基于单片机与pc机通信的设计本科学位论文.doc资源-CSDN文库

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题目：基于单片机与 PC 机通信的设计

1 摘要 ..............................................................3

2 设计内容及要求 ....................................................3

3 串口通信原理 ......................................................3

4 设计思路 ..........................................................4

5 设计框图 ..........................................................5

6 硬件实现 ..........................................................5

6.1AT89C52......................................................5

6.2MAX232 芯片 ..................................................6

6.3 9 针串口 ....................................................8

7 用 VC++开发串口通信软件............................................9

7.1 用户界面设计 ................................................9

7.2 程序设计 ...................................................14

8 硬件电路设计 .....................................................17

8.1 设计思路 ...................................................17

8.2 通信协议 ...................................................17

8.3 电路图 .....................................................17

8.4 单片机程序 .................................................18

9 软件仿真 .........................................................21

10 实物电路调试 ....................................................24

11 总结 ............................................................25

参考文献...........................................................26

单片机与 PC 机串口双向数据通信

1 摘要

PC 与 PC 或 PC 与端口之间的数据传输能够使用串行通讯和并行通讯二种通讯方式。

因为串行具有使用线路少、而且成本相对较低的特点，尤其是在距离较远的情况下传输时，

防止了多条线路特性大相径庭而被普遍使用。串行通讯时，规定通讯双方必须使用相同

标准的接口，使得不同的设备能够快速有效地连接起来进行通讯。 RS-232-C 接口(又称 EIA

RS-232-C)是目前已知最常用的几种串行通讯接口之一。是由各个厂商议共同拟定的用于串

行通讯的使用标准。串行通讯标准的全称是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之

间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个 25 个脚的 DB25 连接器，对连

接器的各个引脚的信号内容加以明确，还对各种信号的电平加以明确。

随着 PC 技术尤其是 MCU 微型计算机技术的延伸，人们已愈来愈多地使用单片机对

众多工业控制应用加以管理和检测。例如温度、流量和压力等参数。PC 机有着非常强大的

监控功能，而 MS89C51/52MCU 则拥有快速和灵便的监控特点，通过 PC 机的 RS-232 串行

接口和外部设备进行连接，是众多监控系统中最为常用的通讯方式之一。因此怎么实现 PC

机与 MCU 之间的通讯变得极为有意义。

Data transmission between PC and PC or PC and port to use serial communication and

parallel communication two communication modes. Because the serial line with the use of small,

and relatively low cost characteristics, especially in the long distance transmission case, prevent

multiple line characteristics and is widely used to be quite different. Serial communication,

communication both sides must use the same set of standard interface, so that different devices

can be connected to communicate quickly and efficiently. The RS-232-C interface (also known

as EIA RS-232-C) is one of the most commonly used serial communication interface is known at

present. By the various factory negotiate together for serial communication using standard. The

standard serial communication is the full name of "data terminal equipment (DTE) and the data

communications equipment (DCE) between the serial binary data interchange interface

technology standard" DB25 connector of the standard requires the use of a 25 foot, the content of

each signal pin connector to be clear, but also a variety of signal level to be clear.

With PC technology, especially the extension of the MCU micro computer technology,

people have more and more use of SCM for many industrial control applications to manage and

detection. Such as temperature, flow and pressure parameters. PC machine has a very powerful

monitoring function, while the MS89C51/52MCU has a fast and flexible monitoring features, are

connected through the RS-232 serial interface and the external device PC, is one of the most

commonly used means of communication of monitoring system. So how to realize the

communication between PC and MCU is very meaningful.

2.选题背景

PC 机与单片机分别作为作为上位机和下位机的控制系统无论是在国内还是在国外都

已经很普遍。PC 机一般采用以简洁方便的人机界面进行操作，与单片机通过串口通信的方

式进行积极交互。单片机系统可以根据被控对象做出反应，从而给予对应的前向，后向信

号通道，其运行时被作为作为主控机测目标。单片机作为从机接受 PC 机监测和管理，不

定期发送目标与本身的工作状态信息给 PC 机。

目前，因为电路集成程度增加，随着 PC 机技术的发展 PC 越来越微型化和超微型化。

微型计算机在军事演习，智能机器人，航空航天，医学研究等众多复杂系统之中扮演着越

来越重要的角色。在相当多的工业生产中，经常需要以多台单片机作为下位机执行对被控

对象的直接控制，应用 PC 机作为上位机对复杂的数据进行处理，形成了一种管理相对集

中、控制相对分散的集散控制系统。

为了使系统管理的先进性和安全性有所提升，集总分算系统在工业生产的自动控制和

监测系统被普遍地使用。其中以上位主 PC 机（主机）管理与下位机（单片机）直接参与

控制监测的主从式应用系统成为最常见的方式。因此通讯能够在在主机和从机之间进行调

进行。主机的功能：一是能够向从机传输各种命令以及所需要的参数，二是能够对从机发

送的信息进行时时搜集、整理和分析，有利于实现下一步的决策与报表。从机则只能接收、

执行由主机传输的信息，而且需要向主机反馈比较麻烦实时数据，以及单片机的运行状态。

采用串口总线技术就能够大大简化系统硬件设计、缩小系统的体积、提高体统的可靠

性。因此系统的更改和扩充也变得更为简单。MSC51 系列单片机，因为有一个对异步通讯

可以使用的全双工串行的内部通讯接口，阴齿能够极为方便的构成主从式系统工作系统。

串口是 PC 机上非常常用的设备通讯协议之一，计算机包多数是需要两个基于 RS232

的串口。众多仪器仪表设备常用的通讯协议也是串口。例如 RS-232 串口也被很多使用

GPIB 设备所兼容。同时搜集远程设被的数据也可以用串口通讯协议。因此，对串口通信

相关知识认真的理解学习和研究是不可或缺的。此次将“PC 机与 51 型单片机的串口通讯”

