单片机与PC机串口通讯设计
第一章串口通讯的系统组成与原理
1.1 系统组成及通讯原理
1.1.1 系统构成
一、MSP430F149功能简介：
本设计选用的主要芯片为MSP430F149，该单片机属于德州仪器公司MSP430F14X/16X FLASH 系列。该系列是一组工业级超低功耗的微控制器，运行环境温度为-40～+85 摄氏度工作电压范围 1.8～3.6V，MSP430 单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。由于具有16位RISC（精简指令集）结构，16位寄存器和常数寄存器，MSP430 达到了最大的代码效率。数字控制的振荡器提供快速从所有低功耗模式苏醒到活动模式的能力时间少于6ms。MSP430F149有较高的处理速度，在8MHz 晶体驱动下指令周期为125 ns。另外它带有两个16 位定时器（带看门狗功能）、速度极快的8 通道12 位A/D 转换器(ADC)(带内部参考电压、采样保持和自动扫描功能）、一个内部比较器和两个通用同步/异步发射接收器、48个I/O口(均可独立控制)的微处理器结构。硬件乘法器提高了单片机的性能并使单片机在编码和硬件上可兼容[3]。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。
二、系统构成
1、系统框图
系统构成如图1-1所示，由上位机(即工业控制计算机)、通讯接口和下位机3部分组成。上位机选用的是工控机，智能终端由单片机MSP430F149和外围传感器放大电路等构成（本设计部涉及该部分的设计）。单片机与PC 机之间通信方式为串行异步方式（UART），下位机采用中断方式进行与上位机的数据交换，上位机采用按时查询方式对各串口进行读写操作。单片机MSP430要想与PC 串口连接或者其它带有串口的终端设备连接，接口电路部分必须要进行EIA-RS-232-C 与MSP430 电平和逻辑关系的转换[4]。本设计将采用MAX3221芯片，完成3V～5V 电平与串口电平的双向转换。
图1-1 系统框图
1.1.2 通信原理及协议
一、MSP430的串口通讯模块（USART）
由于本设计解决的是串口通讯问题，所以通信的基本原理是利用MSP430的串口通讯模块（USART）来实现单片机和PC机之间的串口通信。
1、USART的硬件构成：
SP430F169的串行通讯模块（USART）的作用主要是实现对外通信，它可以实现异步通信（UART）和同步通信（SPI）两中通讯功能[5]。图1-2是USART的通讯模块。
由图1-2可以看出USART模块分别由波特率部分，接收部分，发送部分，端口IO部分组成。USART接收部分包括接收寄存器，接收移位寄存器以及控制模块组成，它在接收信息的时候产生一些状态信息，并设置相应的中断标志位。USART的发送部分包括发送寄存器，发送移位寄存器以及控制模块组成，它在发送的时候产生一些状态信息，并可以设置发送中断标志位。USART的波特率产生部分主要包括时钟的选择，波特率的产生以及波特率的调整部分组成，它通过设置波特率寄存器和波特率调整寄存器来获得需要的波特率。USART包含一个控制模块，通过控制模块可以选择相应的工作模式，同时设置相应的管脚，比如对异步和同步工作方式的选择，对奇偶校验位和停止位个数等所有设置都是通过操作该模块的寄存器来实现的。对于不同系列的MSP单片机其USART模块可能有一个也可能有两个，而MSP430F149有两个，分别是USART0和USART1。
图1-2 USART模块组成
2、USART的控制寄存器和工作模式
USART的控制寄存器是其八个寄存器之中的一个，表1-1是其位的格式，
表1-1 控制寄存器
PENV PEV SP CHAR LISTEN SYNC MM SWRST USART的控制寄存器有8个有效控制位，通过对这些控制位的设置可以对工作模式，通信协议，校验位等进行选择。用户对USART的所有操作都是通过操作该寄存器的控制位来完成的[6]。下面是各个位的简单功能描述,知道这些控制位的功能,有助于我们在后面进行硬件连接和软件设计.
PENV：校验使能位。该位为0不允许校验；为1时，允许校验，且在发送时产生校验位，在接收时希望接收到校验位。在地址位多机模式中地址位包括在校验计算中。
PEV：奇偶校验位。为0时，奇校验，为1时进行偶校验。
SP：停止位。接收时停止位只有一个。发送时，该位为0，只有一个停止位；该位为1时，有两个停止位。
CHAR：字符长度位。该位为0表示发送的数据为7位，该位为1时表示发送的数据为8位。
LISTEN：监听使能位。该位为0没有反馈；该位为1，有反馈，发送的数据送到接收器，可以进行自环测试。
SYNC：该位为0时，USART为异步通信（UART）模式；该位为1，USART 为同步通信（SPI）模式。
MM：多机模式选择。当该位为0时，多机模式选择线路空闲多机协议；该位为1时，多机模式选择地址位多机协议。
SWRST：软件复位使能位。也叫控制位。该位影响着其他控制位和状态位的状态，在串行口的使用过程中，这一位比较重要。一次正确的USART模块初始化应该是这样的顺序：先在SWRST=1的情况下设置串口；然后设置SWRST=0；最后如果使用中断，则设置相应的中断使能。该位为0时：USART 模块被允许。该位为1时：如果该位置位，则USART状态机和操作运行标志位都被初使化成复位状态（URXIFG=URXIE=UTXIE=0，UTXIFG=1）；同时所受影响的逻辑位保持在复位状态，直到SWRST位复位。这意味着，当系统复位后，只有对SWRST位复位，USART的功能才能被重新允许；但是接收和发送标志URXE和UTXE不受SWRST控制位的影响。
二、通讯方式
1、异步模式（UART）的选择
MSP430F149单片机支持两种不同的串行协议，异步通信（UART）协议和同步通信（SPI）协议。这两种协议的选择是通过控制寄存器中的SYNC位来决定的[7]。
本设计中主要是利用MSP430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。
MSP430控制寄存器内的信息决定了USART的基本操作，选择异步模式
（UART）需要通过设置SYNC=0来实现；本设计中对于其他控制位的设置还有：设置CHAR=1，选择字符长度为8位；设置SP=0，选择停止位1位；设置PEV=0，选择奇校验；设置MM=1，选择地址位多机模式协议。控制位的选择基本上决定了系统的通信方式和通信格式。
2、UART模块的特点
由于MSP430单片机具有两个片内的UART：串口0和串口1，实现两个串口通信相当容易，只需要设置适当的寄存器就可以使串口工作起来，两个串口都采用中断方式，当接收有数据时，设置一个标志通知主程序有数据到来，当主程序有数局要发送时，设置一个中断标志进入中断发送数据。本设计选用串口1与上位机进行通信。
在异步模式下，接收部分自身实现帧的同步，通信双方只要使用相同的波特率即可。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，MSP430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。
下面是UART通信的一些特点：
