微机原理与接口专业技术课程设计(串行通讯)

一、设计意义

在信息飞速发展的时代，计算机的应用越来越广泛。而微机原理是机械工业控制设备的理论基础，学好了就能在激烈的竞争环境中找到一份好一点的工作。理论课程学习是让学生学习基本理论知识，对课程内容和原理有比较深刻的理解，只要从理论上理解，不用考虑实际的可行性。通过本次课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程，不仅需要在理论上能实现而且还要考虑实际的可行性，不能纸上谈兵。

二、设计目的

1、了解串行通信的基本原理。

2、掌握串行接口芯片8251的工作原理。

3、掌握8251芯片的编程方法。

4、了解8253的初始化。

5、巩固和加深在微机原理课程中所学的理论知识。通过课程设

计加深理解课堂教学内容，掌握计算机接口技术的基本应用方法。

6、学会查阅相关手册与资料，培养独立分析与解决问题能力。

三、设计环境

PC机一台，串行通讯接口芯片8251A一片，8253一片。TC-1集成开发环境实验箱一台。

四、设计题目及要求

4.1 设计题目

串行通讯

4.2 设计要求

设计一个串行通信系统，用软件编程和硬件实验来实现。具体要求：

用8253芯片作为计数器，用于产生8251的发送和接受时钟。TXD和RXD连在一起。

从PC机的键盘输入一个字符，将其ASCII码加1后发送出去，在接受回来在屏幕上显示，实现自发自收。

8251的控制端口地址为2B9H ,数据口地址为2B8H.

8253计数器的计算初值=时钟频率/(波特率*波特率因子)，这里的时钟频率接1MHZ,波特率若选1200，波特因子若选16，则计数器初值为52。

收发采用查询方式。

五、设计原理

5.1．8251A的基本性能

8251A是可编程的串行通信接口芯片，基本性能：

1．两种工作方式：同步方式，异步方式。同步方式下，波特率为064K，异步方式下，波特率为0~19.2K。

2．同步方式下的格式

每个字符可以用5、6、7或8位来表示，并且内部能自动检测同步字符，从而实现同步。除此之外，8251A也允许同步方式下增加奇/偶校验位进行校验。

3．异步方式下的格式

每个字符也可以用5、6、7或8位来表示，时钟频率为传输波特率的1、16或64倍，用1位作为奇/偶校验。1个启动位。并能根据编程为每个数据增加1个、1．5个或2个停止位。可以检查假启动位，自动检测和处理终止字符。

4．全双工的工作方式

其内部提供具有双缓冲器的发送器和接收器。

5．提供出错检测

具有奇偶、溢出和帧错误三种校验电路。

5.2、8251A的内部结构

1、发送器

发送器由发送缓冲器和发送控制电路两部分组成。

采用异步方式，则由发送控制电路在其首尾加上起始位和停止位，然后从起始位开始，经移位寄存器从数据输出线TXD逐位

串行输出。

8251A内部结构图

或采用同步方式，则在发送数据之前，发送器将自动送出1个2个同步字符，然后才逐位串行输出数据。

如果CPU与8251A之间采用中断方式交换信息，那么TXRDY 可作为向CPU发出的中断请求信号。当发送器中的8位数据串行发送完毕时，由发送控制电路向CPU发出TXE有效信号，表示发送器中移位寄存器已空。

2．接收器

接收器由接收缓冲器和接收控制电路两部分组成。

接收移位寄存器从RXD引腿上接收串行数据转换成并行数据后存入接收缓冲器。

异步方式：在RXD线上检测低电平，将检测到的低电平作为起始位, 8251A开始进行采样，完成字符装配，并进行奇偶校验和去掉停止位，变成了并行数据后，送到数据输入寄存器，同时发出RXRDY信号送CPU，表示已经收到一个可用的数据。

同步方式：首先搜索同步字符。8251A监测RXD线，每当RXD 线上出现一个数据位时，接收下来并送入移位寄存器移位，与同步字符寄存器的内容进行比较，如果两者不相等，则接收下一位数据，并且重复上述比较过程。当两个寄存器的内容比较相等时，8251A的SYNDET升为高电平，表示同步字符已经找到，同步已经实现。

采用双同步方式，就要在测得输入移位寄存器的内容与第一个同步字符寄存器的内容相同后，再继续检测此后输入移位寄存

器的内容是否与第二个同步字符寄存器的内容相同。如果相同，则认为同步已经实现。

在外同步情况下，同步输入端SYNDET加一个高电位来实现同步的。

实现同步之后，接收器和发送器间就开始进行数据的同步传输。这时，接收器利用时钟信号对RXD线进行采样，并把收到的数据位送到移位寄存器中。在RXRDY引脚上发出一个信号，表示收到了一个字符。

3．数据总线缓冲器

数据总线缓冲器是CPU与8251A之间的数据接口。包含3个8位的缓冲寄存器：两个寄存器分别用来存放CPU向8251A读取的数据或状态信息。一个寄存器用来存放CPU向8251A写入的数据或控制。

4．读/写控制电路

读/写控制电路用来配合数据总线缓冲器的工作。功能如下：

(1) 接收写信号WR，并将来自数据总线的数据和控制字写入8251A；

(2) 接收读信号RD，并将数据或状态字从8251A送往数据总线；

(3) 接收控制/数据信号C/D，高电平时为控制字或状态字；低电平时为数据。

(4) 接收时钟信号CLK完成8251A的内部定时；

(5) 接收复位信号RESET，使8251A处于空闲状态。

5．调制解调控制电路

调制解调控制电路用来简化8251A和调制解调器的连接。

5.3．8251A的引脚功能

1、8251A和CPU之间的连接信号

8251A和CPU之间的连接信号可以分为四类：

a)片选信号

•CS：片选信号，它由CPU的地址信号通过译码后得到。

b)数据信号

D 0-D

7

：8位，三态，双向数据线，与系统的数据总线相连。传

输CPU对8251的编程命令字和8251A送往CPU的状态信息及数据。

c)读/写控制信号

• RD：读信号，低电平时， CPU当前正在从8251A读取数据或者状态信息。

• WR：写信号，低电乎时， CPU当前正在往8251A写入数