单片机与PC机串口通信

课程设计（论文）用纸

摘要

微机与单片机串行通信端口在系统控制的范畴中一直占据着及其重要的地位，它不仅没有因为时代的进步而遭淘汰，反而在规格上越来越完善，应用也越来越广泛。作为一种基本而又灵活方便的通信方式，串口通信被广泛应用于PC与PC或者PC与单片机之间的数据交换以及其他工业控制与自动控制中。本次设计主要解决上位机与下位机之间的通信问题。

关键词：串行通信，单片机，PC机

第一章：绪论

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。

单片机改变了我们生活,纵观我们现在生活的各个领域,从导弹的导航装置,到飞机上各种仪表的控制,从计算机的网络通讯与数据传输,到工业自动化过程的实时控制和数据处理,以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等,这些都离不开单片机, 单片机有着广阔的应用前景。 如今，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。 本次设计的任务是：1）掌握单片机的工作原理与接口设计。2) 完成硬件设计, 包括硬件选择及硬件原理图绘制。3) 完成软件设计,绘制程序流程图。 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

第 1 页

课程设计（论文）用纸

决方案，实现了上位机向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。使得在实际运行过程中，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。

本设计将实现以下功能，即单片机通过串行口向PC发送字符串并且可以接收由PC发送过来的数字。

具体实现结果为：将从单片机键盘上键入的字符显示到PC显示器上，将PC键盘输入的数字（0-9）显示到单片机的数码管上。

第二章：基础知识及介绍

2.1 AT89C51单片机的工作原理

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）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。

该系列单片机在结构上基本相同只是在个别模块和功能上有些区别，图2.1是AT89C51单片机的内部结构框图。它包含了作为微信计算机所必须的基本功

第 2 页

课程设计（论文）用纸

能部件，各功能部件通过片内单一总线连成一个整体，集成在一块芯片上。

图2.1 AT89C51单片机内部结构框图

2.2 单片机串行口与PC机通讯概述

到目前为止，计算机控制系统已逐步从单机控制向多机控制发展并出现了以计算机技术为核心，与数据通讯技术相结合的具有检测、控制和管理等多功能的计算机网络，即我们所说的“集中分布式测控系统”。

我们都知道，基本原理PC机与单片机之间一般采用2种通信方式：1）并行通信和串行通信，见（图2.2；图2.3），其中，串行通信是将数据一位一位地按顺序传送。并行通信虽然传输效率高，由于所需硬件设备复杂，不适于长距离通信，所以一般只适用于要求实时性强，传送速率较高的控制系统中，实用面较窄；相比之下，串行通信简单易实现，传输距离较长，所以已被广泛应用于各种工控系统中。串行通信分为同步通信和异步通信2种方式。

第 3 页

课程设计（论文）用纸

同步通信是指通过在每个数据块开始时的同步字符来实现收／发双方同步的一种数据传输方法，常用于信息量大，速度要求高的场合；异步通信则规定了标准的字符数据传输格式，即每一帧信息由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。由于有冗余位，所以传送效率不高，常用于信息量不大，速度较低的场合。在计算机测控系统中，由于串行接口的标准化，一般采用异步串行通信方式，以提高其通用性。由于各种接口的机械和电器特性有所差异，串行通信分为近程通信和远程通信。2 接口电路的设计2．1 近程通信目前，PC机是利用异步通讯控制器来实现串行通讯的，其核心是8250通讯芯片加上一些收发逻辑电路。接口标准大多是RS232标准，其通讯距离小于15 m，传输速率小于20 kb／s。RS232标准是按负逻辑定义的，他的“1”电平在－5～－15 V之间，“0”电平在＋5～＋15 V之间。由于PC机使用的是TTL电平信号，因此数据输出时必须把TTL电平信号转换成驱动器MC1488和接收器MC1489，其作用除了电平转换外，还实现正负逻辑电平转换。

图2.2 并行通信 图2.3 串行通信

第 4 页

课程设计（论文）用纸

第三章：硬件设计

3.1 整体设计思路及原理

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。本设计采用专门集成芯片MAX232来实现51单片机与RS-232的接口电路。

此外，单片机工作必须使用到晶振电路和复位电路。晶振电路是给单片机提供时钟信号，复位电路给单片机提供复位功能，它的作用是使单片机的程序计数器清零。

因此，基于protuse的AT89C51单片机与PC串口通信电路主要由51单片机外围电路（晶振电路、复位电路、外部中断）、电平转换电路MAX232、RS232接口、LED数码显 示管及虚拟终端组成。硬件电路整体框图如图3.1所示：

第 5 页

百度搜索“yundocx”或“云文档网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，云文档网，提供经典教育范文单片机与PC机串口通信在线全文阅读。