（1）、异步通讯模式，包括线路空闲/地址位通信协议。
（2）、有两个单独的移位寄存器，输入/输出移位寄存器。
（3）、传输7位或8位数据，可采用奇偶或无校验。
（4）、可编程实现波特率调整。
（5）、分别发，收单独中断。
（6）、有效地检测到起始位实现从低功耗唤醒。
（7）、状态标志检测错误或者地址位。
三、基本通信协议：
在PC机和多台单片机的通讯中，确定一个明确而合理的通讯协议是关键，包括对数据格式、通讯方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控
制字符定义等问题做出统一规定[6]。由于已经选择了UART的多机通信模式.为了区别不同的分机，必须为每个分机分配一个唯一的地址，此地址唯一区别各单片机。数据格式采用数据包的形式，一次传输一组数据。数据包格式如表1-2所示：
表1-2 数据包格式
起始标志位:1 个字节
分机地址: 1 个字节
命令/ 数据: 1 个字节
数据长度: 1 个字节
数据内容: n 个字节
和检验: 2 个字节
结束标志位: 1 个字节
数据格式中的地址位表示与PC 机通讯的单片机地址。操作命令则表示此次通讯要完成的操作。在单片机发送上位机接收的时候，协议规定命令FFH 为上报数据，此时数据包中的数据长度、数据内容、和检验三个域便填充实际发送数据的个数、数据及和校验；命令F0H - F3H 则表示单片机给PC机的反馈信息，此时数据包中的数据长度、数据内容和检验三个域为空，其中当命令为F0H 表示接收成功，F1H 表示接收失败并要求重发，F2H 表示单片机有数据上报要求，F3H 表示单片机无数据上报要求。操作命令域在PC 机发送单片机接收的时候也有相似的协议规定。
第二章硬件电路设计
2.1 接口电平电路设计
2.1.1 RS-232接口电路设计
一、RS-232电气标准
1、RS-232基本电气要求
由于MSP430最大工作电压为3.6V，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”[8]。因此，实际工作时，应保证电平在±(3～15)V之间。S-232-C最高传输速率为20kb/s，最大直接连接长度为15m。
2、RS-232常用接口
RS-232-C标准接口有25条线：4条数据线、11条控制线、3条定时线、7条备用和未定义线。其中常用的只有9根，它们是：
（1）6条联络控制信号线：
数据装置准备好（Data set ready-DSR)——有效时（ON）状态，表明MODEM处于可以使用的状态。
数据终端准备好(Data set ready-DTR)——有效时（ON）状态，表明数据终端可以使用。
请求发送(Request to send-RTS)——用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（ON状态）。
允许发送（Clear to send-CTS）——用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应信号。该信号有效时，则通知终端开始沿发送数据线TxD发送数据。
接收线信号检出(Received Line detection-RLSD)——用来表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。此线也叫做数据载波检出(Data Carrier
dectection-DCD）线。
振铃指示(Ringing-RI)——该信号有效（ON状态）表示通知终端，已被呼叫。
上述控制信号线何时有效，何时无效的顺序表示了接口信号的传送过程。例如，只有当DSR和DTR都处于有效（ON）状态时，才能在DTE和DCE之间进行传送操作。若DTE要发送数据，则预先将DTR线置成有效(ON)状态，等CTS线上收到有效(ON)状态的回答后，才能在TxD线上发送串行数据。这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有用，因为半双工的通信才能确定DCE已由接收方向改为发送方向，这时线路才能开始发送
（2）2条数据发送与接收线：
发送数据(Transmitted data-TxD)——通过TxD终端将串行数据发送已经发送。
接收数据(Received data-RxD)——通过RxD线终端接收从PC发来的串行数据，(DCE→DTE)。
（3）一条地线
信号地——SG，无方向。
二、接口电路设计
RS-232接口电路连接方式根据需要有三线、六线、八线、两线多种。当通讯速率较低时可以采用三线对接法，按图2-2所示。
图2-1 RS-232电缆连接图
在本设计中采用一块MAX3221芯片把从MSP430中USART过来的信号进行电平转换后输出到PC，把从PC发过来的信号发送给USART，设计中的RS-232接口电路如图2-2所示：
图2-2 RS-232接口电路图
图2-2中DB9为即为我们选用的RS-232连接器——9针串行口，其插针分别对应RS-232-C标准接口9根常用线。其对应关系如表2-1所示[9]。
表2-1 9针串行口插针对应关系表
DB9管脚号插针功能说明标记
1 接收线信号检出DCD
2 接收数据RD
3 发送数据TD
4 数据终端就绪DTR
5 信号地SG
6 数据传输设备就绪DSR
7 请求发送RTS
8 允许发送CTS
9 振铃指示RI
由图2-2以及表2-1可以知道，接收使能EN接地，时钟有效；掉电模式控制脚FORCEOFF始终拉高，即MAX3221始终处在工作状态。USART（本设计中选择UART1）的TXD脚与MAX3221的11脚（DIN）相连，USART的RXD脚与MAX3221的9脚（ROUT）相连；输入DIN的信号转换为RS-232电平后，经MAX3221的13 脚（DOUT）输出到J5（DB9）的2脚（DB9的2脚为串口的RXD脚），接口J5（DB9）的3脚（串口的TXD脚）与MAX3221的8脚（RIN）相连，这样的连接方式已将USART的输出脚TXD（本设计中UART1的P3.6管脚）和输入脚RXD（本设计中UART1的P3.7管脚）连接对调，可以直接通过延长线与PC机相连。
2.2 单片机电路设计
2.2.1 单片机电路设计图
单片机电路比较简单，在与接口电路连接的的基础上，分别采用单片机的一般I/O接口实现与其他电路的连接。由于是多路通信，所以每一路的硬件设计基本相同，下面为单片机部分电路图。
图2-3 单片机部分电路图
由图2-3可以看出，在单片机的时钟设计上与其他的单片机有一定区
别,MSP430F149单片机采用两个时钟输入,一个32KHZ的时钟信号,一个8MHZ的时钟信号,该系统的时钟信号都是采用晶体振荡器实现的.考虑到电源的输入波纹对单片机的影响,在电源的管脚增加一个0.1μF的电容来实现滤波,以减小输入端受到的干扰。另外单片机还有模拟电源的输入端,所以这里需要考虑干扰问题,在该系统中的干扰比较小,因此模拟地和数字地共地，模拟电源输入端增加一个滤波电容以减小干扰[10]。
第三章软件设计
3.1 功能描述
3.1.1 上位机和下位机实现的功能
一、功能描述：
1、上位机功能
(1)向下位机进行呼叫，接着发送字符串，最后发送结束标志
(2)按照一定的时间间隔对串口进行读操作,如果有数据需要接收,则进行数据接收.
