课程设计-利用RS-232实现单片机与PC间的串行通信.doc

内容提要 单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的 中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器 等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路 ）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机又称单片微控制器,它不 是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微 型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台 计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时 ，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作 用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价 钱也是低的，一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作 足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的 身影！......它主要是作为控制部分的核心部件。它是一种在线式实时控制计算机，在 线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算 机的（比如家用PC）的主要区别。 单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊 的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很 难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD40 00系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成 功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可 以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是 除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语 言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算 机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里 面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于 单片机来讲是不能接受的。 单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。 一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC 的也是承受不了的。 二十世纪跨越了三个"电"的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不 过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还 有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机 （亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行 简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的"肚子"里。它在整个装置中， 起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用 领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产 品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词—— "智能型"，如智能型洗衣机等。 1. 引言 1.1 设计目的 本设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、软件程序的设 计等，以便使学生掌握有关单片机控制的设计思想和设计方法。为学生今后从事单 片机控制系统开发工作打下基础。 2. 设计内容和要求 本课程设计的基本要求是使学生全面掌握单片机控制系统设计的基本理论熟悉掌握 MCS-51系列单片机的编程方法，具体要求如下： 利用电平转换器件RS- 232实现单片机与PC间的串口通信，利用虚拟终端仿真单片机与PC间的串行通信。P C先发送从键盘输入的数据，单片机接收后会发给PC机，双方收发数据是相同的单片 机将收发到的30-39H间的数据转换成0- 9显示，其他数据直接显示为字符的ASCII码。 1. 单片机的介绍 2.1 单片机的基本概念 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力 的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器 /计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业 控制领域的广泛应用。 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，单片机又称单片微控制 器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成 【单片机基础】 单片机，又称为单片微控制器，是一种高度集成的微型计算机系统，它将CPU（中央处理器）、RAM（随机存取存储器）、ROM（只读存储器）、I/O（输入/输出）接口、中断系统、定时器/计数器等关键功能部件集中在一块硅片上，形成一个完整的计算机系统。与传统的个人计算机相比，单片机更加小巧、成本低廉，特别适合用于控制设备和自动化系统中。 单片机的广泛应用源于其灵活性和定制性。通过编写和烧录程序，单片机能够执行特定的任务，例如控制洗衣机、排烟罩等家电设备的运行，或者在导航系统、通讯设备中发挥核心控制作用。它们通常是实时在线系统，强调抗干扰能力和低成本，这与离线式计算机（如家用PC）的高性能和大型存储设备有着显著区别。 【单片机的编程与汇编语言】 在单片机编程中，由于资源限制，最常见的语言是汇编语言，这是一种非常底层的语言，直接对应机器指令。尽管高级语言如C或C++能提供更高级别的抽象和可视化编程，但它们的代码体积较大，不适合单片机的存储空间。汇编语言虽然原始，但对于单片机来说，可以实现高效率和高硬件利用率，尤其是在需要精细控制和优化性能的场合。 【课程设计目标与内容】 本次课程设计的目标是让学生掌握单片机控制系统的设计方法和思想，包括控制任务确定、系统方案设计、硬件构建和软件编程等环节。学生需要熟悉MCS-51系列单片机的编程，这是常见的8位单片机系列。 设计的具体任务是利用RS-232串行通信协议，通过电平转换器件连接单片机与个人计算机（PC），实现两者之间的数据交换。PC端通过键盘输入数据，发送给单片机，单片机接收到30-39H范围内的数据会转化为0-9的数字显示，其他数据则按ASCII码直接显示。这个设计旨在让学生实战操作，理解串行通信和数据处理的基本过程。 通过这样的实践项目，学生不仅能深入理解单片机的工作原理，还能积累实际的硬件和软件设计经验，为未来从事单片机控制系统的开发工作奠定基础。