MCS51单片机的压力测量 系统的设计与实现 班级； 学号： 姓名： 指导老师：
摘要 以STC-51单片机为核心，应用变阻式应变片测量压力并通过ADC0809的转换，经过单片机处理后在数码管模块显示的智能压力测量系统。是变阻式应变片和51单片机相结合的一个很典型的应用，本系统包括信号采集及转换电路、单片机最小系统、显示模块三个最基本的核心模块。外围扩展了键盘模块、蜂鸣器报警模块，用以调节系统的测量和显示范围。 经试验证明，系统能正常工作且误差在允许误差范围内，符合所有技术指标。 1.方案设计 通过应变片，将机械形变变为电压信号，再通过三级集成放大电路把信号放大，之后，ADC0809把模拟信号转化为数字信号，输入到单片机中，通过按键的控制，将电压的信号输出以数码管的形式显示出来，如果电压信号超出报警上线，蜂鸣
器就发出报警信号。 2.硬件系统设计与分析 （1）应变片与信号放大器的电路分析 应变片运用的是电阻式应变片，原理是吸附在基体材料上的应变电阻随机械性形变而产生电阻变化的现象，即它可以将被测件上的应变变化转化成一种电信号。桥式电路的输入信号是0~10v，经过电路后，输出的电压经过集成运放电路放大后，输入到A/D的In0口，完成信号的输入与传 (2)AD转换分析 A/D转换器是将模拟信号转化为数字信号，start与ale信号接到51到单片机的的p2.6接口，完成信号的输出，而clock接口接到74ls74d的2q接口, D0~D7接到单片机的p1.0~p1.7接口. （3）单片机最小系统分析
单片机的RST是复位接口，刚开始时是低电平，闭合s1开关，接通电源，获得高电平，完成复位。Xtal1与xtal2是晶振电路，为单片机提供工作频率，为12m。P0.0~p0.7接到74hc573的段锁存器，完成数码管的段选择，p2.4~p2,7接到位锁存器，完成数码管的位选择。 （4）按键分析 （5）数码管分析
河南机电高等专科学校2015-2016学年第1学期通信实训报告 系别：电子通信工程系 班级：xxxxxx 学号：13xxxxxxxxx 姓名：xxxxxxx 2015年12月
基于51单片机的双机串行通信 摘要：串行通信是单片机的一个重要应用，本次课程设计就是要利用单片机来完成一个系统，实现爽片单片机床航通信，通信的结果使用数码管进行显示，数码管采用查表方式显示，两个单片机之间采用RS-232进行双击通信。在通信过程中，使用通信协议进行通信。 关键字：通信双机 一、总体设计 1设计目的 1.通过设计相关模块充分熟悉51单片机的最小系统的组成和原理； 2.通过软件仿真熟悉keil和proteus的配合使用； 3.通过软件编程熟悉51的C51编程规范； 4.通过实际的硬件电路搭设提高实际动手能力。 2.设计要求： 两片单片机之间进行串行通信，A机将0x06发送给B机，在B机的数码管上静态显示1，B机将0~f动态循环发送到A机，并在其数码管上显示。 3.设计方案： 软件部分，通过通信协议进行发送接收，A机先送0x06(B机数码管显示1)给B机（B机静态显示），当从机接收到后，向B机发送代表0-f的数码管编码数组。B收到0x06后就把数码表TAB[16]中的数据送给从机。 二、硬件设计
1.51单片机串行通信功能 计算机与外界的信息交换称为通信，常用的通信方式有两种：并行通信和串行通信。51单片机用4个接口与外界进行数据输入与数据输出就是并行通信，并行通信的特点是传输信号的速度快，但所用的信号线较多，成本高，传输的距离较近。串行通信的特点是只用两条信号线（一条信号线，再加一条地线作为信号回路）即可完成通信，成本低，传输的距离较远。 51单片机的串行接口是一个全双工的接口，它可以作为UART（通用异步接受和发送器）用，也可以作为同步移位寄存器用。51单片机串行接口的结构如下： 图1.AT89C51（52） （1）数据缓冲器（SBUF） 接受或发送的数据都要先送到SBUF缓存。有两个，一个缓存，另一个接受，
目录 第1章需求分析 ............................................................................................................................ - 1 - 1.1课题名称 (1) 1.2任务 (1) 1.3要求 (1) 1.4设计思想 (1) 1.5课程设计环境 (1) 1.6设备运行环境 (2) 1.7我在本实验中完成的任务 (2) 第2章概要设计 ............................................................................................................................ - 2 - 2.1程序流程图 (2) 2.2设计方法及原理 (3) 第3章详细设计 ............................................................................................................................ - 3 - 3.1电路原理 (3) 3.1.1STC89C52芯片 ............................................................................................................. - 3 -3.2串口通信协议 (4) 3.3程序设计 (5) 3.3.1主程序模块 .................................................................................................................... - 5 - 3.3.2串口通讯模块 ................................................................................................................ - 6 - 3.3.3控制部分文件 ................................................................................................................ - 8 - 3.3.4公共部分模块 .............................................................................................................. - 11 -3.4电路搭建 (12) 3.4.1电路原理图 .................................................................................................................. - 12 -第4章上位机关键代码分析 ...................................................................................................... - 12 - 4.1打开串口操作 (12) 4.2后台线程处理串口程序 (15) 4.3程序运行界面 (18) 第5章课程设计总结与体会 ...................................................................................................... - 19 -第6章致谢 .................................................................................................................................. - 19 -参考文献........................................................................................................................................... - 19 -
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//****************************************************************// // DHT 使用范例 //单片机 AT89S5 或 STC89C5 RC // 功能 串口发送温湿度数据波特率 9600 //硬件连接 P .0口为通讯口连接DHT ,DHT 地电源和地连接单片机地 电源和地 单片机串口加MAX 3 连接电脑 // 公司 济南联诚创发科技有限公司 //****************************************************************// #include