作为毕业设计，完成了使用 51 单片机来完成主从式的总线系统通讯。经过本次设计，掌

握了串口通讯的原理和应用，为以后的工作和学习储备知识。

3 串行通信

3.1 串行通信的原理及意义

串行通讯对单片机有着极其重要的意义,不仅能够实现将单片机的数据输出到计算机端口,还能实现

PC 对 MCU 的控制.因其具有操作简单,线程短，连接简便等优点而受到普遍的应用。远程控制系统与信

息的采集系统的工作方式简单概括可以分为上位机和下位机。因为串行通讯具有高效性、可行性、灵活

性，以及便于管理的特点，所以能够成为常用的通讯方式之一。

"串行通信"其实是指单片机和 PC 机间使共同使用同一根数据信号线,信息必须在同一

根数据信号线上按规定完成传输，每一位数据有且只有一个明确的时间长度。串行通信使

用的数据线少，在远距离通讯中可以降低通信成本，但其传输速度与并行传输相比较慢。

综合其优劣势我们选用串行通讯。因为要满足高效率的需求，位于 PC 机内部的 CPU 与串

口之间的通讯必须采用串行的通讯方式，所以串行通讯的实质就是必须实现 CPU 与单片机

设备的数据方便快捷地进行格式转换（或者称为串并转换器），即当数据从单片机传送到 PC

机时，数据信息将被位 (bit)转化为字节数据；相反的，当 PC 机将数据发送到下行单片

机设备时，字节数据在串行的方式下又被转化成为位数据

串行端口的作用就是在 CPU 和串行设备之间完成编码并转换。当数据由通过 CPU 的

串行端口被传输出去时，字节数据被转换成为位数据。当数据被串行端口进行接收时，位

数据将被转换成为字节数据。

在 Windows 操作系统中，串口是系统资源的重要组成部分。应用程序要通过串行完

成通讯，使用之前操作系统会对是否进行资源申请要求进行提示（串口被打开），通讯结

束后一定要将资源释放（关闭串口）。

关于串行通讯的理解其实非常简单，串行按位（bit）发送和接收字节。因为并行通信

与字节（byte）相比并行通信的速度较慢，而串行能够一边使用一根线发送数据一边用另

一根线接收数据。它的实现非常简单并且能够实现远距离通讯。例如对 IEEE488 进行明确

并行通行状态时，一般认为设备总线的长度最好不要超过 20 米，而且每两个设备间的间

距最好不要超过超过 2 米。而串行的优点在于，长度能够达到 1200 多米。

3.2 串行通讯的应用实例

常见的的的串口通讯应用实例就是 ASCII 码字符间的传输。通信仅仅使用 3 根线就能够

完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。因为串行通讯必须通过异步的方式才能完成，

端口能够一边在一根线上发送数据一边在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是可

以不使用。串口通讯的参数可以简单概括为：波特率、数据位、停止位以及奇偶校验。对

于 PC 机与 89C51/52 间端口的通讯务必要所有参数务必一一对应.

3.3 串行通讯的参数

a，波特率：波特率是用于通信速度的检测标准。波特率也可以理解为每秒传送的 bit

的个数。例如 200 波特代表的就是传输速度为 200 个 bit 每秒。提到这里就不得不提及时

钟周期，我们一般认为时钟周期所需要的波特率为 4800 波特率，那么，4800Hz 就是我们

认为的时钟周期。也说明了串行通信在数据线上的要使用 4800Hz 波特率。常见的电话线

的波特率一般有 14400，28800 和 36600 几种。其他远距离传输的波特率还远远大于这些

数值，且波特率具有和距离成反比的特点。较大的波特率经常被用于几个很近的仪器间的

通讯。

在对波特率进行选择的时候优先考虑两点：首先，系统所需的最大的通信速率。这要决定于系统

的运行特性，明确规定通信的频率的变化范围，然后计算通信时的时钟误差，务必要选用用相同频率的

晶振。在选择不同的通信时钟时其速率会有很大差别即通讯误差。为了稳定通信，我们一定要选择最小

的时钟误差频率进行通信。

我们对波特率选择过程举例说明：设计要求的通讯频率如果不足 20000bit/s，则晶振频率就是

12MHz，对 SMOD 进行设置让其等于一（即波特率倍增）。

由波特率取值表，我们了解到能够选取的波特率有：1200，2400，4800，9600，19200

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