【正文】 鄭金奎 MCS_51 單片機(jī)主從式多機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)通訊的實(shí)現(xiàn) .西南自動(dòng)化研究所， 1998 年第 3 期 [2] 陳永真 .全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽試題精解選 .北京：電子工業(yè)出版社， [3] 張傳新 徐少杰 PC 機(jī)與 MCS_51 單片機(jī)主從多機(jī)通信控制程序的研究 .伊圖里河分 局研究所，鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用第 5 卷第 2 期 . 學(xué)生 ___________ 指導(dǎo)教師 ___________ 系主任 ___________ 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 I 基于串口通信的字符顯示終端的設(shè)計(jì) 摘 要 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是單片微型機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們已越來越多地采用單片機(jī)來對(duì)一 些工業(yè)控制系統(tǒng)中如溫度、流量和壓力等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制。 2. 4 周 根據(jù)要求，消化資料，確定思路和總體技術(shù)方案，學(xué)習(xí) Protel 軟件 ,提供初稿審核，編寫開題報(bào)告。 設(shè)計(jì) 論文 At89s52單片機(jī) Lcd 1602 顯示 計(jì)算機(jī)終端 按鍵 MAX232 電平轉(zhuǎn)換電路 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 三 、 預(yù)期達(dá)到的成果 （ 1）運(yùn)行于計(jì)算機(jī)上的程序可通過動(dòng)態(tài)鏈接文件對(duì)單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問和傳送； （ 2）單片機(jī)機(jī)串行通信模塊具有通用性和可移植性，可以通過簡(jiǎn)單的設(shè)置和改變而嵌入到其 它數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中； （ 3）串行通信協(xié)議具有穩(wěn)定性、通用性和可實(shí)現(xiàn)性。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 題 目 基于 串口通信的字符終端的設(shè)計(jì) 系別名稱 電子信息工程 0 專業(yè)名稱 電子信息工程 0 學(xué)生姓名 ****** 班 級(jí) 122902 學(xué) 號(hào) ****** 指導(dǎo)教師 **** 畢業(yè)時(shí)間 2020 年 6 月 0 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 畢業(yè) 任務(wù)書 一、題目 基于串口通信的字符顯示終端的設(shè)計(jì) 二、 基本內(nèi)容及 重點(diǎn) （ 1）查閱串行通信相關(guān)方面的資料，掌握關(guān)于串行通信的軟、硬件設(shè)計(jì)； （ 2）制定出適用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的，通用的，易于實(shí)現(xiàn)的串行通信協(xié)議； （ 3）根據(jù)制定的通信協(xié)議，設(shè)計(jì)出下位機(jī)串行通信模塊； （ 4）根據(jù)制定的通信協(xié)議，利用編程語言設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件； （ 5）通過設(shè)計(jì)一個(gè)可視化界面來對(duì)單片機(jī)程序和動(dòng) 態(tài)鏈接庫(kù)文件進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證，并進(jìn)行改善； （ 6）資料的整理以及各種說明文檔的撰寫。 四、存在的問題及擬采取的解決措施 不能正常通信，可能存在的問題？ 電路焊接錯(cuò)誤 程序編寫不正確，如：中斷未開啟。 3. 513 周 根據(jù)第二階段的設(shè)計(jì)，進(jìn)入具體實(shí)施階段，進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)，和軟件設(shè)計(jì)。 51單片機(jī)是一種集 CPU， RAM， FLASH ROM， I/O 接口和定時(shí)中斷系統(tǒng)于一體的微型計(jì)算機(jī)。將單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)通過串行口傳給 PC 機(jī)，由 PC 機(jī)高級(jí)語言或數(shù)據(jù)庫(kù)語言進(jìn)行處理，或者實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)對(duì)遠(yuǎn)程單片機(jī)進(jìn)行控制。 在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同 的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是單片微型機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們已越來越多地采用單片機(jī)來對(duì)一些工業(yè)控制系統(tǒng)中如溫度、流量和壓力等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制。 1， 第一代：?jiǎn)纹瑱C(jī)探索階段。 3， 第三代：微控制形成階段。 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)可歸為以下 8 個(gè)方面。 可刷新的 FLASHROM 成為主流供應(yīng)狀態(tài)，便于用戶對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行升級(jí)和修改。 