51單片機(jī)與PC機(jī)通信

1、專業(yè)綜合實(shí)習(xí)報(bào)告專 業(yè)：電子信息工程年 級(jí)： 2013 級(jí)指導(dǎo)教師：學(xué)生：目錄:實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 二：前言三：項(xiàng)目?jī)?nèi)容及要求四：串口通信原理五：設(shè)計(jì)思路虛擬串口的設(shè)置下位機(jī)電路和程序設(shè)計(jì)串口通信仿真六：電路原理框圖七：相關(guān)硬件及配套軟件AT89C51 器件簡(jiǎn)介COMPINGMAX23瑞件簡(jiǎn)介友善串口調(diào)試助手虛擬串口軟件Virtual Serial Port Driver八：程序設(shè)計(jì)九： proteus 仿真調(diào)試十：總結(jié)十一：參考文獻(xiàn):實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱:基于51單片機(jī)的單片機(jī)與PC機(jī)通信二：前言在國(guó)內(nèi)外，以PC機(jī)作為上位機(jī)，單片機(jī)作為下位機(jī)的控制系統(tǒng)中，PC機(jī)通常以軟件界面進(jìn)行人機(jī)交互， 以串行通信方式

2、與單片機(jī)進(jìn)行積極交互， 而單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)被控對(duì)象配置相應(yīng)的前向，后向信息通道，工作時(shí)作為主控機(jī)測(cè)對(duì)象，作為被控機(jī)接受PC機(jī)監(jiān)督，指揮，定期或受命向上位機(jī)提供對(duì)象及本身的工作狀態(tài)信息。目前，隨著集成電路集成度的增加，電子計(jì)算機(jī)向微型化和超微型化方向發(fā)展， 微型計(jì)算機(jī)已成為導(dǎo)彈， 智能機(jī)器人， 人類宇宙和太空和太空奧妙復(fù)雜系統(tǒng)不可缺少的智能部件。 在一些工業(yè)控制中， 經(jīng)常需要以多臺(tái)單片機(jī)作為下位機(jī)執(zhí)行對(duì)被控對(duì)象的直接控制，以一臺(tái)PC機(jī)為上位機(jī)完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，組成一種以集中管理、分散控制為特點(diǎn)的集散控制系統(tǒng)。為了提高系統(tǒng)管理的先進(jìn)性和安全性， 計(jì)算機(jī)工業(yè)自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)越來(lái)越多地采用集總分算系

3、統(tǒng)。較為常見(jiàn)的形式是由一臺(tái)做管理用的上位主計(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)）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)的作用一是要向從機(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)一步的決策和報(bào)表。從機(jī)被動(dòng)地接受、 執(zhí)行主機(jī)發(fā)來(lái)的命令， 并且根據(jù)主機(jī)的要求向主機(jī)回傳相應(yīng)煩人實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，報(bào)告其運(yùn)行狀態(tài)。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)的體積減小、可靠性提高。同時(shí)，系統(tǒng)的更改和擴(kuò)充極為容易。 MCS-51 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的穿行通訊接口， 陰齒可以很方便的構(gòu)成一個(gè)主從式系統(tǒng)。串口是計(jì)算機(jī)上

4、一種非常通用的設(shè)備通訊協(xié)議， 大多數(shù)計(jì)算機(jī)包容兩個(gè)基于RS232的串口。串口同時(shí)也是儀器儀表設(shè)備通過(guò)用的通訊協(xié)議，很多 GPIB兼容的設(shè)備也帶有RS-232 口。同時(shí)串口通訊協(xié)議也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備數(shù)據(jù)。 所以，深入的理解學(xué)習(xí)和研究用口通信相關(guān)知識(shí)是非常必要的。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)選題為“PC機(jī)與MCS-51單片機(jī)的用口通訊”，使用 51單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)主從式 的總線通訊系統(tǒng)。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，對(duì)用口通訊的原理和應(yīng)用融會(huì)貫通， 為以后的 時(shí)間工作儲(chǔ)備知識(shí)和研究方法。三.項(xiàng)目?jī)?nèi)容及要求基于51單片機(jī)，在相關(guān)軟件的輔助下，建立起單片機(jī)與 PC機(jī)之間的通信機(jī) 制，使用proteus仿真軟件進(jìn)行仿真，要求可

