【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的數(shù)據(jù)處理，組成主從式控制系統(tǒng)。為了提高系統(tǒng)管理的先進(jìn)性，計(jì)算機(jī)工業(yè)自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)越來(lái)越多的采用主從式系統(tǒng)。較為常見(jiàn)的形式是由一臺(tái)做管理用的上位機(jī)計(jì)算機(jī)（主機(jī)）和一臺(tái)直接參與控制檢測(cè)的下位機(jī)單片機(jī)(從機(jī))構(gòu)成的主從式系統(tǒng)，主機(jī)和從機(jī)之間以通訊的方式來(lái)協(xié)調(diào)工作。主機(jī)的作用一是向從機(jī)發(fā)送各種命令及參數(shù)；二是要及時(shí)收集、整理和分析從機(jī)發(fā)回的數(shù)據(jù)，供進(jìn)一步的決策。從機(jī)被動(dòng)的接收、執(zhí)行主機(jī)發(fā)來(lái)的命令，并且根據(jù)主機(jī)的要求回傳相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，報(bào)告其運(yùn)行狀態(tài)。主機(jī)和從機(jī)之間的通信大多采用串行總線通信。用串行總線技術(shù)可以使系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化、系統(tǒng)的體積減少、可靠性提高。同時(shí)系統(tǒng)的更改和擴(kuò)充極為容易。而 MCS51 系列單片機(jī)由于內(nèi)部帶有一個(gè)可用于異步通訊的全雙工串行通訊接口，因此可以很方便地構(gòu)成一個(gè)主從式系統(tǒng)。串行通訊接口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用的設(shè)備通信協(xié)議。大多數(shù)的計(jì)算機(jī)重慶電子工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2包含多個(gè) USB 轉(zhuǎn) RS232 的串行通訊接口。RS232 接口在監(jiān)視和控制系統(tǒng)中被普遍的應(yīng)用，同時(shí)也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議，很多的 GPIB 兼容的設(shè)備也帶有 RS232 接口。同時(shí)，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。所以深入的理解和研究串口通信的相關(guān)知識(shí)是非常必要的。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題為“單片機(jī)與 PC 機(jī)串口通信實(shí)現(xiàn)”，使用 51 系列的單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)主從式的串行通信系統(tǒng)。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，可以對(duì)串口通信的原理和應(yīng)用融會(huì)貫通，為以后的實(shí)踐工作儲(chǔ)備知識(shí)和研究方法。(二)、 串行通信的意義串行通信對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的相互通道而言意義重大，不但可以實(shí)現(xiàn)將單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)端，而且也能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)單片機(jī)的控制。由于串行通信是一種能把二進(jìn)制數(shù)據(jù)按位傳送的數(shù)據(jù)通信方式，它所需要的傳輸線條數(shù)極少，接線簡(jiǎn)單，傳輸成本低，所以在較遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸中，可以得到廣泛的應(yīng)用。二、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)(一)、 設(shè)計(jì)思路本文設(shè)計(jì)一個(gè) 51 單片機(jī)與 PC 機(jī)串口通訊系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)之間的遠(yuǎn)程通信。設(shè)計(jì)分發(fā)送和接收兩大模塊，發(fā)送部分通過(guò)硬件電路的引用。其中包括 MAX232 接口電路，RS232 接口電路，引用相應(yīng)的管腳相連，并將相應(yīng)的軟件程序?qū)懭氲接布娐分校纯蛇\(yùn)行。在滿足發(fā)射和接收模塊的要求后可單獨(dú)對(duì)控制進(jìn)行調(diào)整。程序的編入，接收部分相應(yīng)的結(jié)果即以實(shí)現(xiàn)，因此實(shí)現(xiàn)了 PC 機(jī)對(duì)遠(yuǎn)端單片機(jī)的控制。(二)、 系統(tǒng)組成及通信原理 系統(tǒng)構(gòu)成為實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的生成，主要包含兩大模塊，即單片機(jī)模塊和通信模塊。1) 單片機(jī)模塊單片機(jī)模塊中主要包括單片機(jī)、復(fù)位電路、晶振電路、電源電路。2) 通信模塊通信模塊中采用 MAX232 作為通信電平轉(zhuǎn)換電路、實(shí)現(xiàn) RS232 的數(shù)據(jù)傳輸，可以直接與 PC 進(jìn)行通信。 通信原理及協(xié)議由于本設(shè)計(jì)解決的是串口的通訊問(wèn)題，所以通信的基本原理是利用 MCS51 系列單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)可編程全雙工串行通信接口來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和 PC 機(jī)之間的串口通信。該串口如圖 所示。它具有 UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）的全部功能。該接口不僅可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送控制，采用全雙工制式，也可作為一個(gè)同步移位寄存器使用。該串口有四種工作方式，幀格式有 8 位、10 位、和 11 位，并能設(shè)置各種波特率及工作方式。下面將對(duì) MCS51 單片機(jī)內(nèi)部串行口的原理、組成結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)等進(jìn)行介紹。