单片机与PC串口通信课程设计

单片机与PC机的串口通信

摘要

单片机由于性价比高、使用灵活等优点而广泛应用于各种电子系统、自动控制系统，但是其存储容量小，处理的数据量不大。为了克服这一缺点，我们可以将单片机连接到PC机上，由单片机采集数据，然后将数据汇总到PC机，再进行各种数据处理。

单片机与PC机一般采用串行通信，由于51系列单片机中一般集成了全双工的串行端口，只要配以电平转换的驱动电路、隔离电路就可组成一个简单可行的通信接口。PC机具有强大的监控和管理功能，而单片机则具有快速及灵活的控制特点，本设计将通过电平转换电路实现单片机与PC机中的RS-232标准总线之间的串行通信。这也是许多测控系统中常用的一种通信解决方案。

关键词：单片机，PC机,串行通信，电平转换，总线

目录

第一章：绪论 (1)

1.1课题研究的目的和意义 (1)

课程设计（论文）用纸

1.3课程设计的技术要求 (2)

1.3.1课程设计的具体要求如下 (2)

1.3.2本设计的主要功能 (2)

第二章：硬件电路的设计 (3)

2.1 串行通信的基本原理 (3)

2.1.1 串行通信的概念及分类 (3)

2.1.2 串行口的工作方式 (4)

2.2硬件电路设计方案 (5)

2.2.1整体设计思路及原理 (5)

2.2.2 AT89C51 单片机简介 (6)

2.2.3 单片机外围电路设计 (8)

2.2.4 MAX232芯片简介 (11)

2.2.5 接口电路设计 (13)

2.2.6 硬件电路设计图 (14)

第三章软件设计 (16)

3.1 单片机与PC总体设计流程图 (16)

3.2单片机程序设计流程图 (16)

3.3 PC机程序设计流程图 (18)

第四章总结 (21)

致谢 (22)

参考文献 (23)

第一章：绪论

1.1课题研究的目的和意义

单片机与PC机串行通信端口在系统控制的范畴中一直占据着及其重要的地位，它不仅没有因为时代的进步而遭淘汰，反而在规格上越来越完善，应用也越来越广泛。作为一种基本而又灵活方便的通信方式，串口通信被广泛应用于PC与PC或者PC与单片机之间的数据交换以及其他工业控制与自动控制中。如今，在很多场合中，要求单片机不仅能独立完成单机的控制任务，还要能与其他数据控制设备（单片机、PC机等）进行数据交换。因此如何实现PC机与单片机之间的通信具有非常重要的现实意义。

1.2 所属领域的现状及发展状况

单片机,亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(I/0)等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。现在可以说单片机是百花齐放的时期,世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机,从8位、16位到32位,数不胜数,应有尽有,它们各具特色,互成互补,为单片机的应用提供广阔的天地。通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。随着低价位OTP及各种特殊类型片内程序存储器的发展,加之处围接口不断进入片内,推动了单片机“单片”应用结构的发展。特别是I2C、SPI 等串行总线的引入,可以使单片机的引脚设计得更少,单片机系统结构更加简化及规范化。

单片机改变了我们生活,纵观我们现在生活的各个领域,从导弹的导航装置,到飞机上各种仪表的控制,从计算机的网络通讯与数据传输,到工业自动化过程的实时控制和数据处理,以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等,这些都离不开单片机, 单片机有着广阔的应用前景。

如今，随着单片机和微机技术的不断发展,特别是网络技术在测控领域的广泛

应用,由PC机和多台单片机构成的多机网络测控系统已成为单片机技术发展的一个方向。它结合了单片机在实时数据采集和微机对图形处理、显示的优点。同时,Windows环境下后台微机在数据库管理上具有明显的优势。二者结合,使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制,而形成了向以网络为核心的分布式多点系统发展的趋势。

1.3课程设计的技术要求

1.3.1课程设计的具体要求如下

1) 掌握单片机的工作原理与接口设计。

2) 完成硬件设计, 包括硬件选择及硬件原理图绘制。

3) 完成软件设计,绘制程序流程图。

1.3.2本设计的主要功能

根据要求，设计一个51单片机与PC串口通信电路，实现单片机与PC机之间的通信。设计主要分为硬件设计和软件设计两大模块，本设计主要侧重于硬件电路的实现。

本设计将实现以下功能，即单片机通过串行口向PC发送字符串并且可以接收由PC发送过来的数字。

具体实现结果为：将从单片机键盘上键入的字符显示到PC显示器上，将PC 键盘输入的数字（0-9）显示到单片机的数码管上。

第二章：硬件电路的设计

2.1 串行通信的基本原理

2.1.1 串行通信的概念及分类

通信的基本方式可分为并行通信与串行通信两种。

并行通信：是将组成数据的各位同时传送，并通过并行门（如P1口等）来实现。在并行通信中，数据传送线的根数与传送的数据位数相等，传送数据速度快，但所占用的传输线位数多。因此，并行通信适合短距离通信。如图2-1所示。

串行通信：是指数据一位一位地按顺序传送。串行通信通过串行口来实现。在全双工的串行通信中，仅需要一根发送线和一根接收线，串行通信可大大节省传送线路的成本，但数据传送速度慢。由于其所需电缆线少，接线简单，所以在较远距离传输中，得到了广泛的运用。如图2-2所示。

图2-1 并行通信图2-2 串行通信串行通信有同步通信和异步通信两种基本方式。

（1）异步通信方式：数据通常是以字符(或字节)为单位组成字符帧传送的。发送方发送各个字符的间隔时间是不定的，收发双方各用自己的时钟源来控制发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。接收端是依靠字符帧格式来判断发送端是何时开始发送及何时结束发送。平时，发送线为高电平(逻辑“1”)，