单片机串行通信接口设计课程设计2.doc
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1、课程设计说明书 第13页单片机串行接口的设计摘 要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,在工业控制领域广泛应用。80C51是通用型单片机,它不是为某种专用途设计的;专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计生产的,此次设计将采用通用80C51完成。单片机的串行口是一种比较重要的通信接口,单片机的串行口应用非常广泛,可以进行接口扩展、串行通
2、信等。在串行通讯时,要求通讯双方都采用一个标准接口,使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯,RS-232-C接口(又称EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。单片机与PC机的通信是通信技术的基础,掌握单片机与PC机的通信是通信原理对以后的学习具有深远意义。因此此次课程设计很有必要。关键词:单片机 ,串口通信,RS232目 录1 单片机简介12 硬件设计12.1 整体设计12.2 单片机选择22.2.1 AT89C5122.2.2 AT89C51功能特性描述32.2.3 AT89C51引脚功能说明32.2.4 AT89C51的串行接口42.2.5 串行口工作方式的选择52.3
3、RS-232简介62.3.1 RS-232电平转换器MAX23262.3.2 RS-232的接口信号73 软件编程及调试73.1 单片机通讯软件73.3 调试9总 结12致 谢13参考文献141 单片机简介如果将8位单片机的推出作为起点,那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段。第一阶段(1976-1978):单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS 48为代表。MCS 48的推出是在工控领域的控索,参与这一控索的公司还有Motorola 、Zilog等,都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代,“单机片”一词即由此而来。第二阶段(1978-1982)单片机的完善阶段。Intel公司在M
4、CS 48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS 51。第三阶段(1982-1990):8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段,也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS 96系列单片机,将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中,体现了单片机的微控制器特征。随着MCS 51系列的广应用,许多电气厂商竞相使用80C51为内核,将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中,增强了外围电路路功能,强化了智能控制的特征。第四阶段(1990):微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和
5、应用,出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机,以及小型廉价的专用型单片机。2硬件设计2.1 整体设计在PC系统中都装有异步通信适配器,利用它可以实现异步串行通信。适配器的核心元件是可编程的intel8251芯片,它使PC有能力与其他具有RS-232标准的接口的计算机或设备进行通信,而MCS-51单片机本身具有一个双全工的串行口,因此只要配上电平转换电路就可以和RS-232接口组成一个简单的通信通道。简单的PC与单片机通信只要3根线就可以了,单片机的TXD、RXD与PC的RXD、TXD分别相连,连接地线。由于51系列单片机的串行口使用的是TTL电平,因此在PC和单片
6、机间要有RS-232电平转换电路,图1所示为PC与单片机的通信图。图1 PC机与单片机的通信图2.2 单片机选择2.2.1 AT89C51 图2 单片机AT89C51AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能的CMOS8位单片机。片内4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大。AT89C51单片机可为提供许多高性价的应用场合,可灵活的应用于各种控制领域。2.2.2 AT89C51功能
7、特性描述AT89C51提供以下标准功能:4k字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,两个16位定时/计数器,一个5向量中断结构,一个全双工串行通信口,片内震荡器及时钟电路。同时,AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件的可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,窜行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容,但震荡器停止工作并禁止所有部件工作直到下一个硬件复位。2.2.3 AT89C51引脚功能说明Vcc:电源电压GND:地P0口:PO口是一组8位漏极开路行双向I/O口,也既地址/数据总线复用口。P1口:P1口
8、是一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输入缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。P2口:P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输入缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。RST:复位输出。当震荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平使机器复位。 ALE/当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节,即使不访问外部字节,ALE仍时钟震荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号,因此它可对外输出时钟脉冲或用于定时目的。:程序存入允许()输出的是外部程
9、序存储器的读选通信号。EA/VPP:外部访问允许。XTAL1:震荡器反向放大器及内部时钟的输入端。XAAL2:震荡器反向放大器的输出端。2.2.4 AT89C51的串行接口AT89C51单片机内部有一个 全双工的串行接收和发射缓冲器(SBUFF),这两个在物理上独立的接收发射器,即可以接收也可以发射数据,但接收缓冲器只可以读出不能写入,而发送缓冲器只能写入不能读出,它们的地址是99H。这个通信口即可以用于网络通信,亦可以实现串行异步通信,还可以构成同步移位寄存器使用。如果在串行口的输入输出引脚上加上电平转换器,就可以方便的构成标准的RS-232接口。SBUF为串行口的收发缓冲器,它是一个可寻址
10、的专用寄存器,其中包含了接收器和发射器寄存器,可以实现全双工通信。但这两个寄存器具有同一地址(99H)。MCS-51的串行数据传输很简单,只要向缓冲器写入数据就可发送数据。而从接收缓冲器读出数据既可接收数据。SCON控制寄存器,它是一个可寻址的专用寄存器,用于串行数据通信的控制,单元地址是98H,其结构格式如下:表1 SCON寄存器结构SCOND7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位地址9FH9EH8DH9CH9BH9AH99H98H特殊功能寄存器PCON,主要是CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器,单元地址为87H其机构格式如下表:表2 特殊功
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