51單片機與PC機通信

1、專業(yè)綜合實習報告專 業(yè)：電子信息工程年 級： 2013 級指導教師：學生：目錄:實驗項目名稱 二：前言三：項目內容及要求四：串口通信原理五：設計思路虛擬串口的設置下位機電路和程序設計串口通信仿真六：電路原理框圖七：相關硬件及配套軟件AT89C51 器件簡介COMPINGMAX23瑞件簡介友善串口調試助手虛擬串口軟件Virtual Serial Port Driver八：程序設計九： proteus 仿真調試十：總結十一：參考文獻:實驗項目名稱:基于51單片機的單片機與PC機通信二：前言在國內外，以PC機作為上位機，單片機作為下位機的控制系統(tǒng)中，PC機通常以軟件界面進行人機交互， 以串行通信方式

2、與單片機進行積極交互， 而單片機系統(tǒng)根據(jù)被控對象配置相應的前向，后向信息通道，工作時作為主控機測對象，作為被控機接受PC機監(jiān)督，指揮，定期或受命向上位機提供對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，電子計算機向微型化和超微型化方向發(fā)展， 微型計算機已成為導彈， 智能機器人， 人類宇宙和太空和太空奧妙復雜系統(tǒng)不可缺少的智能部件。 在一些工業(yè)控制中， 經常需要以多臺單片機作為下位機執(zhí)行對被控對象的直接控制，以一臺PC機為上位機完成復雜的數(shù)據(jù)處理，組成一種以集中管理、分散控制為特點的集散控制系統(tǒng)。為了提高系統(tǒng)管理的先進性和安全性， 計算機工業(yè)自動控制和監(jiān)測系統(tǒng)越來越多地采用集總分算系

3、統(tǒng)。較為常見的形式是由一臺做管理用的上位主計算機（主機）和一臺直接參與控制檢測的下位機（單片機）構成的主從式系統(tǒng)，主機和從機之間以通訊的方式來協(xié)調工作。 主機的作用一是要向從機發(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)，供進一步的決策和報表。從機被動地接受、 執(zhí)行主機發(fā)來的命令， 并且根據(jù)主機的要求向主機回傳相應煩人實時數(shù)據(jù)，報告其運行狀態(tài)。用串行總線技術可以使系統(tǒng)的硬件設計大大簡化、系統(tǒng)的體積減小、可靠性提高。同時，系統(tǒng)的更改和擴充極為容易。 MCS-51 系列單片機，由于內部帶有一個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成一個主從式系統(tǒng)。串口是計算機上

4、一種非常通用的設備通訊協(xié)議， 大多數(shù)計算機包容兩個基于RS232的串口。串口同時也是儀器儀表設備通過用的通訊協(xié)議，很多 GPIB兼容的設備也帶有RS-232 口。同時串口通訊協(xié)議也可以用于獲取遠程采集設備數(shù)據(jù)。 所以，深入的理解學習和研究用口通信相關知識是非常必要的。此次畢業(yè)設計選題為“PC機與MCS-51單片機的用口通訊”，使用 51單片機來實現(xiàn)一個主從式 的總線通訊系統(tǒng)。通過此次設計，對用口通訊的原理和應用融會貫通， 為以后的 時間工作儲備知識和研究方法。三.項目內容及要求基于51單片機，在相關軟件的輔助下，建立起單片機與 PC機之間的通信機 制，使用proteus仿真軟件進行仿真，要求可

5、從 PC機上發(fā)送數(shù)字及英文字母出 來，由單片機接收并在虛擬軟件顯示屏上顯現(xiàn)出來， 有開關控制數(shù)字或者是字母 的發(fā)送。四：串口通信原理單片機與外圍部件或設備的數(shù)據(jù)傳輸方式有并行通信和串行通信兩種方式， 本實驗主要通過串行通信方式進行單片機與 PC機之間的數(shù)據(jù)傳輸，故略去并行 通信方式的介紹。串行通信是指計算機主機與外設之間以及主機系統(tǒng)與主機系統(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 固定的時間長度。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 算機與計算機、計算機與外設之間的遠距離通信。串口通信時，發(fā)送和接收到的每一個字符實際上都是一次一位

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單，靈活性強，可靠性高等特點， 同時需要的傳送線少，適于遠距離傳送。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，要求發(fā)收雙方具有同頻同相的同步時鐘信號，只需在傳送報文的最前面附加特定的同步字符， 使發(fā)收雙方 建立同步，此后便在同步時鐘的控制下逐位發(fā)送 /接收。進行數(shù)據(jù)傳輸時，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)送設備必須使用同一時鐘。相對于同步通信，異步通信在發(fā)送字符時，所發(fā)送的字符之間的時隙可以是 任意的，

7、當然，接收端必須時刻做好接收的準備 （如果接收端主機的電源都沒有 加上，那么發(fā)送端發(fā)送字符就沒有意義，因為接收端根本無法接收）。發(fā)送端可 以在任意時刻開始發(fā)送字符，因此必須在每一個字符的開始和結束的地方加上標 志，即加上開始位和停止位，以便使接收端能夠正確地將每一個字符接收下來。內部處理器在完成了相應的操作后， 通過一個回調的機制，以便通知發(fā)送端發(fā)送 的字符已經得到了回復。五.設計思路Pc機和單片機的串口通信系統(tǒng)的調試一般通過一根串口連接線把帶有軟件上位機的（Pc機）和下位機（即單片機）連接起來進行，用這種調試用口通信程序 比較煩瑣。本文介紹一種用純軟件實現(xiàn) PC機和單片機串口通信的仿真的方法