推行串 口擴(kuò)展總線。 ：通常指應(yīng)用系統(tǒng)主處理機(jī)，即所選擇的單片機(jī)器件。 單片機(jī)與 PC 串口間通訊設(shè)計(jì)的應(yīng)用 目前 RS232 是 PC 與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口，其中 EIA 代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)， RS 代表推薦標(biāo)準(zhǔn)， 232 是標(biāo)識(shí)號(hào)。 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，不可避免的要采用多機(jī)進(jìn)行通信。這種通信方式西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 使用的數(shù)據(jù)線少，在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約通信成本，當(dāng)然，其傳輸速度比并行傳輸慢。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，串行的位被轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)據(jù)。盡管比按字節(jié)（ byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線接收數(shù)據(jù)。通信使用 3 根線完成：（ 1）地線，（ 2）發(fā)送，（ 3）接收。對(duì)于兩個(gè)進(jìn)行通行的端口，這些參數(shù)必須匹配： a，波特率：這是一個(gè)衡量通信速度的參數(shù)。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為 4800Hz。 b，數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實(shí)際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。擴(kuò)展的 ASCII 碼是 0～ 255（ 8 位）。 c，停止位：用 于表示單個(gè)包的最后一位。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。對(duì)于偶和奇校驗(yàn)的情況，串口會(huì)設(shè)置校驗(yàn)位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個(gè)值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個(gè)或者奇 個(gè)邏輯高位。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個(gè)位的狀態(tài)，有機(jī)會(huì)判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。 PC 機(jī)的串行口采用的是標(biāo)準(zhǔn)的 RS 232 接口，單片機(jī)的串行口電平是 TTL 電 平，而 TTL 電平特性與 RS 232 的電氣特性不匹配，因此為了使單片機(jī)的串行口能與 RS 232 接口通信，必須將串行口的輸入 /輸出電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。所以單片機(jī)和 PC 機(jī)之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。 PC 機(jī)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 RS． 232 串行口，其電平采用的是 EIA 電平，而 MCS51 單片機(jī)的串行通信是由 TXD(發(fā)送數(shù)據(jù) )和西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 RXD(接收數(shù)據(jù) )來進(jìn)行全雙工通信的，它們的電平是 TTL 電平；為了 Pc 機(jī)與MCS51 機(jī)之間能可靠地進(jìn)行串行通信，需要用電平轉(zhuǎn)換芯片，我們采用了MAXIM 公司生產(chǎn)的專用芯片 MAX232 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 ，占用資源少，操作方便。所以我選用 C 語言來編寫此程序。其中包括 RS232 接口電路、 MAX232 接口電路，引用相應(yīng)的管腳相連，并將相應(yīng)的軟件程序轉(zhuǎn)入電路中，即可運(yùn)行。用單片機(jī)設(shè)計(jì)好硬件電路，給單片機(jī)進(jìn)行編程，從而是單片機(jī)能夠接收 pc 機(jī)傳送來的數(shù)據(jù)，并通過 lcd1602 液晶 顯示出來從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求。下面以 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串行總線接口為例，簡(jiǎn)單介紹單片機(jī)與 PC 機(jī)之間串行通信的硬件實(shí)現(xiàn)過程。壽命： 1000寫 /擦循環(huán) 1288位內(nèi)部 RAM 可編程串行通道 當(dāng) “1”被寫入 P0 口時(shí)，每個(gè)管腳都能夠作為高阻抗輸入端。對(duì)端口寫 “1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。對(duì)端口寫 “1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電 平，此時(shí)，可作為輸入口。閃爍編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 口接收高位地址和其它控制信號(hào)。 RST： 復(fù)位輸入。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖時(shí)，閃爍存儲(chǔ)器編程時(shí)，這個(gè)引腳還用于輸入編程脈沖。 