重慶電子工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3圖 MCS51 單片機(jī)串行口結(jié)構(gòu)1) 串行口數(shù)據(jù)緩沖器 SUBF發(fā)送和接收電路主要由 SBUF 和一個(gè)移位寄存器構(gòu)成。SBUF 是串行口緩沖寄存器，包括發(fā)送寄存器和接收寄存器。它們有相同名字和地址空間，但不會(huì)出現(xiàn)沖突，因?yàn)樗鼈儍蓚€(gè)一個(gè)只能被 CPU 讀出數(shù)據(jù)，一個(gè)只能被 CPU 寫(xiě)入數(shù)據(jù)。2) 串行口控制寄存器 SCON串行口控制寄存器 SCON 用于設(shè)置串行口的工作方式，監(jiān)視串行口的工作狀態(tài)，控制發(fā)送和接收的狀態(tài)。它是一個(gè)既可以字節(jié)尋址又可以尋址的 8 位特殊功能寄存器。單元地址為 98H。SCON 的各位格式定義如表 所示，對(duì)各位的含義說(shuō)明如表 所示。表 串行口控制寄存器 SCON位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D1位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H位名 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI表 串行口的工作方式SMO SM1工作方式 功能說(shuō)明0 0 0 方式 0，8 位同步移位寄存器，其波特率為 fosc/12；0 1 1 方式 1，10 位 UART，其波特率為可變，由定時(shí)器控制；1 0 2 方式 2， 11 位 UART，其波特率為 fosc/64 或fosc/32；1 1 3 方式 3，11 位 UART，其波特率為可變，由定時(shí)器控制。3) 電源控制寄存器重慶電子工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4PCON 主要是為 CHMOS 型單片機(jī)的電源控制而設(shè)置的專用寄存器，字節(jié)地址為 87H，不可位尋址。 PCON 主要用于實(shí)現(xiàn)電源控制而設(shè)置的專用寄存器。其格式如表 所示。表 電源控制寄存器 PCON位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0位名 SMOD GF1 GF0 PD IDL與串行口通信有關(guān)的只有 SMOD 位。即當(dāng) SMOD=1 時(shí)，則串行口的波特率增加一倍。若 SMOD=0 時(shí)，波特率不加倍。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，SMOD=0。4) 串行口的工作方式① 工作方式 0（ 8 位移位寄存器 I/O 方式）發(fā)送/接收過(guò)程：SBUF 中的串行數(shù)據(jù)由 RxD 逐位移出/ 移入（低位在先，高位在后）；TxD 輸出移位時(shí)鐘，頻率=fosc1/12；每送出/接收 8 位數(shù)據(jù) TI/ RI自動(dòng)置 1；需要用軟件清零 TI/ RI 。注意：串行口在方式 0 下的工作并非是一種同步通信方式，經(jīng)常配合“串入并出”“并入串出” 移位寄存器一起使用，以達(dá)到擴(kuò)展一個(gè)并行口的目的。 擴(kuò)展電路如下圖 所示。圖 擴(kuò)展電路② 方式 1 （波特率可變的 10 位異步通信方式 ）發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的格式：一幀信息包括 1 個(gè)起始位 0，8 個(gè)數(shù)據(jù)位和 1 個(gè)停止位 1。③ 方式 2（固定波特率的 11 位異步接收/發(fā)送方式）發(fā)送/接收過(guò)程：方式 2 的接收/發(fā)送過(guò)程類似于方式 1，所不同的是它比方式 1 增加了一位“ 第 9 位”數(shù)據(jù)(TB8/RB8) ，用于“ 奇偶校驗(yàn)”。方式 2 常用于單片機(jī)間通信。④ 方式 3（可變波特率的 11 位異步接收/發(fā)送方式）方式 3 和方式 2 唯一的區(qū)別是波特率機(jī)制不同。三、 硬件電路(一)、 硬件設(shè)計(jì)思路根據(jù)設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)通信。PC 機(jī)通過(guò)串口由串口調(diào)試助手重慶電子工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5軟件給單片機(jī)發(fā)送單個(gè)數(shù)據(jù)，單片機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)碼管顯示。硬件設(shè)計(jì)由單片機(jī)最小系統(tǒng)，MAX232 電平轉(zhuǎn)換電路，PC 機(jī)組成。單片機(jī)采用 STC89C52RC，是整個(gè)的核心，它每秒向 PC 機(jī)發(fā)送單個(gè)數(shù)據(jù)；LED 顯示電路采用了 4 個(gè)八段 LED 數(shù)碼管，PC 機(jī)通過(guò)串口由串口調(diào)試助手軟件給單片機(jī)發(fā)送單個(gè)數(shù)據(jù)，單片機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)碼管顯示。硬件電路的設(shè)計(jì)框圖，如圖 所示。圖 硬件電路設(shè)計(jì)框圖本設(shè)計(jì)的主要硬件電路包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)與 PC 機(jī)串行通信接口和 ISP 編程下載電路，單片機(jī)外圍電路，MAX232 電平轉(zhuǎn)換等部分。(二)、 STC89C52RC 單片機(jī)簡(jiǎn)介STC89C52RC 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的 CMOS 八位單片機(jī)。芯片使用經(jīng)典的 MCS51 內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)，內(nèi)部擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器，使得芯片具有傳統(tǒng) 51單片機(jī)不具有的功能。 引腳及其功能1) 電源引腳VCC：芯片電源，接 +5V。 VSS：電源接地端。2) 時(shí)鐘引腳XTAL1：片內(nèi)放大器輸入端。XTAL2：片內(nèi)放大器輸出端。3) 專用控制端口 ① ALE/ ：地址鎖存允許/片內(nèi) EPROM 編程脈沖 。PROGALE 功能：用來(lái)鎖存 P0 口送出的低 8 位地址。 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編SEN程脈沖。② ：外 ROM 讀選通信號(hào)。 P③ RST/VPD：復(fù)位/備用