利用RS-232实现单片机与PC间的串行通信

第1页共24页单片机课程设计说明书利用RS-232实现单片机与PC间的串行通信学生姓名：学号：学院：专业：指导教师：年月第2页共24页中北大学信息商务学院课程设计任务书学年第学期学院：信息商务学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：课程设计题目：利用RS-232实现单片机与PC间的串行通信起迄日期:课程设计地点:电气工程系综合实验室指导教师:系主任：下达任务书日期:日第3页共24页课程设计任务书1．设计目的：本设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、软件程序的设计等，以便使学生掌握有关单片机控制的设计思想和设计方法。为学生今后从事单片机控制系统开发工作打下基础。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：本课程设计的基本要求是使学生全面掌握单片机控制系统设计的基本理论，熟悉掌握MCS－51系列单片机的编程方法，具体要求如下：利用电平转换器件RS-232实现单片机与PC间的串口通信，利用虚拟终端仿真单片机与PC间的串行通信。PC先发送从键盘输入的数据，单片机接收后会发给PC机，双方收发数据是相同的。单片机将收发到的30-39H间的数据转换成0~9显示，其他数据直接显示为字符的ASCII码。3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：1．根据题目要求的指标，通过查阅有关资料，确定系统设计方案，并设计其硬件电路图。2．画出电路原理图，分析主要模块的功能及他们之间的数据传输和控制关系3.用Proteus软件绘制硬件电路图并仿真。4.软件设计包括流程图、用汇编语言对软件进行编译，并能通过调试。第4页共24页课程设计任务书4．主要参考文献：1.孙涵芳.MCS-51/96系列单片机原理及应用（修订版）.北京航空航天大学出版社.19942.李朝青.单片机原理及接口技术（第3版）.北京航空航天大学出版社.20055．设计成果形式及要求：1.电路原理图2.软件流程图和程序清单3.编写课程设计报告。6．工作计划及进度：20166月6日~6月9日查找资料，确定方案6月10日~6月12日设计硬件电路，绘制电路原理图6月13日~6月16日软件设计，并调试通过6月17日~6月18日编写课程设计报告，答辩或成绩考核系主任审查意见：签字：年月日第5页共24页内容提要计算机的发展对通信起了巨大的推动作用，计算机和通信紧密结合构成了灵活多样的通信控制系统，也可以构成强有力的信息处理系统，这样对社会的发展产生了深远的影响。随着电子技术和计算机技术的发展，特别是单片机的发展，使传统的测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面发生了巨大的变化，形成了一种完全突破传统概念的新一代测试仪器——智能仪器。智能仪器是以微处理器为核心的电子仪器，它不仅要求设计者熟悉电子仪器的工作原理，而且还要求其掌握微型计算机硬件和软件的原理。目前，有很多的传统电子仪器已有相应的替代产品，而且还出现不少全新的仪器类型和测试系统体系。单片机（Microcontrollers）又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。在通信方面，单片机得到了广泛运用。在实现计算机与计算机、计算机与外设的串行通讯时，通常采用标准的通讯接口。所谓标准的通讯接口，就是明确定义若干信号线的机械、电器特性，使接口电路标准化、通用化，这样就能方便地把不同的计算机、外设等有机地连接起来，进行串行通讯。RS-232C是由美国电子工业协会（EIA）制定的用于串行通信的标准通信接口，利用它可以很方便地把各种计算机、外围设备、测量仪器等有机地连接起来，进行串行通信。它包括按位传输的电气和机械方面的规定，适用于短距离或带调制解调器的通信场合。RS-232C标准适用于DCE和DTE之间的串行二进制通信，最高的数据速率为19.2Kbit/s，在使用此波特率进行通信时，最大传输距离在20m之内。降低波特率可以增加传输距离。对于RS-232C标准接口的使用是非常灵活的，实际通信中经常采用9针接口进行数据通信。第6页共24页目录1引言.............................................................12课程设计目的与要求...............................................12.1课程设计的目的.................................................12.2课程设计内容和要求.............................................12.3设计工作任务及工作量的要求.....................................22.4设计成果形式及要求.............................................22.5总体方案设计...................................................23认识单片机.......................................................33.1单片机的基本概念...............................................33.2单片机的基本结构...............................................33.3硬件特性.......................................................33.4应用分类......................................................34系统设计内容.....................................................34.1从PROTEUS库中选取元器件及结构框图.............................34.2原理图中用到的部分元器件的功能、原理及引脚说明.................54.2.1串口模型COMPIM及其引脚功能..................................54.2.2MAX232/MAX220：RS-232收发器的功能............................64.2.3RS232(DB9)引脚定义...........................................64.2.4MAX232原理..................................................74.2.5AT89C2051单片机引脚介绍.....................................75硬件设计.........................................................85.1系统各组成部分硬件设计.........................................85.2电路图的原理...................................................85.3原理图中各引脚说明.............................................96软件设计........................................................106.1软件设计流程图................................................106.2源程序设计....................................................107调试和结果分析..................................................12第7页共24页7.1调试结果......................................................127.2实验结果......................................................128课程设计心得体会................................................16参考文献...........................................................17第8页共24页1引言单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比单片机只缺少了I/O设备。由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。单片机可以通过电平转换后和PC机进行串行通信，只要串口设定一致，单片机和PC机就能交换数据。通过Proteus可以对其进行仿真，Proteus中有串口器件，有虚拟终端，可以对PC机单片机串口通信进行仿真。这次课程设计我们设计的是利用RS-232实现单片机与PC间的串行通信。2课程设计目的与要求2.1课程设计的目的本设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、软件程序的设计等，以便使学生掌握有关单片机控制的设计思想和设计方法。为学生今后从事单片机控制系统开发工作打下基础。2.2课程设计内容和要求本课程设计的基本要求是使学生全面掌握单片机控制系统设计的基本理论，熟悉掌握MCS－51系列单片机的编程方法，具体要求如下：利用电平转换器件RS-232实现单片机与PC间的串口通信，利用虚拟终端仿真单片机与PC间的串行通信。PC先发送从键盘输入的数据，单片机接收后会发给PC机，第9页共24页双方收发数据是相同的。单片机将收发到的30-39H间的数据转换成0~9显示，其他数据直接显示为字符的ASCII码。2.3设计工作任务及工作量的要求1.根据题目要求的指标，通过查阅有关资料，确定系统设计方案，并设计其硬件电路图。2.画出电路原理图，分析主要模块的功能及他们之间的数据传输和控制关系。3.用Proteus软件绘制硬件电路图并仿真。4.软件设计包括流程图、用汇编语言对软件进行编译，并能通过调试。2.4设计成果形式及要求：1.电路原理图。2.软件流程图和程序清单。3.编写课程设计报告。2.5总体方案设计在本次设计中，硬件部分，对于一片89C51和PC机，采用RS232进行通信，硬件的连接方法如图1所示。电平转换芯片采用MAX232，传输距离一般不超过15m，传输小于20kbit/s。发送方的数据由串行口TXD段输出，经过电平转换芯片MAX232将TTL电平转换为RS232电平