5、從 PC機(jī)上發(fā)送數(shù)字及英文字母出 來(lái)，由單片機(jī)接收并在虛擬軟件顯示屏上顯現(xiàn)出來(lái)， 有開(kāi)關(guān)控制數(shù)字或者是字母 的發(fā)送。四：串口通信原理單片機(jī)與外圍部件或設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸方式有并行通信和串行通信兩種方式， 本實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)串行通信方式進(jìn)行單片機(jī)與 PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，故略去并行 通信方式的介紹。串行通信是指計(jì)算機(jī)主機(jī)與外設(shè)之間以及主機(jī)系統(tǒng)與主機(jī)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的 串行傳送。使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè) 固定的時(shí)間長(zhǎng)度。具只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息， 特別適用于計(jì) 算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通信。串口通信時(shí)，發(fā)送和接收到的每一個(gè)字符實(shí)際上都是一次一位

6、的傳送的，每 一位為1或者為0o這種傳送方式具有方法簡(jiǎn)單，靈活性強(qiáng)，可靠性高等特點(diǎn)， 同時(shí)需要的傳送線少，適于遠(yuǎn)距離傳送。但是，由于數(shù)據(jù)是按位發(fā)送出去的，因 此這種數(shù)據(jù)傳送方式比并行通信速率低。串行通信又可以分為同步通信和異步通信兩種方式。同步通信是指同步通信是一種比特同步通信技術(shù)，要求發(fā)收雙方具有同頻同相的同步時(shí)鐘信號(hào)，只需在傳送報(bào)文的最前面附加特定的同步字符， 使發(fā)收雙方 建立同步，此后便在同步時(shí)鐘的控制下逐位發(fā)送 /接收。進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，發(fā)送 和接收雙方要保持完全的同步，因此，要求接收和發(fā)送設(shè)備必須使用同一時(shí)鐘。相對(duì)于同步通信，異步通信在發(fā)送字符時(shí)，所發(fā)送的字符之間的時(shí)隙可以是 任意的，

7、當(dāng)然，接收端必須時(shí)刻做好接收的準(zhǔn)備 （如果接收端主機(jī)的電源都沒(méi)有 加上，那么發(fā)送端發(fā)送字符就沒(méi)有意義，因?yàn)榻邮斩烁緹o(wú)法接收）。發(fā)送端可 以在任意時(shí)刻開(kāi)始發(fā)送字符，因此必須在每一個(gè)字符的開(kāi)始和結(jié)束的地方加上標(biāo) 志，即加上開(kāi)始位和停止位，以便使接收端能夠正確地將每一個(gè)字符接收下來(lái)。內(nèi)部處理器在完成了相應(yīng)的操作后， 通過(guò)一個(gè)回調(diào)的機(jī)制，以便通知發(fā)送端發(fā)送 的字符已經(jīng)得到了回復(fù)。五.設(shè)計(jì)思路Pc機(jī)和單片機(jī)的串口通信系統(tǒng)的調(diào)試一般通過(guò)一根串口連接線把帶有軟件上位機(jī)的（Pc機(jī)）和下位機(jī)（即單片機(jī)）連接起來(lái)進(jìn)行，用這種調(diào)試用口通信程序 比較煩瑣。本文介紹一種用純軟件實(shí)現(xiàn) PC機(jī)和單片機(jī)串口通信的仿真的方法

8、， 所有的調(diào)試都在一臺(tái)電腦上通過(guò)軟件完成。上位機(jī)由 Pc機(jī)代替，下位機(jī)由用 PROTEUS件設(shè)計(jì)的AT89C51片機(jī)仿真電路代替串口及連接通過(guò)由虛擬串口軟 Virtual Serial Port Driver進(jìn)行連接。虛擬串口的設(shè)置安裝虛擬串口軟件 Virtual Serial Port Driver ,然后打開(kāi)，左邊上面的 COM是電腦上實(shí)際的物理用口，下面是虛擬串口，在沒(méi)有設(shè)置前是空的。因?yàn)?電腦最多有兩個(gè)物理用口，將圓圈里的串口改為COMl COM3點(diǎn)擊Add pair ,這就表示，利用這個(gè)軟件將計(jì)算機(jī)的串口 l和模擬串口 3聯(lián)接了起來(lái)，這兩個(gè)申口可以進(jìn)行通信了5rial Port Dr

9、ioT+warPort p«ilr« Optlune HelpMainoge portsPort access I冶tcustom plnoui.VS RD by Eltima can create virtual serial ports Mth anj* names you like, 、口 5M1U al-c ihial litnltcd to OMx IFiahrtex ohlp. HnWeVeL plcaie Inake sure that p<qb曰m。worKinc with ithesa 口orta support gu52ml 口ort names.

