MCS51串口通信实现

摘要随着科学技术的快速发展，MCS-51系列单片机串口与其它模块通信技术被广泛使用。本次设计实现了MCS-51单片机与PC机九针串口间的异步通信。MCS-51系列单片机内部带有一个可编程全双工的串行通信接口，在串行数据通信中最常用的是异步方式。PC机含有两个基于RS-232（DB-9）的串行接口，RS-232接口是PC机的一种串行标准接口，它的数据和控制信息是按位串行地传送出去。两者基于串口通信原理使用相关的通信协议，就能实现MCS-51单片机与PC机之间的串口通信。MCS-51单片机与PC机的串口通信，这项技术不但可以实现单片机将数据传输到PC机，也能实现PC机对MCS-51单片机的管理和控制,可以用于获取远程采集设备的数据,而且其所需电缆线少，接线也不复杂，所以在实际生产生活中，得到了广泛的运用。本次设计采用软件仿真的方式完成，需要使用到KEIL、串口调试助手、VSPD虚拟串口和PROTEUS进行连调来对MCS-51单片机的串口通信过程进行仿真。仿真结果达到了预期的设计目标，同时也验证了理论分析和电路设计的准确性。关键字：PC机;MCS-51单片机;串口通信ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,MCS-51seriesmicrocontrollerserialportcommunicationtechnologyiswidelyusedwithothermodules.ThisdesignhasrealizedtheMCS-51singlechipmicrocomputerandPCnineasynchronouscommunicationbetweentheserialport.MCS-51seriesmicrocontrollerwithaprogrammablefull-duplexinternalserialcommunicationinterface,theserialdatacommunicationisthemostcommonlyusedinasynchronousmode.PCcontainstwobasedonRS-232serialinterface(DB-9),theRS-232interfaceisaserialPCstandardinterface,itsdataandcontrolinformationisabitwiseserialporttosendout.Basedontheprincipleofserialcommunication,bothrelatedtotheuseofcommunicationprotocols,canachievetheMCS-51serialcommunicationbetweenMCUandPC.MCS-51singlechipmicrocomputerandPCserialportcommunication,thetechnologycannotonlyrealizethesinglechiptotransmitthedatatothePC,alsocanrealizethemanagementoftheMCS-51singlechipmicrocomputerandPCcontrol,canbeusedtoobtaintheremotedataacquisitiondevice,anditsneedforcables,wiringisnotcomplicated,sointheactualproductionlife,hasbeenwidelyused.Thisdesignwiththemethodofsoftwaresimulationiscomplete,youneedtousetheKEIL,serialdebuggingassistant,VSPDvirtualserialport,andPROTEUScarriesouteventotheMCS-51singlechipmicrocomputerserialcommunicationprocesssimulation.Thesimulationresultsreachedtheexpecteddesigngoal,atthesametime,alsoverifythetheoreticalanalysisandtheaccuracyofthecircuitdesign.Keywords:PC;TheMCS-51singlechipMCU;Aserialportcommunication目录1引言................................................................11.1研究背景.......................................................11.2国内发展现状...................................................31.3设计目标.......................................................42串口通信工作原理....................................................52.1串口通信工作方式...............................................52.2MCS-51单片机串口..............................................72.3串口控制机制...................................................82.4总体方案确定..................................................103硬件系统设计........................................................113.1AT89S51芯片性能指标..........................................113.2九针串口规格参数..............................................153.3通信电路的建立................................................163.4LED显示器电路的使用..........................................174软件系统设计.......................................................204.1波特率和晶振的选择............................................204.2通信协议的使用................................................224.3UART相关的寄存器的使用.......................................224.4程序设计......................................................235系统软件仿真实现...................................................265.1仿真软件简要介绍..............................................265.2系统仿真及结果分析............................................29结束语................................................................35致谢................................................................36参考文献..............................................................37附录.................................................错误!未定义书签。11引言1.1研究背景在科学研究中，通信指的是在不同的独立系统中利用线路相互交换数据。通信的主要目的是将数据从发送端传送到接收端，从而实现数据的交换。MCS-51系列单片机，内部带有一个可编程全双工的串行通信接口。基于串口通信原理,使用相关的通讯协议可实现MCS-51串口通信。MCS-51单片机串口通信实现主要有两种方式。第一，与其它单片机进行双机或多机通信。第二，与PC构成一个主从式系统。在这个系统中以MCS-51单片机作为下位机，PC机作为上位机的控制管理系统中，可以从PC机的软件界面对单片机进行直接控制和管理，向从机发送各种命令及参数，并及时收集、整理和分析从机发回的数据。在目前的工业控制和数据采集中，通常采用计算机（PC机）作为上位机，与下层的控制与监测设备（单片机等）进行通信。下位机所采集的数据必须通过一个通道传给上位机，同样上位机也要向现场设备发送控制指令。随着科学技术的高速发展方式一在目前的生产生活中用途很有限，所以本文主要介绍MCS-51单片机与PC机的串口通信实现。计算机和单片机与外界的基本的通信方式有两种，分别是并行通信和串行通信。随着通信技术的发展和数据流量的不断增长，传统的并行通信面临着严重挑战。并行通信虽然速度较快但是接线复杂，不适合远距离传输抗干扰能力不强。串行通信指的是通信双方只用一条数据线，将数据按位依次传输，传输的每一位数据占一个固定的时间长度。所以只需要少数数据线就可以完成系统间的信息交换。串行通信的特点是：线路结构简单、执行速度较快、同时抗干扰能力较强等优点。数据传送时按位顺序进行，最少只需要一根传输线就可以完成数据传输，串行通信的传输距离可以从几米到几千米。特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的较远距离通信。MCS-51单片机是1980年由美国因特尔公司推出的一款单片机，一直以来MCS-51系列单片机以其完善的总线、位操作系统、典型的结构、以及SFR的集中管理模式和面向控制功能的丰富的指令系统，为单片机产品的长期发展奠定了良好的基础。经典的产品有8031、8051和8751等通用产品，到目前为止，以MCS-51为内核的一系列兼容的单片机仍是实际应用的最常见产品（如目前流行的AT89S51、AT89S52及已经停产的AT89C51等），目前各高校及相关专业学校的学习教材还是用MCS-51单片机作为代表进行理论及实验的基础学习。正式因2为MCS-51单片机的深远影响，我们也要更好地了解它使用它。由其他的公司所生产的51系列单片机产品也大多是和MCS-51内核兼容的。也就是说,编写一段相同程序，在不同单片机公司的51单片机上运行的结果都是没有大的区别的。AT89C51单片机，是在原基础上增强了许多特性，如时钟，和由Flash存储器取代了原来的ROM，AT89C51的性能相对于原来的8051也优越了很多。目前市场已经没有了教材上详细讲解的AT89C51，我们做实物或仿真用AT89S51或AT89S52代替。AT89S51在工艺上对AT89C51进行了改进采用新工艺降低了成本而且提升了部分功能,大大增加了竞争力。89SXX系列可以向下兼容89CXX系列芯片。AT89S51单片机相对于AT89C51单片机的优势包括以下几点：（a）AT89S51有ISP在线编程功能，这个功能的优势在于向单片机存储器内导入新的程序时不需要把单片机从原来工作环境中剥离。使用起来更加方便。（b）AT89S51工作频率可达到33MHz，而AT89C51的极限工作频