51单片机串行通信课程设计

******************实践教学******************XXXXXX大学XXXXXXXX学院XXX年XXXX季学期《XXXXXX课程设计》题目：51单片机双机串行通信设计专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：1摘要通信技术根据传输方式的不同，分为串行通信和并行通信，而单片机在现代通信中非常实用。本次课程设计就是要利用单片机来完成一个系统，实现单片机双机串行通信。通信的结果用数码管进行显示，数码管采用查表方式显示。两个单片机之间采用RS232接口标准进行双机通信。在通信过程中，使用通信协议进行通信，实现两个单片机之间串行异步通信。关键词：51单片机，串行通信，RS-232接口；目录前言............................................................................................................................................................................1第一章基本原理......................................................................................................................................................2第二章系统分析......................................................................................................................................................32.1单片机..........................................................................................................................................................32.2串行通信.....................................................................................................................................................32.3RS-232接口标准.........................................................................................................................................5第三章系统设计及系统调试..................................................................................................................................93.1设计方案.....................................................................................................................................................93.2硬件设计.....................................................................................................................................................93.3软件设计...................................................................................................................................................123.4联合调试...................................................................................................................................................20总结..........................................................................................................................................................................21参考文献..................................................................................................................................................................221前言近年来，在自动化控制和智能仪器仪表中,单片机的应用越来越广泛。虽然MCS单片机内部包含有丰富的硬件资源,但是对于一些复杂的单片机应用系统来说,光靠单个的单片机资源远远不能满足系统要求,通常需要对单片机进行外部扩展。例如扩展I/O口,扩展存储器,扩展定时/计数器等,更有甚者还需要扩展单片机。那么一个应用系统就可能用到了两个或两个以上的单片机,而这些单片机就需要通过互联来实现彼此间的数据通信。MCS单片机具有串行口,利用串行口实现数据通信。根据单片机端口内部的结构特点,这些端口的端口线可以直接相连,从而使两个单片机之间并行通信不用另外的硬件电路设备。设计时,也可以根据不同的使用要求采用不同的并行连接方法。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。目前十分流行的是Keil8051C编译器。它提供了集成开发环境，包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和仿真调试器。利用KeilCuVision编写的程序可直接调用编译器编译，连接后可直接运行。学生结合自己的实际情况，选择适合的方法来完成51单片机与PC机的串口通信。该题目概括了《通信原理》、《单片机原理》等课程的主要知识点，让人们对当代通信技术有一定程度的了解，知道我们是怎么利用单片机来进行串行通信的。2第一章基本原理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计算机端，而且也能实现计算机对单片机的控制。由于其所需电缆线少，接线简单，所以在较远距离传输中，得到了广泛的运用。单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和计算机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，比如计算机的串口是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。利用AT89C51芯片、复位电路、时钟电路、LED数码管等，使A机控制B机的两个LED闪烁，B机控制A机的数码管加一显示。使用DS18B20温度传感器,由B机测量温度后由A机显示.把P1口的高7位与数码管相连，绿灯表示通行方向。P2口与LED显示器相连，用来输出显示的数字。系统的原理框图如下：图1系统原理框图图2原理图AT89C51晶振电路复位电路电源LED显示器LED数码管数码驱动芯片3第二章系统分析2.1单片机单片机是一种集成在电路芯片，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计算机系统。在我国，单片机已经不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。在单片机诞生之前，为了满足工程对象的嵌入式应用要求，只能将通用计算机进行机械加固、电气加固后嵌入到对象系统中构成。由于通用计算机的巨大体积和高成本，无法嵌入到大多数对象体系中。单片机则应嵌入式应用而诞生。单片机的单芯片的微小体积和极低的成本，可广泛的嵌入到玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通讯产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。单片机作为最典型的嵌入式系统，它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。近年来。除了各种类型的工控机，各种以通用微处理器构成的计算机主模板快、以通用处理器为核，片内扩展一些外围功能电路单元构成的嵌入式微处理器，甚至单片形式的PC及等，都实现了嵌入式应用，成为嵌入式系统的庞大家族。作为典型的嵌入式系统的单片机，在我国大规模应用已有十余年历史。在全国高等工科院校中，已普遍开设单片机及相关课程。单片机已成为电子系统中最普遍的应用手段。除了单设课程外，在涉及的许多环节，如课程设计、毕业设计、研究生论文课题中，单片机系统都是最广泛的应用手段。目前，许多单片机教材都Shiite以80C51系列为基础来讲述其原理及应用的。这是因为MCS-51系列单片机奠定了8位单片机的基础，形成了单片机的经典体系结构。单片机是现代计算机、电子技术的新兴领域，无论是单片机本身还是单片机应用系统设计方案都会随着时代不断发生变变化。2.2串行通信在通信领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串行通信。随着计算机网络化和微机分级分布式应用系统的发展，通信的功能越来越重要。而凭借着其改善的信号完整性和传播速度，串行通信总线正在变得越来越普遍。在远程通信和计算机科学中，串行通信是指在计算机总线或其他数据通道上，每次传输一个位元数据，并连续进行以上单次过程的通信方式。与之对应的是并行通信，它在串行端口上通过一次同时传输4若干位元数据的方式进行通信。一位接一位地顺序传送。这样一个字节的数据要分8次由低位到高位按顺序一位位地传送。由此可见，串行通信的特点如下：1、节省传输线，这是显而易见的。尤其是在远程通信时，此特点尤为重要。这也是串行通信的主要优点；2、数据传送效率低。与并行通信比，这也这是显而易见的。这也是串行通信的主要缺点。同步和异步都属于串行数据传送方式，但二者的传送格式有所不同。同步方式的一帧内含有很多数据位，而异步方式一帧内只含有几个数据位。如果要传送一大堆数据，同步方式只给这串数据进行一次外包装（即添加“头帧”、“尾帧”、“校验”帧），而异步方式在传送这串数据时则要对数据的每一个字节分别加以包装（即添加“头”位、“尾”位和校验）。显然在相同的数据传输波特率下，同步方式比异步方式的传送速度快，但同步方式要求收发双方在整个事件传送过程中始终保持严格同步，这将增加硬件上的难度，而异步通信只要求每帧（字节）的传送中短时间保持同步即可，实现起来要容易得多。串行通信被用于长距离通信以及大多数计算机网络，在这些应用场合里，电缆和同步化使并行通信实际应用面临困难。凭借着其改善的信号完整性和传播速度，串行通信总线正在变得越来越普遍，甚至在短程距离的应用中，其优越性已经开始超越并行总线不需要串行化元件等缺点。串行通信的分类：同步