【文章內(nèi)容簡介】 的數(shù)據(jù)處理，組成主從式控制系統(tǒng)。為了提高系統(tǒng)管理的先進性，計算機工業(yè)自動控制和監(jiān)測系統(tǒng)越來越多的采用主從式系統(tǒng)。較為常見的形式是由一臺做管理用的上位機計算機（主機）和一臺直接參與控制檢測的下位機單片機(從機)構(gòu)成的主從式系統(tǒng)，主機和從機之間以通訊的方式來協(xié)調(diào)工作。主機的作用一是向從機發(fā)送各種命令及參數(shù)；二是要及時收集、整理和分析從機發(fā)回的數(shù)據(jù)，供進一步的決策。從機被動的接收、執(zhí)行主機發(fā)來的命令，并且根據(jù)主機的要求回傳相應(yīng)的實時數(shù)據(jù)，報告其運行狀態(tài)。主機和從機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)計大大簡化、系統(tǒng)的體積減少、可靠性提高。同時系統(tǒng)的更改和擴充極為容易。而 MCS51 系列單片機由于內(nèi)部帶有一個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)成一個主從式系統(tǒng)。串行通訊接口是計算機上一種非常通用的設(shè)備通信協(xié)議。大多數(shù)的計算機重慶電子工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）2包含多個 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，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠程采集設(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)知識是非常必要的。此次畢業(yè)設(shè)計的選題為“單片機與 PC 機串口通信實現(xiàn)”，使用 51 系列的單片機來實現(xiàn)一個主從式的串行通信系統(tǒng)。通過此次設(shè)計，可以對串口通信的原理和應(yīng)用融會貫通，為以后的實踐工作儲備知識和研究方法。(二)、 串行通信的意義串行通信對單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的相互通道而言意義重大，不但可以實現(xiàn)將單片機的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C端，而且也能實現(xiàn)計算機對單片機的控制。由于串行通信是一種能把二進制數(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，接線簡單，傳輸成本低，所以在較遠距離的數(shù)據(jù)傳輸中，可以得到廣泛的應(yīng)用。二、 系統(tǒng)設(shè)計(一)、 設(shè)計思路本文設(shè)計一個 51 單片機與 PC 機串口通訊系統(tǒng)，實現(xiàn)單片機與 PC 機之間的遠程通信。設(shè)計分發(fā)送和接收兩大模塊，發(fā)送部分通過硬件電路的引用。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\行。在滿足發(fā)射和接收模塊的要求后可單獨對控制進行調(diào)整。程序的編入，接收部分相應(yīng)的結(jié)果即以實現(xiàn)，因此實現(xiàn)了 PC 機對遠端單片機的控制。(二)、 系統(tǒng)組成及通信原理 系統(tǒng)構(gòu)成為實現(xiàn)該系統(tǒng)的生成，主要包含兩大模塊，即單片機模塊和通信模塊。1) 單片機模塊單片機模塊中主要包括單片機、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、實現(xiàn) RS232 的數(shù)據(jù)傳輸，可以直接與 PC 進行通信。 通信原理及協(xié)議由于本設(shè)計解決的是串口的通訊問題，所以通信的基本原理是利用 MCS51 系列單片機內(nèi)部的一個可編程全雙工串行通信接口來實現(xiàn)單片機和 PC 機之間的串口通信。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進行數(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 MCS51 單片機內(nèi)部串行口的原理、組成結(jié)構(gòu)、功能特點等進行介紹。重慶電子工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）3圖 MCS51 單片機串行口結(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，但不會出現(xiàn)沖突，因為它們兩個一個只能被 CPU 讀出數(shù)據(jù)，一個只能被 CPU 寫入數(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，對各位的含義說明如表 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（論文）4PCON 主要是為 CHMOS 型單片機的電源控制而設(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，則串行口的波特率增加一倍。若 SMOD=0 時，波特率不加倍。系統(tǒng)復(fù)位時，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 輸出移位時鐘，頻率=fosc1/12；每送出/接收 8 位數(shù)據(jù) TI/ RI自動置 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，以達到擴展一個并行口的目的。 擴展電路如下圖 所示。圖 擴展電路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 個起始位 0，8 個數(shù)據(jù)位和 1 個停止位 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/接收過程：方式 2 的接收/發(fā)送過程類似于方式 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”。方式 2 常用于單片機間通信。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)別是波特率機制不同。三、 硬件電路(一)、 硬件設(shè)計思路根據(jù)設(shè)計要求，實現(xiàn)單片機與 PC 機通信。PC 機通過串口由串口調(diào)試助手重慶電子工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）5軟件給單片機發(fā)送單個數(shù)據(jù)，單片機將接收到的數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示。硬件設(shè)計由單片機最小系統(tǒng)，MAX232 電平轉(zhuǎn)換電路，PC 機組成。單片機采用 STC89C52RC，是整個的核心，它每秒向 PC 機發(fā)送單個數(shù)據(jù)；LED 顯示電路采用了 4 個八段 LED 數(shù)碼管，PC 機通過串口由串口調(diào)試助手軟件給單片機發(fā)送單個數(shù)據(jù)，單片機將接收到的數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示。硬件電路的設(shè)計框圖，如圖 所示。圖 硬件電路設(shè)計框圖本設(shè)計的主要硬件電路包括：單片機與 PC 機串行通信接口和 ISP 編程下載電路，單片機外圍電路，MAX232 電平轉(zhuǎn)換等部分。(二)、 STC89C52RC 單片機簡介STC89C52RC 單片機是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超強抗干擾的 CMOS 八位單片機。芯片使用經(jīng)典的 MCS51 內(nèi)核，但做了很多的改進，內(nèi)部擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器，使得芯片具有傳統(tǒng) 51單片機不具有的功能。 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。 P③ RST/VPD：復(fù)位/備用