10、Y 1ML p ax"，,5 UlLhei* Ti r t-aiJL por I口盤portC0M1IJC0M3土Second port：Fir彝L portn。pQr:lI iiEriabfo 芋4| L-dudi -=itv TuLildti口riBreak line/Restoiie connectionAll virlual HEiiah pans vxiilli tie romoMsd from rut syetom. Floaco. E"L 工mis nl| porbx riL clnieizVprtr help F I下位機(jī)電路和程序設(shè)計(jì)用Proteus6 .

11、 9設(shè)計(jì)的仿真電路只用了幾個(gè)元器件。 由于兩個(gè)虛擬串口采用 相同的標(biāo)準(zhǔn)電平，因此電路中用來(lái)作，ITllL電平向RS232電平轉(zhuǎn)換的電路在仿 真電路中可以省略。單片機(jī)的實(shí)例程序用 Keil C51語(yǔ)言編寫，用口接收數(shù)據(jù)采 用中斷的方式，發(fā)送數(shù)據(jù)采用外部中斷的方式，用按鈕開(kāi)關(guān)控制數(shù)據(jù)的發(fā)送。串口通信仿真打開(kāi)友善串口調(diào)試助手，修改串口為COM3波特率為9600,校驗(yàn)位為None, 數(shù)據(jù)位8,停止位為1。用Proteus打開(kāi)仿真電路文件，先設(shè)置AT89C51的屬性， 右擊選中AT89C51,再用左鍵單擊AT89C51在出現(xiàn)的屬性對(duì)話框里點(diǎn)擊 Program File后的打開(kāi)按鈕，找到自Keil源程序編

12、譯好的.HE戲件后單擊打開(kāi)，然后 在Clock Frequency后填寫12M單擊OK®下來(lái)打開(kāi)用口 COMPIN勺屬性對(duì)話框， 在PhsicalPort 后選擇COMJ波特率為9600,校驗(yàn)位為None,數(shù)據(jù)位8,停止 位為l。設(shè)置好后，啟動(dòng)仿真就可以實(shí)現(xiàn)電腦和單片機(jī)用口通信的仿真了。首先 演示一下單片機(jī)向計(jì)算機(jī)的串口發(fā)送數(shù)據(jù)。 撥動(dòng)開(kāi)關(guān)向右撥，運(yùn)行，按一下開(kāi)關(guān)。 虛擬串口終端最示單片機(jī)向計(jì)算機(jī)COMl發(fā)送的數(shù)據(jù)，而計(jì)算機(jī)的COMI已經(jīng)和 COM3目連，因軟件PROTEUST止匕可以在COM敢到單片機(jī)發(fā)送給COMi的數(shù)據(jù)。 接著再演示一下計(jì)算機(jī)的串口向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。撥動(dòng)開(kāi)關(guān)向左撥

13、，在口調(diào)試助手中輸入想要發(fā)送的數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊手動(dòng)則字符串由COM發(fā)送給了計(jì)算機(jī)的COMI 再由COM發(fā)送給單片機(jī)。單片機(jī)的程序里面有回顯功能，將接 送給了 COMS 此可以在COM的接受框內(nèi)能夠接收到會(huì)顯得字符串。六.電路原理框圖roMWi“回上印XM則顯示"蛭即膿宇字將MAUXTJ4L2RSI-+王±A l 丁唱口TR1W F21JA3建加卬0建*I工 Q2W3 嘮5胡1 P27JA1P3QJRIO P3.力現(xiàn)虱1mm R3.MNT1P114HIDP3.EIT1 卜漁 F”而T1H fii-,wr T2N 電工血fI1DLIT MINT3WT 日山田 riP.ATF-n DA

14、HIS-fl PA- T '-<-> 訂 STorers-'BCD 汨 F心 RrsU <15 ITfi-口不FIPJOPh口：*V RWPRATFIBQO y tMCEff-三 T y.srrvMwrIhF-LT 3JF-ER 3Z5-1G24 qjtM bufftf “m；金七.相關(guān)硬件及配套軟件AT89C51器件簡(jiǎn)介AT89C51 是一種帶 4K字節(jié) FLASHff儲(chǔ)器（FPERO）MFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS的微處理器，俗稱單片 機(jī)。AT89C2051是一