2、下位机功能
（1）接收功能：识别上位机发送的地址，如果地址匹配则接收数据,直到结束标志到来,则停止接收。
（2）发送功能：下位机有数据需要发送时，首先向上位机发送本机地址，然后发送数据，最后发送结束标志。
3.2 程序设计
3.2.1 下位机程序设计
一、下位机通讯协议
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。
根据以上要求以及UART通信协议基本内容，可以将下位机通信协议设置如下表：
表3-1 下位机通讯协议格式
地址：取值1—8，即上位机可以呼叫的8个下位机之一，发送时地址位有效。
数据：取值9—127，为ASCⅡ可显示字符。
结束：0。
二、下位机程序流程图
下位机（单片机）程序设计包括初始化设计、串口中断服务设计和主处理程序设计。本例虽然有多个下位机，但他们除了本机地址的设置不同外，其他硬件电路都是相同的，所以各下位机的软件设计也是相同的。按照通信协议的要求可以设计出如图3-1的下位机程序流程。
图3-1 下位机（单片机）主程序流程图
三、初始化设置
初始化设置包括时钟初始化，端口初始化和串口初始化。
1、时钟初始化程序及说明：
#include
#include "UART.h"
void Init_CLK(void)
{
unsigned int i;
BCSCTL1 = 0X00; //将寄存器的内容清零
//XT2震荡器开启
//LFTX1工作在低频模式
//ACLK的分频因子为1
do
{
IFG1&=～OFIFG; // 清除OSCFault标志
for(i=0x20;i>0;i--);
}
while ((IFG1 & OFIFG) == OFIFG); // 如果OSCFault =1 BCSCTL2=0x00; //将寄存器的内容清零
BCSCTL2 += SELM1; //MCLK的时钟源为TX2CLK，分频因子为1
BCSCTL2 += SELS; //SMCLK的时钟源为TX2CLK，分频因子为1
}
由上面的程序可以知道，只要设置BCSCTL1和BCSCTL2寄存器的相应位就可以获得需要的MCLK、SMCLK、和ACLK的时钟信号。
2、端口初始化
void Init_Port(void)
{
//将所有的管脚在初始化的时候设置为输入方式
P3DIR = 0;
//将所有的管脚设置为一般I/O口
P3SEL = 0;
return;
}
上面的初始化程序将P3口初始化为一般的I/O接口。
3、串口初始化
由于串口1（UART1）的管脚号为P3.6和P3.7，端口初始化只是将端口设置为一般的I/O接口。而本设计里需要将P3.6和P3.7作为UART的输出和输入管脚，所以这里需要对其另外初始化。
UART1的初始化程序代码为：、
void Init_UART1(void)
{
U1CTL = 0X00; //将寄存器的内容清零
UCTL1&=～SWRST; //SWRDT复位，UART允许
UCTL1=CHAR+MM; //8位数据位，1位停止位，地址位模式
URCTL1 |=URXWIE；//只有地址字符使URXIFG置位
UBR0_1 = 0X03;
UBR1_1 = 0X00;
UMCTL_1 = 0X4A; //使用32KHz晶振时，波特率为9600bps
U1TCTL=0x10; //选定ACLK（32KHz晶振）为时钟源
ME2 |= UTXE1 + URXE1; //使能UART1的TXD和RXD
IE2 |= URXIE1; //使能UART1的RX中断
IE2 |= UTXIE1; //使能UART1的TX中断
P3SEL |= BIT6; //设置P3.6为UART1的TXD
P3SEL |= BIT7; //设置P3.7为UART1的RXD
P3DIR |= BIT6; //P3.6为输出管脚
return;
}
根据硬件设置的要求，上面的程序设置了串口1的参数，比如8位数据位，1位停止位，地址位多机模式波特率发生器选择ACLK，波特率为9600波特/秒等，将P3.6和P3.7设置为串口1的I/O管脚。
四、串口中断服务程序
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[11]。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2部分。下面为串口通信程序流程图：
图3-2串口通信模块程序流程图
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。下面为接收中断处理程序代码：
interrupt [UART1RX_VECTOR] void UART1_RX_ISR(void)
{
if(URCTL1&URXWIE) //接收为地址方式时等待正确的地址出现
{
if(URBUF_1==ADDRESS) //地址正确，改变接收为数据方式，准备接收{
URCTL1&=～URXWIE；
nRX1_Len_temp = 0;
}
}
else //接收为数据时
{
UART1_RX_BUF[nRX1_Len_temp] = RXBUF1;//数据存入UART1_RX_BUF里
nRX1_Len_temp += 1;
if(UART1_RX_BUF[nRX1_Len_temp ++]== 0) //是否到达停止位{
nRX1_Len = nRX1_Len_temp;
nRev_UART1 = 1; //设置标志来通知主程序
nRX1_Len_temp = 0;
URCTL1 |=URXWIE；//数据收完改变为地址方式
}
}
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“UART1_RX_BUF[ ]”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：
interrupt [UART1TX_VECTOR] void UART1_TX_ISR(void)
{
if(nTX1_Len != 0)
{
nTX1_Flag = 0; // 表示缓冲区里的数据没有发送完
TXBUF1==0x01; //先写入地址字符
TXBUF1 = UART1_TX_BUF[nSend_TX1]; //开始传输数据
nSend_TX1 += 1;
if(nSend_TX1 >= nTX1_Len) //数据是否发送完
{
nSend_TX1 = 0;
nTX1_Len = 0;
nTX1_Flag = 1; //缓冲区里没有数据要发送了
}
}
}
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。在发送中断服务程序里从“UART1_TX_BUF[ ]”全局缓冲区里取出数据给“TXBUF1”寄存器进行发送，发送完后发送中断服务程序等待下一中断的到来。
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。
五、主处理程序
主处理程序包含初始化、设置串口工作方式、对接收到的数据进行处理以及封装需要发送的数据。下面是它的程序代码。
#include
#include "sp3220.h"
//定义串口操作变量
char nRev_UART1; // 串口 1 的接收标志
char UART1_TX_BUF[60]; // 串口 1 的发送缓冲区
