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河南科技大学本科毕业设计(论文)
单片机 MSP430 与 PC 机串口通讯设计
摘 要
在多机通信的分布 式控制系统 中,通过 PC 机的串口 与多台单片 机的通信
是最方便的。在这 样的分布式 控制系统中 ,单片机与微 机之间的多 路通信是
整个系统的关键 。基于 MSP430 系列单片机 自身优越的性 能以及其超 低功耗的
特点,利用 MSP430F149 的 USART 可以实现这种分布 式多机通信 功能。在解决
了与 PC 串口或其他带有串口 的终端相连 所需要的串口 电平和逻辑 关系的转
变之后,选用 MSP430F149 的异步模式 UART ,用 C 语言完 成下位机( PC 机)
接收和发送数据程 序,借 助 VC++6.0 开发平台并利 用 PCo mm 软件 包完成上
位机(单片机)的 通信程序。
文章介绍了美国 TI公司新一代 16位Flash 型MSP430F149 系列单片机的结
构、特性和 功能。
详细介绍了如何利用 VC十+6.0进行串口通讯程序的
编制,重点介绍了如何利用实现异步通讯的方法。
关键词: MSP430 系列单片机,多路通信 ,控制系统 ,异步模式 ,Pcomm
1

河南科技大学本科毕业设计(论文)
Design of the Serial Communication
between MSP430F149 and PC
ABSTRACT
In the controlled system of distributing type in which many
computers are communicating, by way of the PC string contact with
many single chip machines to correspond is the most convenient. In
this controlled system of distributing type, the various communication
between single chip machines and microcomputer is the whole key.
According to the low achievement consume and perfect function of
MSP430,The USART that used in system of MSP430F149 can carry out this
kind of function of singular to group. It is required to solve the
voltage conversion and the change of logic relation, when the MSP430
connects with the PC string or other terminals which take with strings.
And then, we can choose the asynchronous module (UART) of MSP430F149
to complete the MSP430F149 ’s main processor in language of C and write
out the PC’s processor asking for help from The VC++6.0 and The Pcomm.
This paper introduces the structure, principle and feature of new
generation of 16 bit&Flash-type microcontroller which belongs to the
Texas Instruments MSP430F149 series. At the same time, it also
introduces how to carry out the method of the serial communication
between PC and MSP430F149. The paper presents how to use VC++6.0 design
serial port communication program,especially calling Pcomm functions
to control serial port to transfer data.
MSP430F149single-chip computer, serial
KEY WORDS :
communication, control system ,UART,PComm
2

河南科技大学本科毕业设计(论文)
目 录
摘 要 ................................................ 1
ABSTRACT .............................................. 2
目 录 ................................................ 3
前 言 ................................................ 4
第一章 串口通讯的系统组成与原理 ....................... 5
§1.1 系统组成及通讯原理 ...............................................................................5
§ 1.1.1 系统构成 ...................................................................................5
§ 1.1.2 通信原理及协 议 ........................................................................6
第二章 硬件电路设计 ................................. 11
§2.1 接口电平电路设计 .................................................................................11
§2.1.1 RS-232 接口电路设计 ...............................................................11
§2.2 单片机电路设计 .....................................................................................14
§2.2.1 单片机电路设计 图 ....................................................................14
第三章 软件设计 ..................................... 16
§3.1 功能描述 ................................................................................................16
§3.1.1 上位机和下位机实现 的功能 .................................................16
一、功能描述: ....................................... 16
§3.2 程序设计 ................................................................................................16
§3.2.1 下位机程序设计 ......................................................................16
§3.2.2 上位机( PC 机)程序设计 ....................................................26
结 论 ............................................... 31
参考文献 ............................................. 33
3

