1、51 与 PC 用 232 进行串口通信目录目录 .IPC 机与单片机机之间串行通信的系统研究与实现 .II摘要： .IIABSTRACT:.III第 1 章 引言 .11.1 课题背景 .11.2 立题的目的和意义 .11.3 国内外的研究现状和发展趋势 .1第 2 章 系统总体设计 .32.1 系统设计思路 .32.2 系统的组成 .3第 3 章 系统硬件设计 .43.1 两种常用接口方式 .43.1.1 并行接口 .43.1.2 串行接口 .43.2 RS-232 总线标准 .43.3 RS-232C 接口电路 .63.3.1 MAX232 接口电路 .7在系统设计中使用 STC89C5
2、1 单片机作为下位机，与 PC 机进行串口通信。 .83.4.1 89C51 单片机 .83.4.1.1 STC89C51 引脚简单介绍 .93.4.2 单片机与 PC 机串行通信电路设计 .9第 4 章 系统软件设计 .114.1 软、硬件设计关系及界面设计 .114.1.1 设计关系 .114.1.2 界面设计 .114.2 程序框图及流程 .124.3 程序设计 .13第 5 章 仿真调试调试及功能实现 .165.1 软件仿真调试 .165.1.1 Protues 仿真软件简介 .165.2.2 仿真结果分析 .165.2.2.1 PC 界面运行结果 .165.2 功能的实现 .17第
3、6 章 结语 .18参考文献 .19致谢 .2051 与 PC 用 232 进行串口通信摘要：单片微型机技术正在高速发展, 51 单片机便是一种集 CPU，RAM，FLASH ROM，I/O 接口和定时中断系统于一体的微型计算机。而串行通信技术是单片机系统开发中常用的技术之一，串行口也是单片机常规内部集成的功能。微机与单片机串行通信作为一种基本而又灵活方便的通信方式，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。本设计详细介绍了单片机与 PC 机通信的软硬件实现。在硬件设计中，单片机系统与 PC机系统通过 RS-232 串行通信端口进行互连进行通
4、信，在软件设计中，设计 PC 上的串口通信程序，在单片机编程上编写通信程序及数据处理程序。关键词：STC 89C51 单片机，PC 机，串行通信， RS-232 Abstract:Single chip micro computer technology are developing high-speed, 51 single chip microcomputer is a collection of CPU, RAM, FLASH ROM, I/O interface and timing interrupt system, which integrates microcomputer. A
5、nd serial communication technology is one of commonly used technology in the single-chip microcomputer system development, the function of the serial port and single-chip computer routine internal integration. Microcomputer and single chip microcomputer serial communication as a kind of basic and fl
6、exible and convenient way of communication, is widely used in PC with PC or of data exchange between PC and single chip microcomputer, and other industrial control and automatic control.This design detailed introduces the single-chip microcomputer and PC communication software and hardware implement
7、ation. In hardware design, single-chip microcomputer system with PC through RS - 232 serial communication port for interconnection to communicate, in software design, the design of PC serial communication program, communication program written on the microcontroller programming and data processing p
8、rogram.Keywords: STC89C51,PC,serial communication, RS - 232第 1 章 引言1.1 课题背景近年来，随着科学技术的发展，PC 机以其优越的性价比和丰富的软件资源成为计算机应用的主流机种。在工业控制中单片机得到广泛的应用，现代化集中管理需要对现场数据进行统计、分析、制表、打印、绘图、报警等,同时，又要求对现场装置进行实时控制，完成各种规定操作，达到集中管理的目的。由于单片机的计算能力有限，难以进行复杂的数据处理。因此在功能比较复杂的控制系统中，通常以 PC 机为上位机，单片机为下位机，由单片机完成数据的采集及对装置的控制，而由上位机完成各
9、种复杂的数据处理及对单片机的控制，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。1.2 立题的目的和意义现代信息网络技术的一个突出特点，就是使工业控制系统中的所有设备连接成网，从而在一个核心软件管理下工作，形成一个有机的整体。这种整体网络方式在现代工业控制系统具有传统独立控制系统所无法比拟的先进性，不仅能极大地提高工业设备的生产效率，还可以大大提高系统的安全性和可靠性。89C51 单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果。在单片机的输入输出控制中，除直接接上小键盘和 LC