char UART1_RX_BUF[60]; // 串口 1 的接收缓冲区
int nTX1_Len;
char nRX1_Len;
char nRX1_Len_temp;
char nTX1_Flag;
int nSend_TX1;
void main(void)
{
int nRes_UART1;
int nRes = 0;
char UART1_RX_Temp[60];
int i;
int n;
WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // 关闭看门狗
_DINT(); // 关闭中断
Init_CLK(); // 初始化时钟
Init_Port(); // 初始化端口
Init_UART1(); // 初始化串口1
_EINT(); // 打开中断
for(;;) // 进入处理循环
{
if(nRev_UART1 == 1) //如果有接收中断
{
nRev_UART1 = 0;
for(i = 0;i < nRX1_Len;i++)
UART1_RX_Temp[i] = UART1_RX_BUF[i]; // 将接收到的数据拷贝到临时缓冲区。
nRes = ProcessCMD(UART1_RX_Temp,nRX1_Len);
switch(nRes)
{
case 1:
UART1_TX_BUF[0] = 'O';
UART1_TX_BUF[1] = 'K';
UART1_TX_BUF[2] = 13;
nTX1_Len = 3;
// 设置中断标志，进入发送中断程序
IFG2 |= UTXIFG1;
nRX1_Len = 0;
break;
case 2:
for(n = 0;n < nRX1_Len;n++)
UART1_TX_BUF[n] = UART1_RX_Temp[n];
UART1_TX_BUF[nRX1_Len] = 'O';
UART1_TX_BUF[nRX1_Len+1] = 'K';
UART1_TX_BUF[nRX1_Len+2] = 13;
nTX1_Len = nRX1_Len + 3;
// 设置中断标志，进入发送中断程序
IFG2 |= UTXIFG1;
nRX1_Len = 0;
break;
case -1:
UART1_TX_BUF[0] = 'E';
UART1_TX_BUF[1] = 'R';
UART1_TX_BUF[2] = 'R';
UART1_TX_BUF[3] = 'O';
UART1_TX_BUF[4] = 'R';
UART1_TX_BUF[5] = 13;
nTX1_Len = 6;
// 设置中断标志，进入发送中断程序
IFG2 |= UTXIFG1;
nRX1_Len = 0;
break;
}
}
}
组态王与单片机多机串口通信的设计方案
组态王与单片机多机串口通信的设计 1 引言 随着工业化要求提高，分布式系统发展以及控制设备与监控设备之间通讯需要，组态软件设计的监控系统逐步普及。现在组态软件繁多，比如KingVieW(组态王>、MCGS、W inCC等。KingView软件基于Microsoft Windows XP，NT／2000操作系统．具有友好的人机操作界面、强大的IO设备端口驱动能力，可与各种PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等实时通讯。由于在检测大量模拟量的工业现场使用PLC与组态软件通讯势必增加产品成本。而单片机接口丰富，与A／D转换模块组合可以完成相同的工作，并且系统可靠、成本低。 2 组态王与单片机的串口通讯方法 目前，组态王与单片机的通信多是通过动态数据交换(DDE>或通过自己开发通讯驱动程序完成。DDE是Windows平台上的一个完整的通信协议，组态王通过该协议与其他应用程序交换数据。但不可靠和非实时。而自己开发通讯驱动程序会带来设计困难，增加系统开发周期，可行性不高。组态王专门提供一种与单片机多机串口通信方法，可满足大多数系统需求。 3 PC机与单片机的硬件接口电路 图1为上位PC机与下位单片机80C51的连接电路。PC机与单片机本身都自带串行通讯接口，但由于在分布式系统中PC机与各单片机的分布不集中，不能利用RS-232通讯传输，只能改用RS-485。RS-485采用差分式传输信号，最大传输距离为1 219 m．最大传输速率为10 Mb／s．对同时出现的两条信号线A、B的干扰有较强的抑制能力。当两条线绞在一起时，被通信各种分布参数耦合过来的干扰信号可平均地分配到这两条线上，因此对RS-485的差分式传输线路而言，用双绞线可获得较强的抗干扰能力。RS-485采用二线与四线平衡传输方式，二线制可实现真正的多点双向通信，但需要在传输线上接电阻(约120 Ω>。
单片机双机之间的串行通信设计
专业方向课程设计报告 题目：单片机双机之间的串行通信设计
单片机双机之间的串行通信设计 一．设计要求： 两片单片机利用串行口进行串行通信：串行通信的波特率可从键盘进行设定，可选的波特率为1200、2400、4800和9600bit/s。 二、方案论证： 方案一：以两片51单片机作为通信部件，以4*4矩阵键盘作为数据输入接口，通过16个不同键值输入不同的信息，按照51单片机的方式3进行串口通信，从机采用中断
方式接收信息并按照通信协议改变波特率或者用I/O口输出、CD4511译码、数码管显示相关数据，整个系统的软件部分采用C语言编写。 方案二：整个系统的硬件设计与方案一样，但是通信方式采用方式一进行通信，主从机之间的访问采用查询方式，数据输出直接由单片机的译码程序输出译码数据，同时软件编写采用汇编语言。 两种方式从设计上来说各有特色，而且两种方式都应该是可行的。方案一中按照方式三通信可以输出九位数据而方式一只能输出八位数据，但就本题的要求来说方式一就可以了。主从机之间的交流采用中断方式是一种高效且保护单片机的选择，但是相比之下本人对查询方式的理解更好一些。数码管的显示若采用CD4511译码则直接输出数据就可以了，但是这样会增加硬件陈本，而且单片机的资源大部分都还闲置着，所以直接编写一段译码程序是比较好的做法。另外在软件编写上,采用C语言在后续设计中对硬件的考虑稍少一些，换言之采用汇编可以使自己对整个通信过程及单片机的部分结构有更清晰地认识所以综合考虑采用方案二。 三、理论设计： 采用AltiumDesigner绘制的原理图（整图）
本系统主要包括五个基本模块：单片机最小系统（包括晶振电路、电源、复位电路及相关设置电路）、4*4矩阵键盘、功能控制电路、数据显示电路、波特率更改指示电路。 本设计的基本思路是通过控制口选择将要实现的功能，然后矩阵键盘输入数据，单片机对数据进行处理（加校验码、设置功能标志位），然后与从机握手，一切就绪之后后就开始发送数据，然后从机对接收数据校验，回发校验结果，主机根据校验结果进行下一步动作，或者重发，或者进入下一 数据的发送过程，然后按照此过程不段循环，直到结束。 晶振电路提供脉冲，加上复位电路，将 EA接入高电电平选择片内程序存储器。 这是一个单片机能够工作的最低设置。
C51单片机和电脑串口通信电路图
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.wendangku.net/doc/2c10593250.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51单片机的串口通讯系统课程设计论文