河南科技大学本科毕业设计(论文)
前 言
在工业控制领 域,由多 单片机构 成的系统 很多,如 大规模测 控系统、 大
型车辆控制系 统、机器 人控制系 统等。单 个单片机 在这些应 用场合往 往仅负
责某一个点或 者某个子 系统的监 控,对整 个系统中 各点的监 测或各子 系统的
协调控制则由 某一个功 能更强大 的中央处 理器如 PC机来完成 。数据传 输距离
可能是近距离 的(几米 ),也可能是 远距离的 (几公里 )。多 机系统的 数据交
换可能采用并 行通信, 也可能采 用串行通 信,而构 成多单片 机系统的 关键技
术是多单 片机之 间的 通信方 式 。由于串行 通信是 在一根 传输线 上一位 一位
[1 ]
的传送信息, 所用的传 输线少, 可借助现 成的电话 网进行数 据传送, 因此特
别适合远距离传输 ,所以 串口通讯方式 在计算机控 制系统中有着 广泛的应用 。
MSP430 系列单片机是一种 超低功耗的混 合信号控制 器,在控制系统 以及
数据采集系统中有 广泛的应用 ,这是因为 :该系列单片 机有着强大 的处理功
能,在 8MHz 晶体下运算能力达 1MIPS(100 万/秒),是传 统 51 单片机远远达
不到的,这使该系 列单片机采 用 C 语言开 发有很高的效 率,从而提 高开发周
期,实现程序可移 植性; MSP430 系列单片机有超低 功耗的特点 ,且有多 种省
电模式 ,6μm 的 快速启动时 间可延长待机 时间并使启 动更加迅速 ,这使得 系统
功耗特别小 ,适合未来社 会对于低功 耗系统的要 求 ;另外 MSP430 系列单片
[2]
机系统功能稳定, 其波特率发 生器中的预 分频/分频器和一个 调整器的组 合,
使得即使晶振频率 不是波特率 的整数倍情 况下,MSP430 也能正常工 作而且还
可以使其通讯协议 工作在最大 的波特率。 采用这一技术,即使用手 表晶振
(32768Hz) ,波特率也可 以达到 4800 和 9600 。
本设计是基于 MSP430F149 实现分布式控制系统 中的串口通讯 问题。在硬
件 上 要 想 与 PC 串口 或者其 它带有 串口 的 终 端 设 备 相 连 接, 必 须 要 进 行
EIA-RS-232-C 与 MSP430 电平和逻辑关系的 转换,本设计采用 MAX3221 芯片,
完成 3V 5V 电平与串 口电平的 双向转换 ;而对于 多台单片 机按照一 定连接
~
形式构成的通信网 络,相互之 间必须以规 范的通信协议 来联络,才 能完成各
种要实现的功能要 求。本设计依 据 MSP430F149 的串行通信模块 的构成,利用
4

河南科技大学本科毕业设计(论文)
其异步通信模式的 特点,按照 位寻址的方 式设计出一个 简单的通信 协议,依
此设计出下位机的 接收和发送 程序,以及 上位机的 C++通信程序。
第一章 串口通讯的系统组成与原理
§1.1 系统组成及通讯原理
§ 1.1.1 系统构成
一、 MSP430F149 功能简介:
本 设 计 选 用 的 主 要 芯 片 为 MSP430F149 , 该 单 片 机 属 于 德 州 仪器 公 司
MSP430F14X/16X FLASH 系列。该系列是一 组工业级超 低功耗的微 控制器,运
行环境温 度为 -40 +85 摄氏度工作 电压范围 1.8 3.6V, MSP430 单片机
~
~
之所以有超低的功 耗,是因为 其在降低芯 片的电源电压 及灵活而可 控的运行
时钟方面都有其独 到之处。由 于具有 16 位 RISC(精简指令集)结构, 16 位
寄存器和常数寄存 器,MSP430 达到了最大的代码效 率。数字控制的 振荡器提
供快速从所有低功 耗模式苏醒 到活动模式 的能力时间少于 6ms。MSP430F149
有较高的处理速度 ,在 8MHz 晶体驱动下 指令周期为 125 ns 。 另外它带有
两个 16 位定时器( 带看门狗功能 )、速度极 快的 8 通道 12 位 A/D 转换器
(ADC)(带内部参考电压、采样 保持和自动 扫描功能)、 一个内部比 较器和两
个通用同步 /异步发射接 收器、48 个 I/O 口(均可独立控制 )的微处理器结 构。
硬件乘法器 提高了 单片机 的性能并 使单片 机在编码 和硬件 上可兼容 。这些
[3 ]
特点保证了可编制 出高效率的 源程序。
二、系统构成
1、系统框图
系统构成如图 1-1 所示,由上 位机(即工业控制 计算机 )、通讯接口 和下
位机 3 部分组成。 上位机选用的 是工控机 ,智能 终端由单片机 MSP430F149
和外围传感器放大 电路等构成(本 设计部涉及该 部分的设计)。单片机 与 PC
机之间通信方式为 串行异步方 式(UART),下位机采用 中断方式进 行与上位
机的 数据交换 ,上位机 采用按时 查询方式 对各串口 进行读写 操作。 单 片 机
MSP430 要想与 PC 串口连接或 者其它带有 串口的终端设 备连接,接 口电路部
分必须要进行 EIA-RS-232-C 与 MSP430 电平和逻辑关系的转 换 。本设计将
[4]
5
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