15、種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片 機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000次。該器件采用ATMEH密度非易失 存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將 多功能8位CPUffi閃速存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL勺AT89C51是一種高效 微控制器，AT89C05促它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C5H1片機(jī)為很多嵌入式控制系 統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。COMPINM#COMD （ cluster communication port ）即串行通訊端口。微機(jī)上的 com口通常是9針，也有25針的接口，最大速率115200bps。通常用

16、于連接鼠標(biāo)（用 口）及通訊設(shè)備（如連接外置式 MODEM行數(shù)據(jù)通訊或一些工廠的CNCM接口）等。一般主板外部只有一個(gè)CO，機(jī)箱后面和并口一起的那個(gè)九孔輸出端（梯 形），就是COM口，COM4一般要從主板上插針引出。并口是最長(zhǎng)的那個(gè)梯形 口。本實(shí)驗(yàn)主要應(yīng)用九針接口。MAX23祭件簡(jiǎn)介MAX23犯一種雙組驅(qū)動(dòng)器/接收器，片內(nèi)含有一個(gè)電容性電壓發(fā)生器以便在 單5V電源供電時(shí)提供EIA/TIA-232-E 電平。當(dāng)用單片機(jī)和PC機(jī)通過(guò)串口進(jìn)行通信，盡管單片機(jī)有串行通信的功能，但 單片機(jī)提供的信號(hào)電平和RS232的標(biāo)準(zhǔn)不一樣，因此要通過(guò)max232這種類似的 芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。TOP MW.叵13次司G

17、NDL3F叵叵1£叵“MMjM疑狀綻asu工11 T1OUT0附卜7rl RkidiTn，加Ft'curDip/saCAPACITANCE (jiFDfVICECi C2C5 A萼就工荷一卞一 q.節(jié)注三MAX?3? te io i1> 10 1Gmax?32a r r- c"n""rr口詛。新15 wntinu&d 吊 t帕 full Mia sheet.RUCMJS JJUM15 1門曲優(yōu)1田C1- TOLWt DOJ2LER:QC 如: JLIS 1C2+ dSVTOJWG2- VOLTAGE iNVHTtRIhPUIS友善用

18、口調(diào)試助手|一個(gè)強(qiáng)大而穩(wěn)定的串口調(diào)試助手， 支持常用的110-921600bps波特率及自定 義波特率，波特率最高可支持 8000000 （串口硬件有關(guān)），可適應(yīng)于非標(biāo)準(zhǔn)波特 率。支持串口自動(dòng)識(shí)別，能設(shè)置校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位和停止位，能以 ASCII碼或十六進(jìn) 制接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)或字符，可以任意設(shè)定自動(dòng)發(fā)送周期，并能將接收數(shù)據(jù)保喬成文本文件，琵漆送任意大小的文本文用一I虛擬串 口軟件 Virtual Serial Port Driver 簡(jiǎn)介該軟件安裝成功后可以虛擬出多個(gè)串口用于實(shí)驗(yàn),虛擬串口都是成對(duì)出現(xiàn)使用的，最大限度的方便了用戶數(shù)的需求。虛報(bào)串口強(qiáng)動(dòng)E9 byft|漢化琴口選項(xiàng)幫助pXSeo a

19、II ports explorerMaindge portsPort access listCustom pinoutVirtual Serial Port Driverv”匚能夠創(chuàng)建任伺你想使用的湍口懸的虛擬端口所以你可以不 受端口號(hào)(CDMx)的限制.但是，清牖保你的程序支持這些端口號(hào)&住 COM!黑端口一COM9由空COM2端口二；COM10it COM3匕.''0 COM4F COM5li C0M6費(fèi)r 山 r?端口一：端口二：no port selected no port felected”慢 Physical porta | Virtual portsE-

20、添加端口刪除端口C0M7COMB皂 Other virtual port£使用精確的波特至模楸線路中斷,重新恢復(fù)連接所有虛黑口將破全部刪除，請(qǐng) 獺認(rèn)所有喘口此時(shí)都處于關(guān)閏 狀態(tài)，重荒湍口Pair COM7 <-> C0IM8 created successfully八.程序設(shè)計(jì)注：本程序采用C語(yǔ)言編寫，程序如下：#include <>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar Receive_Buffer101;uchar Buf_Index = 0;uchar code DSY_CODE二0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;void Delay(