引言 人类社会已经进入信息化时代，信息社会的发展离不开电子产品的进步。单片机的出现使人类实现利用编程来代替复杂的硬件搭建电路，它靠程序运行，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 单片机应用的主要领域非常广，智能化家用电器、办公自动化设备商业营销设备、工业自动化控制、智能化仪表、智能化通信产品、汽车电子产品、航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域。 单片机应用的意义不仅在于它的广阔围及所带来的经济效益，更重要的意义在于，单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。以前自动控制中的PID调节，现在可以用单片机实现具有智能化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制。这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控技术。随着单片机应用的推广，微控制技术将不断发展完善。 电路的集成化不仅对硬件电路的设计相关，与电路的布局同样相关。印刷版的出现使得电路产品更加规，体积更小。Protel99se是一款专业的绘制电路及印刷版的软件，近年来的不断升级使得其功能更加完善，出现了Altium Designer 、Protel DXP等升级版本。
基于单片机的串口通信模块设计
1 绪论 1.1 研究背景 通信是指不同的独立系统利用线路互相交换数据，它的主要目的是将数据从一端传送到另一端，实现数据的交换。在现代工业控制中，通常采用计算机作为上位机与下层的实时控制与监测设备进行通讯。现场数据必须通过一个数据收集器传给上位机，同样上位机向现场设备发命令也必须通过数据收集器。串行通信因其结构简单、执行速度快、抗干扰能力强等优点，已被广泛应用于数据采集和过程控制等领域。 计算机与外界的信息交换称为通信。基本的通信方式有并行通信和串行通信两种。串行通信是指一条信息额各位数据被逐位按顺序传送的通信方式。串行通信的特点是：数据位传送，按位顺序进行，最少只需要一根传输线即可完成，成本低但传送速度快，串行通信的距离可以从几米到几千米。 随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展，人们已越来越多地采用单片机来对一些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行监测和控制。PC机具有强大的监控和管理能力，而单片机则具有快速及灵和的控制特点，通过PC 机的RS-232串行接口与外部设备进行通信，是许多测控系统中常用的一种通信解决方案。而随着USB接口技术的成熟和使用的普及，由于USB 接口有着 RS-232(DB-9)串口无法比拟的优点，RS-232(DB-9)串口正在逐步地为USB 接口所替代。而在现在的大多数笔记本电脑中，出于节省物理空间和用处不大等原因，RS-232(DB-9)串口已不再设置，这就约束了基于RS-232(DB-9)串口与PC 机联络的单片机设备的使用围。当前USB接口逐步取代RS-232(DB-9)串口已是大势所趋，单片机同计算机的USB通信在实际工作中的应用围也将越来越广。本文所介
汇编语言实现串口通信(PC和单片机间)教学文案
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
单片机与PC机串口通讯设计
第一章串口通讯的系统组成与原理 1.1 系统组成及通讯原理 1.1.1 系统构成 一、MSP430F149功能简介： 本设计选用的主要芯片为MSP430F149，该单片机属于德州仪器公司MSP430F14X/16X FLASH 系列。该系列是一组工业级超低功耗的微控制器，运行环境温度为-40～+85 摄氏度工作电压范围 1.8～3.6V，MSP430 单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。由于具有16位RISC（精简指令集）结构，16位寄存器和常数寄存器，MSP430 达到了最大的代码效率。数字控制的振荡器提供快速从所有低功耗模式苏醒到活动模式的能力时间少于6ms。MSP430F149有较高的处理速度，在8MHz 晶体驱动下指令周期为125 ns。另外它带有两个16 位定时器（带看门狗功能）、速度极快的8 通道12 位A/D 转换器(ADC)(带内部参考电压、采样保持和自动扫描功能）、一个内部比较器和两个通用同步/异步发射接收器、48个I/O口(均可独立控制)的微处理器结构。硬件乘法器提高了单片机的性能并使单片机在编码和硬件上可兼容[3]。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。 二、系统构成 1、系统框图 系统构成如图1-1所示，由上位机(即工业控制计算机)、通讯接口和下位机3部分组成。上位机选用的是工控机，智能终端由单片机MSP430F149和外围传感器放大电路等构成（本设计部涉及该部分的设计）。单片机与PC 机之间通信方式为串行异步方式（UART），下位机采用中断方式进行与上位机的数据交换，上位机采用按时查询方式对各串口进行读写操作。单片机MSP430要想与PC 串口连接或者其它带有串口的终端设备连接，接口电路部分必须要进行EIA-RS-232-C 与MSP430 电平和逻辑关系的转换[4]。本设计将采用MAX3221芯片，完成3V～5V 电平与串口电平的双向转换。
51单片机与PC串口通讯
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 -
基于51单片机的双机串行通信
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：
实验单片机与PC机串口通信
实验单片机与PC机串口通信（C51编程）实验 要求： 1、掌握串行口的控制与状态寄存器SCON 2、掌握特殊功能寄存器PCON 3、掌握串行口的工作方式及其设置 4、掌握串行口的波特率（bondrate）选择 任务： 1、实现PC机发送一个字符给单片机，单片机接收到后即在个位、十位数码管上进行显示，同时将其回发给PC机。要求：单片机收到PC机发来的信号后用串口中断方式处理，而单片机回发给PC机时用查询方式。 采用软件仿真的方式完成，用串口调试助手和KEIL C，或串口调试助手和PROTEUS分别仿真。 需要用到以下软件：KEIL，VSPDXP5（虚拟串口软件），串口调试助手，Proteus。 （1）虚拟串口软件、串口调试助手和KEIL C的联调 首先在KEIL里编译写好的程序。
打开VSPD，界面如下图所示：（注明：这个软件用来进行串口的虚拟实现。在其网站上可以下载，但使用期为2周）。 左边栏最上面的是电脑自带的物理串口。点右边的addpair，可以添加成对的串口。一对串口已经虚拟互联了，如果添加的是COM3、COM4，用COM3发送数据，COM4就可以接收数据，反过来也可以。 接下来的一步很关键。把KEIL和虚拟出来的串口绑定。现在把COM3和KEIL绑定。在KEIL中进入DEBUG模式。在最下面的COMMAND命令行，输入 modecom39600,0,8,1 %分别设置com3的波特率、奇偶校验 位、数据位、停止位 assigncom3
