单片机与PC机串行通信的毕业论文设计

安徽矿业职业技术学院2015届毕业设计（论文）第1页，共33页毕业课题（设计）题目单片机与PC串行通信设计指导教师陈玉宝院系自动化与信息工程系班级电气自动化1201学号125802020120姓名吴科良二〇一五年六月二日安徽矿业职业技术学院安徽矿业职业技术学院2015届毕业设计（论文）第2页，共33页安徽矿业职业技术学院毕业课题（设计）任务书（2012届）题目单片机与PC串行通信设计指导教师陈玉宝院系自动化与信息工程系专业电气自动化专业班级电气自动化1201学号125802020120姓名吴科良2014年10月1日至2015年6月3日论文（设计）方向：安徽矿业职业技术学院2015届毕业设计（论文）第3页，共33页一、主要参考资料王福瑞．单片微机测控系统设计大全[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1998．06李华．MCS一51系列单片机实用接口技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1993．07李朝青．PC机与单片机&DSP数据通信技术选编(1)[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2003．12刘金伍．单片机应用与实践[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1995．08二、课题的内容和任务要求：主要内容：该设计主要采用了AT89C51单片机与PC机的控制系统的基本知识，来完成单片机与PC机的串行通信原理。任务要求：具体可实现由AT89C51单片机发送数据（由LCD显示），PC做接收且屏幕显示；也可由PC发送数据，由8051接收并显示至LCD三、毕业论文（设计）进度安排：安徽矿业职业技术学院2015届毕业设计（论文）第4页，共33页起讫日期工作内容备注10．1-10.20查阅资料，完成开题报告10.25-11.20调查并完成毕业设计课题设计任务前期检查11.22-12.30熟悉系统软件的环境1.1-1.20控制平台的建立，分析和实验及程序调试2.1-5.22与同学讨论并请教专业人员中期检查6.1-6.3完成毕业设计请指导老师点评学生（签名）：年月日指导教师（签名）：年月日系毕业设计（论文）工作指导小组意见：组长（签名）年月日系毕业论文工作领导小组审核意见：主管领导（签名）年月日注：1.指导教师填写，任务下达人为指导教师，指导教师和接受任务的学生均应签字。2.此任务书最迟必须在学生毕业设计（论文）开始前下达给学生。安徽矿业职业技术学院2015届毕业设计（论文）第5页，共33页安徽矿业职业技术学院毕业课题（设计）开题报告（2012届）题目单片机与PC串行通信设计指导教师陈玉宝院系自动化与信息工程系班级电气自动化1201学号125802020120姓名吴科良二〇一五年六月二日一、选题的意义安徽矿业职业技术学院2015届毕业设计（论文）第6页，共33页目前，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，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。二、研究的主要内容，拟解决的主要问题（阐述的主要观点）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。提高工作的效率。三、毕业论文（设计）思路系统结构图四、毕业论文（设计）提纲1、总体设计方案2、器件原理3、控制系统设计原则和设计步骤/4、结论与结果五、主要参考文献单片机键盘LCD串行通信电平转换接口PC发声电路安徽矿业职业技术学院2015届毕业设计（论文）第7页，共33页[1]王福瑞．单片微机测控系统设计大全[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1998．06[2]李华．MCS一51系列单片机实用接口技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1993．07[3]李朝青．PC机与单片机&DSP数据通信技术选编(1)[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2003．12[4]刘金伍．单片机应用与实践[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1995．08[5]刘大茂．智能仪器：单片机应用系统设计[M]．北京：机械工业出版社，1998．04[6]万福君，潘松峰．单片微机原理系统设计与应用[M]．合肥：中国科学技术大学出版社，2001．01[7][美]安格斯生．串行端口大全[M]．精英科技译．北京：中国电力出版社，2001．01安徽矿业职业技术学院2015届毕业设计（论文）第8页，共33页指导教师意见：签名：年月日系毕业设计（论文）工作指导小组意见：签名：年月日系毕业设计（论文）工作领导小组意见：签名：年月日摘要安徽矿业职业技术学院2015届毕业设计（论文）第9页，共33页AT89C51是一款高性能的8位单片微型计算机，它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度NVRAMUII(易失性随机存储器)技术，片内带有一个4KB的FLASHFPROM(可擦除、可编程只读存储器)，作为INTEL8051的换代产品，其输出引脚和指令系统与MCS一51完全兼容。由于AT89C51单片机具有集成度高、面向控制、系统结构简单、价格便宜等诸多优点，因而在智能化仪器仪表、数据采集、数据测量等方面有着广泛的应用。