8、， 所有的調試都在一臺電腦上通過軟件完成。上位機由 Pc機代替，下位機由用 PROTEUS件設計的AT89C51片機仿真電路代替串口及連接通過由虛擬串口軟 Virtual Serial Port Driver進行連接。虛擬串口的設置安裝虛擬串口軟件 Virtual Serial Port Driver ,然后打開，左邊上面的 COM是電腦上實際的物理用口，下面是虛擬串口，在沒有設置前是空的。因為 電腦最多有兩個物理用口，將圓圈里的串口改為COMl COM3點擊Add pair ,這就表示，利用這個軟件將計算機的串口 l和模擬串口 3聯(lián)接了起來，這兩個申口可以進行通信了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.

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11、 9設計的仿真電路只用了幾個元器件。 由于兩個虛擬串口采用 相同的標準電平，因此電路中用來作，ITllL電平向RS232電平轉換的電路在仿 真電路中可以省略。單片機的實例程序用 Keil C51語言編寫，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，用按鈕開關控制數(shù)據(jù)的發(fā)送。串口通信仿真打開友善串口調試助手，修改串口為COM3波特率為9600,校驗位為None, 數(shù)據(jù)位8,停止位為1。用Proteus打開仿真電路文件，先設置AT89C51的屬性， 右擊選中AT89C51,再用左鍵單擊AT89C51在出現(xiàn)的屬性對話框里點擊 Program File后的打開按鈕，找到自Keil源程序編

12、譯好的.HE戲件后單擊打開，然后 在Clock Frequency后填寫12M單擊OK®下來打開用口 COMPIN勺屬性對話框， 在PhsicalPort 后選擇COMJ波特率為9600,校驗位為None,數(shù)據(jù)位8,停止 位為l。設置好后，啟動仿真就可以實現(xiàn)電腦和單片機用口通信的仿真了。首先 演示一下單片機向計算機的串口發(fā)送數(shù)據(jù)。 撥動開關向右撥，運行，按一下開關。 虛擬串口終端最示單片機向計算機COMl發(fā)送的數(shù)據(jù)，而計算機的COMI已經和 COM3目連，因軟件PROTEUST止匕可以在COM敢到單片機發(fā)送給COMi的數(shù)據(jù)。 接著再演示一下計算機的串口向單片機發(fā)送數(shù)據(jù)。撥動開關向左撥

13、，在口調試助手中輸入想要發(fā)送的數(shù)據(jù)，點擊手動則字符串由COM發(fā)送給了計算機的COMI 再由COM發(fā)送給單片機。單片機的程序里面有回顯功能，將接 送給了 COMS 此可以在COM的接受框內能夠接收到會顯得字符串。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.相關硬件及配套軟件AT89C51器件簡介AT89C51 是一種帶 4K字節(jié) FLASHff儲器（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。AT89C2051是一

15、種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片 機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 1000次。該器件采用ATMEH密度非易失 存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將 多功能8位CPUffi閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL勺AT89C51是一種高效 微控制器，AT89C05促它的一種精簡版本。AT89C5H1片機為很多嵌入式控制系 統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。COMPINM#COMD （ cluster communication port ）即串行通訊端口。微機上的 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（用 口）及通訊設備（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CO，機箱后面和并口一起的那個九孔輸出端（梯 形），就是COM口，COM4一般要從主板上插針引出。并口是最長的那個梯形 口。本實驗主要應用九針接口。MAX23祭件簡介MAX23犯一種雙組驅動器/接收器，片內含有一個電容性電壓發(fā)生器以便在 單5V電源供電時提供EIA/TIA-232-E 電平。當用單片機和PC機通過串口進行通信，盡管單片機有串行通信的功能，但 單片機提供的信號電平和RS232的標準不一樣，因此要通過max232這種類似的 芯片進行電平轉換。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、口調試助手|一個強大而穩(wěn)定的串口調試助手， 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），可適應于非標準波特 率。支持串口自動識別，能設置校驗、數(shù)據(jù)位和停止位，能以 ASCII碼或十六進 制接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)或字符，可以任意設定自動發(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 簡介該軟件安裝成功后可以虛擬出多個串口用于實驗,虛擬串口都是成對出現(xiàn)使用的，最大限度的方便了用戶數(shù)的需求。虛報串口強動E9 byft|漢化琴口選項幫助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(CDMx)的限制.但是，清牖保你的程序支持這些端口號&住 COM!黑端口一COM9由空COM2端口二；COM10it COM3匕.''0 COM4F COM5li C0M6費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,重新恢復連接所有虛黑口將破全部刪除，請 獺認所有喘口此時都處于關閏 狀態(tài)，重荒湍口Pair COM7 <-> C0IM8 created successfully八.程序設計注：本程序采用C語言編寫，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(