（以上参数设置注意要和所编程序中设置一致！） 打开串口调试助手 可以看到虚拟出来的串口COM3、COM4，选择COM4，设置为波特率9600，无校验位、8位数据位，1位停止位（和COM3、程序里的设置一样）。打开COM4。 现在就可以开始调试串口发送接收程序了。可以通过KEIL发送数据，在串口调试助手中就可以显示出来。也可以通过串口调试助手发送数据，在KEIL中接收。 实验实现PC机发送一个字符给单片机，单片机接收到后将其回发给PC机。在调试助手上（模拟PC）发送数据，单片机收到后将收到的结果回送到调试助手上。 2、以下在Proteus和串口调试助手实现的结果： 将编译好的HEX程序加载到Proteus中，注意这里需要加上串口模块，用来进行串行通信参数的设置。 点击串口，可以对串口进行设置： 用串口调试助手发送数据，即可看到仿真结果。 实验参考程序源文件在exp2-comm文件夹中。
单片机双机之间的串行通信设计
单片机双机之间的串行通 信设计 Prepared on 24 November 2020
专业方向课程设计报告题目：单片机双机之间的串行通信设计单片机双机之间的串行通信设计 一．设计要求： 两片单片机利用串行口进行串行通信：串行通信的波特率可从键盘进行设定，可选的波特率为1200、2400、4800和9600bit/s。 二、方案论证： 方案一：以两片51单片机作为通信部件，以4*4矩阵键盘作为数据输入接口，通过16个不同键值输入不同的信息，按照51单片机的方式3进行串口通信，从机采用中断方式接收信息并按照通信协议改变波特率或者用I/O口输出、CD4511译码、数码管显示相关数据，整个系统的软件部分采用C语言编写。 方案二：整个系统的硬件设计与方案一样，但是通信方式采用方式一进行通信，主从机之间的访问采用查询方式，数据输出直接由单片机的译码程序输出译码数据，同时软件编写采用汇编语言。 两种方式从设计上来说各有特色，而且两种方式都应该是可行的。方案一中按照方式三通信可以输出九位数据而方式一只能输出八位数据，但就本题的要求来说方式一就可以了。主从机之间的交流采用中断方式是一种高效且保护
单片机的选择，但是相比之下本人对查询方式的理解更好一些。数码管的显示若采用CD4511译码则直接输出数据就可以了，但是这样会增加硬件陈本，而且单片机的资源大部分都还闲置着，所以直接编写一段译码程序是比较好的做法。另外在软件编写上,采用C语言在后续设计中对硬件的考虑稍少一些，换言之采用汇编可以使自己对整个通信过程及单片机的部分结构有更清晰地认识所以综合考虑采用方案二。 三、理论设计： 采用AltiumDesigner绘制的原理图（整图） 本系统主要包括五个基本模块：单片机最小系统（包括晶振电路、电源、复位电路及相关设置电路）、4*4矩阵键盘、功能控制电路、数据显示电路、波特率更改指示电路。 本设计的基本思路是通过控制口选择将要实现的功能，然后矩阵键盘输入数据，单片机对数据进行处理（加校验码、设置功能标志位），然后与从机握手，一切就绪之后后就开始发送数据，然后从机对接收数据校验，回发校验结果，主机根据校验结果进行下一步动作，或者重发，或者进入下一数据的发送过程，然后按照此过程不段循环，直到结束。 单片机最小系统：接上电源和地，
基于51单片机串行通信的无线发射极和接收机设计
基于51单片机串行通信的无线发射极和接收机设计---- 1 概述 1.1 课题的目的、背景和意义 最近几年来，由于无线接入技术需求日益增大，以及数据交换业务(如因特 网、电子邮件、数据文件传输等)不断增加，无线通信和无线网络均呈现出指数增 加的趋势。有力的推动力无线通信向高速通信方向发展。然而，工业、农业、车载 电子系统、家用网络、医疗传感器和伺服执行机构等无线通信还未涉足或者刚刚涉 足的领域，这些领域对数据吞吐量的要求很低，功率消耗也比现有标准提供的功率 消耗低。此外，为了促使简单方便的，可以随意使用的无线装置大量涌现，需要在 未来个人活动空间内布置大量的无线接入点，因而低廉的价格将起到关键作用。为 降低元件的价格，以便这些装置批量生产，所以发展了一个关于这种网络的标准方案。Zigbee就是在这一标准下一种新兴的短距离、低功耗、低数据传输的无线网 络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案。 对于这种短距离、低功耗、低数据传输无线技术，它不仅在工业、农业、军 事、环境、医疗等传统领域有着巨大的应用价值，未来应用中还可以涉及人类日常 生活和社会生产活动的所有领域。由于各方面的制约，这种技术的大规模商业应用 还有待时日，但已经显示出了非凡的应用价值，相信随着相关技术的发展和推进， 一定会得到更广泛应用。 1.2国内外无线技术相关现状及Zigbee现状 无线通信从固定方式发展为移动方式，移动通信发展至今大约经历了五个阶段: 第一阶段为20年代初至50年代初，主要用于舰船及军有，采用短波频及电子 管技术，至该阶段末期出现才出现150MHVHF单工汽车公用移动电话系统MTS。
基于51单片机的双机串行通信课程设计 1000110061
基于AT89C51单片机的双机串行通信设计 姓名：杨应伟 学号：100110061 专业：机械设计制造及其制动化 班级：机电二班
前言 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域随着计算机技术的发展及工业自动化水平的提高, 在许多场合采用单机控制已不能满足现场要求,因而必须采用多机控制的形式,而多机控制主要通过多个单片机之间的串行通信实现。串行通信作为单片机之间常用的通信方法之一, 由于其通信编程灵活、硬件简洁并遵循统一的标准, 因此其在工业控制领域得到了广泛的应用。 在测控系统和工程应用中，常遇到多项任务需同时执行的情况，因而主从式多机分布式系统成为现代工业广泛应用的模式。单片机功能强、体积小、价格低廉、开发应用方便，尤其具有全双工串行通讯的特点，在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、家用电器方面都有广泛的应用。同时，IBM－PC机正好补充单片机人机对话和外围设备薄弱的缺陷。各单片机独立完成数据采集处理和控制任务，同时通过通信接口将数据传给PC机，PC机将这些数据进行处理、显示或打印，把各种控制命令传给单片机，以实现集中管理和最优控制。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。在测控系统和工程应用中，常遇到多项任务需同时执行的情况，因而主从式多机分布式系统成为现代工业广泛应用的模式。单片机功能强、体积小、价格低廉、开发应用方便，尤其具有全双工串行通讯的特点，在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、家用电器方面都有广泛的应用。同时，IBM－PC机正好补充单片机人机对话和外围设备薄弱的缺陷。各单片机独立完成数据采集处理和控制任务，同时通过通信接口将数据传给PC机，PC机将这些数据进行处理、显示或打印，把各种控制命令传给单片机，以实现集中管理和最优控制。 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。
51单片机与上位机串口通信程序设计