但是，实际应用中单片机在数据处理能力、人机交互等方面往往不能满足要求，因而通常用PC来弥补单片机的这些不足。例如，在工程应用中，常常由一台PC机和一台单片机构成主从式计算机测控系统。在这样的系统中，以单片机为核心的智能测控仪表(从机)作为现场测控设备，完成数据的采集、处理和控制各种任务，同时将数据传给PC机(主机)，PC机将这些数据加工处理后，进行显示、打印报表等，PC机也可以将各种控制命令传送给单片机，干预单片机系统的运行，从而发挥PC机的优势。随着单片机和微机技术的不断发展，特别是网络技术在测控领域的广泛应用，由PC机和多台单片机构成的多机网络测控系统已成为单片机技术发展的一个方向。它结合了单片机在实时数据采集和微机对图形处理、显示的优点。同时，windows环境下后台微机在数据库管理上具有明显的优势。二者结合，使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制，而形成了向以网络为核心的分布式多点系统发展的趋势。关键词：LEDPC单片机AT89C51串行通信串行口目录安徽矿业职业技术学院2015届毕业设计（论文）第10页，共33页1、本文的设计目标...............................................111.1总体方案设计……………………………………………………………112、硬件电路设计..................................................112.1单片机AT89C51…………………………………………………………122.2LCM1601原理……………………………………………………………172.34×4行列式扫描键盘……………………………………………………182.4音频功率放大器件LM386………………………………………………182.5RS-232电平转换器件Max232…………………………………………183部分器件的原理分析……………………………………………………………193.1键盘扫描的工作原理…………………………………………………193.2按键发声原理…………………………………………………………204单片机软件设计…………………………………………………………………214.1CM1601软件子程序设计………………………………………………………214.2串口通信子程序设计…………………………………………………………224.3键盘扫描子程序设计…………………………………………………………264.4按键发声子程序的设计………………………………………………………275软硬件调试及结果………………………………………………………………295.1软件仿真………………………………………………………………………295.2调试……………………………………………………………………………295.3结果……………………………………………………………………………296、结论………………………………………………………………………………30参考文献………………………………………………………………………………31致谢……………………………………………………………………………………32安徽矿业职业技术学院2015届毕业设计（论文）第11页，共33页1、本文的设计目标本设计是基于MSP430F149和PC机串口通讯。在硬件上要想与PC串口或者其它带有串口的终端设备相连接，必须要进行EIA-RS-232-C与MSP430电平和逻辑关系的转换，本设计采用MAX3232芯片，完成3V～5V电平与串口电平的双向转换；本设计依据MSP430F149的串行通信模块的构成，利用其异步通信模式的特点，按照位寻址的方式设计的通信协议1．1总体方案设计硬件由单片机89C51、11.059M晶振，30PF电容、22uf/25V电容、10uf/25V电容10K电阻、LCM1601、4×4键盘、LM386、蜂鸣器、按键、Max232组成。具体可实现由AT89C51键盘（P1）发送数据（由LCD显示），PC做接收且屏幕显示该值；也可由PC键盘发送数据，由8051接收并显示至LCD。系统结构如图1-1所示。图1-1系统结构图LCD：系统显示界面采用LCM1601，一行16字符的液晶显示模块，显示AT89C51接收或PC发来的数据。键盘：输入按键采用4行4列非编码矩阵键盘，配合液晶界面用于和PC机通信。发声电路：发声电路采用LM386作为音频放大电路，在有按键按下的时候会发出相应的按键音。串行通信电平转换接口：AT89C51与PC间的串行数据通信采用的是最简单的TxD，RxD，GND三线制连接，从单片机TX和RX端CMOS电平到PC的标准RS-232电平的转换器件选用Maxim的Max232。2硬件电路设计总电路图见附录C。2.1单片机AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能单片机键盘LCD串行通信电平转换接口PC发声电路安徽矿业职业技术学院2015届毕业设计（论文）第12页，共33页8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51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。AT89C51的管脚图如图2-1所示。图2-1AT89C51的管脚图主要特性：·与MCS-51兼容·4K字节可编程闪烁存储器·寿命：1000写/擦循环·数据保留时间：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可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被