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基于51单片机的串口通讯系统-毕设论文.doc
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基于51单片机的串口通讯系统-毕设论文.doc
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桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸 第 1 页,共 25 页
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引言
人类社会已经进入信息化时代,信息社会的发展离不开电子产品的进步。单片机的
出现使人类实现利用编程来代替复杂的硬件搭建电路,它靠程序运行,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 CD4000 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!
单片机应用的主要领域非常广,智能化家用电器、办公自动化设备商业营销设备、
工业自动化控制、智能化仪表、智能化通信产品、汽车电子产品、航空航天系统和国防
军事、尖端武器等领域。
单片机应用的意义不仅在于它的广阔范围及所带来的经济效益,更重要的意义在于,
单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。以前采用硬件电路
实现的大部分控制功能,正在用单片机通过软件方法来实现。以前自动控制中的 PID 调
节,现在可以用单片机实现具有智能化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制。这种
以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控技术。随着单片机应用的推广,
微控制技术将不断发展完善。
电路的集成化不仅对硬件电路的设计相关,与电路的布局同样相关。印刷版的出现
使得电路产品更加规范,体积更小。Protel99se 是一款专业的绘制电路及印刷版的软件,
近年来的不断升级使得其功能更加完善,出现了 Altium Designer 、Protel DXP 等升级
版本。
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1 设计内容及要求
1.1 功能要求
(1)下位机选用 89S51 或 89S52 单片机;
(2)下位机接收上位机的数据并显示在 LED 或 LCD 上;
(3)下位机显示数据可以显示固定数据、位移数据、循环位移;
1.2 硬件要求
制作串口线和下位机及外围电路;
1.3 软件要求
Keil C 或汇编编程设计,串口调试助手或 Labview 串口通信编程。
2 设计原理及单元硬件模块
2.1 上位机设计
2.1.1 RS232 串口介绍
经过多年的发展,现今已经形成了许多串行通信接口的标准。其中本次课程设计用
到的 RS-232 标准是美国 EIA(电子工业联合会)与 BELL 公司一起开发的通信协议。它
适合于数据传输速率在 0—20000bit/s 的范围内通信。
目前比较常用的串口有 9 针串口(DB9)和 25 针串口(DB25),近距离通信可以直
接将通信接口用相应的线缆直接相连。
2.1.2 串口调试助手介绍
串口调试助手是串口调试相关工具,有多个版本。如:友善串口调试助手,支持
9600,19200 等常用各种波特率及自定义波特率,可以自动识别串口,能设置校验、数
据位和停止位,能以 ASCII 码或十六进制接收或发送任何数据或字符,可以任意设定自
动发送周期,并能将接收数据保存成文本文件,能发送任意大小的文本文件。
可实现功能如下所示:
(1) 自动搜索串口,并打开串口;
(2) 支持多串口;
(3) 支持自定义波特率,支持非标准波特率;
(4) 支持发送历史记录;
(5) 接收数据可以进行十六进制和 ASCII 切换;
(6) 接收数据时,光标可定位在指定行或在最后一行;
(7) 可以以十六进制或 ASCII 格式,向指定串口发送数据;
(8) 定时发送数据;
(9) 接收数据可以保存为文件,也可打开已保存数据文件;
(10)串口打开过程中,可修改通讯参数,如波特率;
(11)自动记录上次操作参数,如串口号、波特率等。
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2.2 下位机硬件设计
2.2.1 设计原理及方法
下位机设计可分为单片机最小系统、RS232 电平转换部分、数据显示部分。其系统
框图大致图 2-1 所示。
图 2-1 系统框图
本次设计采用 LCD 显示由上位机发送的数据,并完成固定数据、位移数据、循环位
移的数据显示。由上位机经 RS232 串口发送数据,经电平转换,转换成单片机可以接收
的信号电压,通过单片机内烧制的程序逻辑运算得出上位机所发送的数据,并在数据显
示部分依次显示固定数据、位移数据、循环位移数据。电平转换由 MAX232AEPE 芯片完
成,单片机最小系统使用的是 AT89S52 芯片,数据显示部分则由 1602LCD 液晶显示器完
成。
2.2.2 单片机最小系统
图 2-2 最小系统电路
RS232 电平转换部
分
单片机最小系统
数据显示部分
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸 第 4 页,共 25 页
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单片机采用 AT89S52,最小系统包括复位电
路和时钟电路两部分,其中复位电路采用按键
手动复位和上电自动复位组合,电路如图 2-2
左下部分所示:其中 REST 为单片机复位端,电
容 C3 按键 S1 构成上电复位和手动复位电路。时
钟电路如图 2-2 右下部分所示:晶振 Y1 频率采
用的是 11.0592MHZ,C1、C2 为 33p 瓷片电容,X1
和 X2 分别为单片机 18 和 19 脚。
(1)单片机各引脚功能说明:
AT89S52 管脚图如图 2-3 所示。
VCC:供电电压。
GND:接地。
P0 口:P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O
口,每脚可吸收 8TTL 门流。当 P1 口的管脚第
一
次写 1 时,被定义为高阻输入。P0 能够用于外部 图 2-3 AT89S52 管脚图
程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时,P0 口作为原
码输入口,当 FIASH 进行。校验时,P0 输出原码,此时 P0 外部必须被拉高。
P1 口:P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P1 口缓冲器能接收输出
4TTL 门电流。
P1 口管脚写入 1 后,被内部上拉为高,可用作输入,P1 口被外部下拉为低电平时,
将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时,P1 口作为第八位地址
接收。
P2 口:P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P2 口缓冲器可接收,输出 4
个 TTL 门电流,当 P2 口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因
此作为输入时,P2 口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2
口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时,P2 口输出地址的高
八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行
读写时,P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位
地址信号和控制信号。
P3 口:P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口,可接收输出 4 个 TTL 门电
流。当 P3 口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外
部下拉为低电平,P3 口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 AT89S52
的一些特殊功能口,P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸 第 5 页,共 25 页
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RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字
节。在 FLASH 编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE 端以不变的频率周期
输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于
定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个 ALE 脉冲。如想
禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时, ALE 只有在执行 MOVX,MOVC 指令是 ALE
才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止,置位无
效。
/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周
期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN 信号将不出现。
/EA/VPP:当/EA 保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不
管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时,/EA 将内部锁定为 RESET;当/EA 端保持
高电平时,此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间,此引脚也用于施加 12V 编程电源
(VPP)。
XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:来自反向振荡器的输出。
(2)USBASP 下载口说明
本次课程设计程序烧写使用 USBASP 下载口,下载电路如图 2-2 左上部分所示。
USBASP 是一种基于 ATMEL 公司的 AVR 系列 RISC 单片机的高性价比和一个由纯软件
的 USB 通信协议栈而构成的一个可以向 51 系列,AVR 系列单片机下载(烧写)程序的下载
器。
这种下载器工作稳定,速度很快,而且成本相当的低,是一种适合初学者的下载器。
特点如下:
(1)支持 USB1.1、USB2.0 通信;支持 WIN98、WINME、WIN2000、WINXP、VISTA、WIN7
操作系统;
(2)采用 USB 口供电、并带有 500mA 的自恢复保险丝。保护电脑不会烧毁或损坏。
(3)对目标板芯片编程时,可采用此下载线供电,也可以采用目标板本身供电,
下载结果不影响目标板运行。
(4)支持 AT89S51、AT89S52 和 AVR 全系列单片机的程序下载,速度更快,更稳定。
(5)支持的烧录文件格式:格式为 HEX 文件、二进制 BIN 文件。
(6)使用 IDC10 接口。
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