實驗三串口實驗

1、實驗3：串口實驗一、實驗?zāi)康?.了解串口的定義及串口通信的特點2.了解MAX232串口3.了解80C51串行口工作的原理及工作方式并且能夠掌握其程序設(shè)計 二、實驗內(nèi)容利用8051串行口發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，用來判斷接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)是否一致 三、實驗原理串口通訊對單片機而言意義重大，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。由于其所需電纜線少，接線簡單，所以在較遠距離傳輸中，得到了廣泛的運用。本實驗主要是用單片機按一定的時間間隔向主機發(fā)送字符串，結(jié)果在虛擬終端上顯示。由于沒有串口線的連接因此只能進行仿真，當(dāng)數(shù)據(jù)從CPU經(jīng)過串行端口（仿真時是通過虛擬驅(qū)動軟件和串口調(diào)試

2、助手設(shè)置的虛擬串口實現(xiàn)）發(fā)送出去時，字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行的位，在接收數(shù)據(jù)時，串行的位被轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)據(jù)并在虛擬終端上顯示。串口：串行接口簡稱串口（通常指COM口），是采用串行通信方式的擴展接口。串口是計算機上一種非通用設(shè)備通信的協(xié)議。大多數(shù) 兩個基于RS232的串口。如左圖是串口原理圖。MAX232介紹：MAX232一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片，是TTL-RS232電平轉(zhuǎn)換的典型芯片。由于電腦串口RS232電平是-10V與+10V，而一般單片機系統(tǒng)的信號電壓是TTL電平0與+5V，該器件包含2個驅(qū)動器、2個接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。RS232介紹：RS232 接

3、口是制定用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個25個腳的DB25 連接器，對連接器的每個引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定。DB25 的串口一般只用到的管腳只有2（RXD）、3（TXD）、7（GND）這三個，隨著設(shè)備的不斷改進，現(xiàn)在DB25 針很少看到了，代替他的是DB9的接口，DB9所用到的管腳比DB25有所變化，是2（RXD）、3（TXD）、5（GND）這三個。因此現(xiàn)在都把RS232接口叫做DB9。串口通信的原理：串行端口的本質(zhì)功能是作為CPU和串行設(shè)備間的編碼轉(zhuǎn)換器。串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。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

4、同時用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離通信。比如IEEE488定義并行通行狀態(tài)時，規(guī)定設(shè)備線總長不得超過20米，并且任意兩個設(shè)備間的長度不得超過2米；而對于串口而言，長度可達1200米。典型地，串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成：地線、發(fā)送、接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。對于兩個進行通信的端口，這些參數(shù)必須匹配：波特率：這是一個衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的bit的個數(shù)。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個bit。當(dāng)我們提

5、到時鐘周期時，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要4800波特率，那么時鐘是4800Hz。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為4800Hz。通常電話線的波特率為14400，28800和36600。波特率=(2SMOD/32)T1的溢出率數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計算機發(fā)送一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不會是8位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是5、7和8位。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。比如，標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是0127（7位）。擴展的ASCII碼是0255（8位）。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本（標(biāo)準(zhǔn) ASCII碼），那么每個數(shù)據(jù)包使用7位數(shù)據(jù)。每個包是指一個字節(jié)，包括開始/停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位。由于實際數(shù)據(jù)

6、位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語“包”指任何通信的情況。 停止位：用于表示單個包的最后一位。典型的值為1，1.5和2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時的，并且每一個設(shè)備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計算機校正時鐘同步的機會。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時也越慢。 奇偶校驗位：在串口通信中一種簡單的檢錯方式。有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。當(dāng)然沒有校驗位也是可以的。對于偶和奇校驗的情況，串口會設(shè)置校驗位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù)據(jù)是011，那

7、么對于偶校驗，校驗位為0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個。如果是奇校驗，校驗位為1，這樣就有3個邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位邏輯高或者邏輯低校驗。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個位的狀態(tài)，有機會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。通信協(xié)議的使用： 通信協(xié)議是通信設(shè)備在通信前的約定。單片機、計算機有了協(xié)議這種約定，通信雙方才能明白對方的意圖，以進行下一步動作。假定我們需要在PC機與單片機之間進行通信，在雙方程式設(shè)計過程中，有如下約定：0xA1：單片機讀取P0端口數(shù)據(jù)，并將讀取數(shù)據(jù)返回PC機；0xA2：單片機從PC機接收一段控制數(shù)據(jù)；0xA3：單片機操作成功信息。 在

8、系統(tǒng)工作過程中，單片機接收到PC機數(shù)據(jù)信息后，便查找協(xié)議，完成相應(yīng)的操作。當(dāng)單片機接收到0xA1時，讀取P0端口數(shù)據(jù)，并將讀取數(shù)據(jù)返回PC機；當(dāng)單片機接收到0xA2時，單片機等待從PC機接收一段控制數(shù)據(jù)；當(dāng)PC機接收到0xA3時，就表明單片機操作已經(jīng)成功。硬件連接：51單片機有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和計算機之間可以方便地進行串口通訊。進行串行通訊時要滿足一定的條件，比如計算機的串口是RS232電平的，而單片機的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片MAX232進行轉(zhuǎn)換。我們采用了三線制連接串口，也就是說和計算機的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的G

9、ND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。 三、實驗設(shè)備電腦（裝有Proteus ISIS 7 Professional應(yīng)用程序、Keil應(yīng)用程序、串口調(diào)試助手、虛擬驅(qū)動軟件）、51芯片、MAX232、串口線1、用C語言（或者匯編）編寫一個程序，實現(xiàn)從電腦鍵盤上鍵入一個數(shù)據(jù)/字符，單片機顯示該數(shù)據(jù)/字符。在keil上建立一個工程，先創(chuàng)建一個project，命名為“串口”。再建立的是C語言程序，命名為“串口.c”編好的程序添加到工程中進行調(diào)試并產(chǎn)生hex文件。2、進行仿真、打開Proteus 7 Professional應(yīng)用程序，在其中找到元器件（AT89C51、九針連接器COMPIM、虛擬終端VIRTUAL TERMINAL）按下圖連接好（3） 設(shè)置九針連接器的屬性為COM4，如下圖所示：雙擊compim元件，編輯屬性。（4） 安裝虛擬驅(qū)動軟件和串口調(diào)試助手。打開虛擬驅(qū)動軟件，并將COM3與COM4。運行串口調(diào)試助手，選擇發(fā)送的串口為COM3(或者COM4也可，根據(jù)接收的串口而定)，鍵入要發(fā)送的字符或者數(shù)據(jù)，選擇自動發(fā)送，打開串口，如下圖所示：（5） 雙擊仿真電路圖中的AT89C51并添加產(chǎn)生的hex文件，點擊運行按鈕“”后會自動彈出虛擬終端，具體仿真如下圖所示：（6）當(dāng)出現(xiàn)下圖所