51单片机与上位机串口通信程序设计 1. 发送：向总线上发命令 2. 接收：从总线接收命令，并分析是地址还是数据。 3. 定时发送：从内存中取数并向主机发送. 经过调试，以上功能基本实现，目前可以通过上位机对单片机进行实时控制。程序如下： //这是一个单片机C51串口接收（中断）和发送例程，可以用来测试51单片机的中断接收 //和查询发送，另外我觉得发送没有必要用中断，因为程序的开销是一样的 #include< reg51.h> #include< stdio.h> #include< string.h> #define INBUF_LEN 4 //数据长度 unsigned char inbuf1[INBUF_LEN]; unsigned char checksum,count3 , flag,temp,ch; bit read_flag=0; sbit cp=P1^1; sbit DIR=P1^2; int i; unsigned int xdata *RAMDATA; /*定义RAM地址指针*/ unsigned char a[6] ={0x11,0x22,0x33,0x44,0x55,0x66} ; void init_serialcomm(void) { SCON=0x50; //在11.0592MHz下，设置串行口波特率为9600，方式1,并允许接收 PCON=0x00; ES=1;
TMOD=0x21; //定时器工作于方式2，自动装载方式TH0=(65536-1000)%256; TL0=(65536-1000)/256; TL1=0xfd; TH1=0xfd; ET0=1; TR0=1; TR1=1; // TI=0; EA=1; // TI=1; RAMDATA=0x1F45; } void serial () interrupt 4 using 3 { if(RI) { RI=0; ch=SBUF; TI=1; //置SBUF空 switch(ch) { case 0x01 :printf("A"); TI=0;break; case 0x02 :printf("B"); TI=0;break; case 0x03 :printf("C"); TI=0;break; case 0x04 :printf("D"); TI=0;break; default :printf("fg"); TI=0;break; } }
基于51单片机的双机串行通信课程设计
基于51单片机的双机串行通信课程设计
基于A789C51单片机的双机串行通信课程设计 一、总体设计 1设计目的 1.通过设计相关模块充分熟悉A789C51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A789C51的CA789C51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.A789C51单片机串行通信功能
图1.AT89CA789C51（52） 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。A789C51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。 A789C51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。A789C51单片机串行接口的结构如下：
（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，用同一直接地址99H,发送时用指令将数据送到SBUF即可启动发送；接收时用指令将SBUF中接收到的数据取出。 （2）串行控制寄存器（PCON） SCON用于串行通信方式的选择，收发控制及状态指示，各位含义如下： SM0,SM1:串行接口工作方式选择位，这两位组合成00，01，10，11对应于工作方式0、1、2、3。串行接口工作方式特点见下表
单片机与PC机串口通信实现正文
毕业设计（论文）课题:单片机与PC机串口通信实现 学生: 孙波系部: 通信工程 班级: 通信1301 学号: 2013120325 指导教师: 童华 装订交卷日期: 2016年x月x日 装订顺序: （1）封面（2）毕业设计（论文）成绩评定记录（3）标题、中文摘要及关键词（4）正文（5）附录（6）参考文献
毕业设计（论文）成绩评定记录表 注：1.此表适用于不参加毕业答辩学生的毕业设计（论文）成绩评定； 2.平时成绩占40%、卷面评阅成绩占60%，在上面的评分表中，可分别按40分、60分来量化评分，二项相加所得总分即为总评成绩，总评成绩请转换为优秀、良好、中等、及格、不及格五等级计分。 教务处制
重庆电子工程职业学院 毕业设计（论文）开题报告 系别通信工程专业通信技术班级通信1301 学生姓名孙波学号2013120325 指导教师童华 一、毕业设计的内容和意义： 目前，随着计算机和微电子技术的高速发展，单片机在国民经济的各个领域的智能化控制中得到了非常广泛的应用。单片机已成为信息处理、物联网络、通信设备、工业控制、家用电器等各个领域不可缺少的智能部件。在一些工业控制中，经常需要以单片机作为下位机执行对被控对象的直接控制，以PC机为上位机完成复杂的数据处理，组成主从式控制系统。 为了提高系统管理的先进性，计算机工业自动控制和监测系统越来越多的采用主从式系统。较为常见的形式是由一台做管理用的上位机计算机（主机）和一台直接参与控制检测的下位机单片机(从机)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。从机被动的接收、执行主机发
基于51单片机的双机串行通信课程设计报告书
基于51单片机的双机串行通信课程设计 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
图1.AT89C51（52） 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： （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，用同一直接地址99H,发送时用指令将数据送到SBUF即可启动发送；接收时用指令将SBUF中接收到的数据取出。 （2）串行控制寄存器（PCON） SCON用于串行通信方式的选择，收发控制及状态指示，各位含义如下： SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0,SM1:串行接口工作方式选择位，这两位组合成00，01，10，11对应于工作方式0、1、2、3。串行接口工作方式特点见下表 SM0 SM1 工作方式功能波特率
单片机课程设计实验单片机间串行通信
《单片机原理及应用》 课程设计报告 课程设计题目：单片机间串行通信原理专业班级：2012级电子信息科学与技术学生姓名：罗滨志 学号：120802010051 成绩： 2014 年12 月27日
目录 摘要 (1) 1 设计任务 (1) 1.1 功能要求 (2) 1.2 总体方案及工作原理 (2) 2 系统硬件设计 (2) 2．1 器件选择 (2) 2.1.1主要器件的型号 (2) 2.1.2 AT89C51 (3) 2.1.3键盘输入电路 (5) 2.1.4晶振电路方案 (6) 2.1.5数码管显示 (6) 2.1.6复位电路方案 (6) 2.2 硬件原理图 (7)