10、D 显示屏等方法外，一般都通过串口 1和上位机 PC 进行通信。这样不仅能够实现远程控制，而且能够利用 PC 机强大的数据处理功能以及友好的控制界面。在一般的利用 PC 机对单片机进行控制的场合，都是采用 Windows作为上位机的平台，其优点是界面友好，编程和操作都比较容易。因此研究 PC机与单片机串行通信具有重要的现实及工业意义。1.3 国内外的研究现状和发展趋势目前 RS-232 是 PC 与通信工业中应用最广泛的一种串行接口 2，其中 EIA代表美国电子工业协会，RS 代表推荐标准，232 是标识号。RS-232 被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准。RS-232 采取
11、不平衡传输方式，即单端通信。单片机之间的串口通信，当传输距离在 1.5-15 米之间时，可以采用 RS-232 通讯协议进行数据传输，基于 RS-232 电气特性的限制，只能实现一点对一点通信。第 2 章 系统总体设计2.1 系统设计思路本设计为一个 51 单片机 3与 PC 串口间通讯系统，实现单片机与 PC 机之间的远程通信。设计分发送和接收两大模块，发送部分通过硬件电路的引用。其中包括 RS-232 接口电路、MAX232 接口电路，引用相应的管脚相连，并将相应的软件程序转入电路中，即可运行。当电路是相对独立时，可直接调速电路参数值，其影响和干扰就小。在满足发射和接收模块的要求后可单独对
12、控制进行调整，程序的编入，接收部分相应的结果即以实现，因此实现了 PC 机对远端单片机的控制。2.2 系统的组成为实现该系统的生成，主要包含两大模块，即单片机模块和通信模块。1、单片机模块单片机模块中主要包括单片机、复位电路、晶振电路、上拉电阻和端口扩展等。端口扩展部分可以通过跳线将单片机的 I/O 口在系统板上的功能释放，并将其连接到扩展上。2、通信模块通信模块中采用 MAX232 作为通信电平转换电路，实现 RS-232 的数据传输，可以直接与 PC 进行通信。第 3 章 系统硬件设计在实现单片机与 PC 机之间通信或单片机与单片机之间远程距离通信时通常采用标准串行总线通讯接口。比如 RS
13、-232C、RS-422、RS485 等。在这些串行总线接口标准中，是在异步串行通信中应用最广的标准总线，它实用于短距离或带调制解调器的通信场合。下面以 RS-232 标准串行总线接口为例，简单介绍单片机与 PC 机之间串行通信的硬件实现过程。3.1 两种常用接口方式3.1.1 并行接口并行接口 4是指 8 位数据同时通过并行线进行传送，这样数据的传输率能得到极大的提高。但在并行传输中，干扰会随线路长度的增加而增加，产生传输错误。因此，并行传输主要应用在近距离数据传输中，如连接打印机端口。并行接口主要使用 36 针接头和 25 针 D 形接头，目前以 25 针 D 形接头为主。3.1.2 串行
14、接口串行口也是计算机的一种标准接口，PC 机一般至少有两个串行口 Com1和 Com2。串行口不同于并行口，它的数据和控制信息是一位接一位在一根传输线上传送的，这样串行口较并行口能够进行远距离传送信息。串行口通常使用 9 针 D 形连接器，有些老式则使用 25 针 D 形连接器。由于 CPU 与接口间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，要由接收移位寄存器把串行方式转换成并行方式，由发送移位寄存器把并行方式转换成串行方式。完成这种转换功能的电路叫做通用异步收发机 UART。3.2 RS-232 总线标准目前 RS-232 是 PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行
15、接口 5。RS-232被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准 6。RS-232 采用不平衡传输方式，收发端的数据信号是相对信号地。RS-232C总线标准定义了 25 个引脚的连接器，各引脚的定义如表 3.1 所示。引脚 定义（助记符） 引脚 定义（助记符）1 保护地（PG） 13 辅助通道允许发送（SCTS）2 发送数据（TXD） 14 辅助通道发送数据（STXD）3 接收数据（RXD） 15 发送时钟（TXC）4 请求发送（RTS） 16 辅助通道接收数据（SRXD）5 清除发送（CTS） 17 接受时钟(RXC)6 数据准备好（DSR） 18 -7 信号地（GND） 19 辅
16、助通道请求发送（SRTS）8 接收线路信号检测（DCD） 20 数据终端准备就绪(DTR)9 - 21 信号质量检测10 - 22 音响指示(RI)11 - 23 数据信号速率选择12 辅助通道接收信号检测（SDCD） 24 发送时钟(TXC)表 3.1 RS-232信号引脚定义表 3.1 中定义的许多信号线是为通信业务联系或控制而设置的，在计算机串口通信中主要是用以下一些信号。数据传输信号：发送数据（TXD） ，接收数据（RXD）调制解调器控制信号：请求发送（RTS） ，清除发送（CTS）地线：保护地（PG） ，信号地（GND）典型的 RS-232 信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送
17、端驱动器输出正电平在 5V15V，负电平在-5V-15V ；在接收数据时，接收器的典型工作电平是 3V12V 和-3V-12V。串口传输数据只要有接收数据针脚和发送数据针脚就能实现，其连接方式如表 3.2 所示。9 针9 针 25 针25 针 9 针25 针2 3 3 2 2 23 2 2 3 3 35 5 7 7 5 7表 3.2 串口通信连接方式3.3 RS-232C 接口电路当 51 单片机与 PC 机通过 RS-232 标准总线串行通信时 7，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。其常用的方法有两种，一种是采用运算放大器、晶体管、光电隔离器等器件组成的电路来实现，另一种是采用专门集成芯片来实现。下面以 MAX232 专门集成芯片为例来介绍接口电路的实现。如图 3.1图 3.1 RS232接口电路图
