基于51单片机的串口通讯系统

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。

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

2.1.1RS232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。

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

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。

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