3 系统软件设计 (7) 3.1基本原理 (8) 3.2系统软件设计流程图 (8) 3.3 按键程序设计 (9) 3.3.1串口通信程序设计： (10) 3.3.2 显示程序设计： (10) 3.4软件清单 (10) 3.4．1发送端程序 (10) 3.4．2接收端程序 (9) 4实验步骤 (14) 4.1实验程序调试 (14) 4.1.1发送端程序调试 (14) 4.1.2接收端程序调试 (15) 4.2实验仿真 (16)
5设计总结 (17) 6参考文献： (17)
摘要 单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。而AT89C51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种，本设计是基于MCS51系列单片机中AT89C51所设计的一种具有一个全双工的串行通信口，可以实现单片机与单片机之间点对点串行通信，主从通信以及上，下位机互相通信等。本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89C51作为核心控制器，由单片机与键盘控制数码管的显示，修改设置LED显示由按键开关控制，通过硬件电路制作以及软件程序的编制，设计制作一个简单的单片机间串行通信。 关键词：单片机 AT89C51 串行通信 1 设计任务 单片机间串行通信，是工业自动化、智能终端、通信管理等领域传统且重要的通讯手段。 此次设计单片机串行通信，就是为了了解单片机的工作原理，从而学会制作数字钟。本次课程设计通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《单片机原理与应用及C51程序设计》中所学的理论知识和实验技能，掌握单片机应用系统的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。
单片机与pc串口通信
课程设计报告书课程名称：MCS-51单片机课程设计题目：单片机与PC机之间的通信 姓名：高永强 学号：010700830 学院：电气工程与自动化学院专业：电气工程与自动化 年级：2007级 指导教师：张丽萍
目录 1．引言与系统结构 (2) 2．硬件实现 2.1.AT89C52 (2) 2.2.MAX232芯片 (3) 2.3. 9针串口 (5) 3．虚拟串口调试 (7) 4．Proteus仿真原理图及元件清单 (14) 5．软件设计 (15) 6．主程序代码 (16) 7．心得体会 (18) 8．参考文献 (18)
1.引言与系统结构：利用PC 机配置的异步通信适配器，可以方便的完成 PC 机遇89C52单片机的数据通信。由于89C52单片机输入、输出电平为TTL 电平，而PC 机配置的是RS-232标准串行接口，二者的电器规范不一致，因此采用MXA232单芯片 实现89C52单片机于PC 机的RS-232标准接口通信电路。 如今，在很多场合中，要求单片机不仅能独立完成单机的控制任务，还要能与其他数据控制设备（单片机、PC 机等）进行数据交换。串口通讯对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机的数据传输到电脑端，而且也能实现电脑对单片机的控制，比如可以很直观地把红外遥控器键值的数据码显示在电脑上，可以使编写红外遥控程序时方便不少，起到仿真器的某些功效。 89C52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 。 图 1 系统结构 2.硬件实现： 2.1 ．AT89C52： AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL 公
基于单片机的串行通信发射机设计
设计任务书 一、设计任务 以89C51单片机作为主控芯片，设计串行通信发射机。最终达到以串行工作方式准确无误的发射和显示信号, 能够方便地在单片机与单片机之间，构成一个点对点、一点对多点的无线串行数据传输通道。 二、设计方案及工作原理 设计方案： 这个系统有如下两个部分：硬件电路部分有A/D转换器及接口电路、单片机的接口电路及A/D转换器与单片机的数据线、无线数据发射电路。软件部分是A/D转换器的数据采集部分，用软件对A/D0809转换成的数据进行CRC—8编码，然后将采集到的八位数据和转换好的CRC—8编码作为一帧通过无线发送模块发送出去。 工作原理： 单片机串行通信发射机采用串行工作方式，发射并显示两位数字信息，既显示00-99，使数据能够在不同地方传递。硬件部分主要分两大块，由AT89C51和多个按键组成的控制模块，包括时钟电路、控制信号电路，时钟采用6MHZ 晶振和30pF的电容来组成内部时钟方式，控制信号用手动开关来控制，P1口来控制，P2、P3口产生信号并通过共阳极数码管来显示，软件采用汇编语言来编写，发射程序在通信协议一致的情况下完成数据的发射，同时显示程序对发射的数据加以显示 目录
第一章系统设计要求和解决方案 第二章硬件系统 第三章软件系统 第四章实现的功能 第五章缺点及可能的解决方法 第六章心得体会 附录一参考文献 附录二硬件原理图 附录三程序流程图 第一章系统设计要求和解决方案
设计要求： 电路主要由AT89C51单片机和由多个按键组成的控制模块、时钟电路、显示电路、电平转换电路等部分组成。其主要技术指标： ○1P1 口来控制，通过按键对系统的各部分进行控制 ○2P2、P3 口产生信号并通过共阳极数码管显示。 ○3软件采用汇编语言编写，发射程序在通信协议一致的情况下完成数据的发射，同时，显示程序对发射的数据加以显示。 解决方案： 此设计分为两个部分，硬件部分和软件部分。硬件部分介绍：单片机串行通信发射机电路的设计，单片机AT89C51的功能和其在电路的作用。介绍了AT89C51的管脚结构和每个管脚的作用及各自的连接方法。AT89C51与MCS-51兼容，4K字节可编程闪烁存储器，寿命：1000次可擦，数据保存10年，全静态工作：0HZ-24HZ，三级程序存储器锁定，128*8位内部RAM，32跟可编程I/O线，两个16位定时/计数器，5个中断源，5个可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内震荡和时钟电路，P0和P1可作为串行输入口，P3口因为其管脚有特殊功能，可连接其他电路。例如P3.0RXD作为串行输出口，其中时钟电路采用内时钟工作方式，控制信号采用手动控制。数据的传输方式分为单工、半双工、全双工和多工工作方式；串行通信有两种形式，异步和同步通信。介绍了串行串行口控制寄存器，电源管理寄存器PCON，中断允许寄存器IE，还介绍了数码显示管的工作方式、组成，共阳极和共阴极数码显示管的电路组成，有动态和静态显示两种方式，说明了不同显示方法与单片机的连接。再后来还介绍了硬件的焊接过程，及在焊接时遇到的问题和应该注意的方面。硬件焊接好后的检查电路、不装芯片上电检查及上电装芯片检查。软件部分：在了解电路设计原理后，根据原理和目的画出电路流程图，列出数码显示的断码表，计算波特率，设置串行口，在与接受机设置相同的通信协议的基础上编写显示和发射程序。编写完程序还要进行编译，这就必须会使用编译软件。介绍了编译软件的使用和使用过程中遇到的问题，及在编译后烧入芯片使用的软件PLDA，后来的加电调试，
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