PSEN： 程序儲(chǔ)存允許輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C51 由端口引腳 第二功能 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 外部程序存儲(chǔ)器讀取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。需要注意的是：如果加密位 LBI 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA端狀態(tài)。 XTAL2：震蕩器反相放大器的輸出端。對(duì)外接電容 C1， C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。 圖 圖 AT89C51 有兩種可用軟件編程的省電模式，它們是閑散模式和掉電工作模西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 式。如需要同時(shí)進(jìn)入兩種工作模式，即 PD 和 IDL 同時(shí)為 1，則先激活掉電模式。終止閑散工作模式的方法有兩種，一是任 何一條被允許中斷的事件被激活， IDL 被硬件清除，即刻終止閑散工作模式。 掉電模式： 在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在中指掉電模式前被凍結(jié)。為了使單片機(jī)正常工作，被鎖存的 EA電平與這個(gè)引腳當(dāng)前輯電平一致。 （ 1） 數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)：發(fā)送數(shù)據(jù)（ TXD），接收數(shù)據(jù)（ RXD） （ 2） 調(diào)制解調(diào)器控制信號(hào)：請(qǐng)求發(fā)送（ RTS），清除發(fā)送（ CTS） （ 3） 地線：保護(hù)地（ PG），信號(hào)地（ GND） Rs232 C 總線的其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下： （ 1） RS232 總線標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平： +5+15V 表示邏輯“ 0”， 1 5 表示邏輯“ 1”，噪聲容限為 2V。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 、 MAX232 接口電路 MAX232 芯片是 MAXIM 公司生產(chǎn)的具有兩路接收器和驅(qū)動(dòng)器的 IC芯片，其內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以將輸入 +5V 的電壓變換成 RS232C 輸出電平所需的 +/12V 的電壓。其中管腳16(C1+,V+,C1,C2+,C2,V)用于電源電壓轉(zhuǎn)換，只要在其內(nèi)部接入相 應(yīng)電解電容即可：管腳 710 和管腳 TTL 信號(hào)電平與 RS232 信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換電路，對(duì)應(yīng)管腳可直接與單片機(jī)串行口的 TTL 電平引腳和 PC 機(jī)的 RS232電平引腳相連。故設(shè)計(jì)用 C 語言對(duì)其編程并燒錄到芯片內(nèi)部， C語言表達(dá)和運(yùn)算能力比較強(qiáng)，且具有很好的可移植性和硬件控制能力，程序可分為發(fā)射部分和接收部分。 軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)的關(guān)系 為了滿足設(shè)計(jì)的功能和指標(biāo)的要求，我們必須在開始設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮到硬件和軟件的協(xié)調(diào)；不然就是造成硬件資源的浪費(fèi)，就是增加軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)的困難和復(fù)雜程度，甚至造成信號(hào)的斷層，即使硬件和軟件能單獨(dú)使用，卻不能使它們組成的系統(tǒng)工作，故 在設(shè)計(jì)的過程中必須考慮軟、硬件的處理能力以及它們的接口是否兼容，實(shí)現(xiàn)軟、硬件的過渡，其次、設(shè)計(jì)時(shí)硬件之間應(yīng)盡可能減小聯(lián)系，只要把必要的信號(hào)線相連即可。 設(shè)置界面： 由于 我設(shè)置的是 COM3 和 COM4，軟件只能 成對(duì) 設(shè)置，主要是因?yàn)橥ㄐ艜r(shí)，一方可以監(jiān)視另一方，如果僅設(shè)置 1 個(gè)虛擬串口的話，如你用 COM3 發(fā)送接收數(shù)據(jù)，但發(fā)送了什么接收到什么，你無法驗(yàn)證其正確與來源。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 到這虛擬串口已經(jīng)設(shè)置好，對(duì)其它設(shè)計(jì)軟件而言，虛擬串口和普通串口沒有區(qū)別，如串口調(diào)試助手對(duì)虛擬串口的使用和普通串口的使用方法一樣。這樣就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信了。同樣實(shí)現(xiàn)該通信的數(shù)據(jù)流為： 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 程序設(shè)計(jì) 假設(shè) PC 機(jī)先向單片機(jī)一組指令 “55H、 AAH、 01H”當(dāng)單片機(jī)接收到 PC 發(fā)來的數(shù)據(jù)，并判斷命令為 “01H”時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)發(fā)送程序，即每隔 2S 向 PC 發(fā)送15 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 for(i=0。 TI=0。 RI=0。 if(temp==0xaa) { while (!RI)。 T