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目录第一章前言..............................................................................................................................2第二章系统组成与原理.........................................................................................................22.1系统组成及通讯原理...................................................................................................22.1.1系统构成..............................................................................................................22.1.2通信原理及协议.....................................................................................................4第三章硬件电路设计...........................................................................................................83.1接口电平电路设计........................................................................................................83.1.1RS-232接口电路设计.............................................................................................83.2单片机电路设计.........................................................................................................123.2.1单片机电路设计图.............................................................................................12第四章软件设计.................................................................................................................134.1功能描述....................................................................................................................134.1.1上位机和下位机实现的功能..............................................................................134.2程序...........................................................................................................................134.2.1下位机程序设计...................................................................................................134.2.2上位机（PC机）程序设计.................................................................................18第五章结束语......................................................................................................................23参考文献................................................................................................................................25潍坊学院毕业设计（论文）1致谢.......................................................................................................................................26摘要：微机与单片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。本次设计主要解决上位机与下位机之间的通信问题。ABSTRACT：Serial-communicationbasedonVisualStudio2005—VisualBasic2005(VB.NET)isintroducedinthepaper.Withthismethod,thedevelopmentcycleofsystemcanbereducedandthereliabilityofthesystemcanbeimproved.Anexampleofserial-communicationbetweenPCandMCS-51isalsogiven.Themethodisveryusefultolearnerswhowanttolearnnewserial-communicationtechnologybetweenPCandMCS-51.关键词：串行通信；单片机；PC机KEYWORDS:Serial-Communication;MCU；PC潍坊学院毕业设计（论文）2第一章前言随着计算机技术的迅速发展及其在各领域的广泛应用,远程控制以及数据采集系统多采用上位机和下位机的主从工作方式,由于串行通信具有高效可靠、价格便宜,遵循统一的标准等特点,因而成为主要的通信手段。微机的分析处理能力较强,有很好的人机界面和大容量的多种存储方式,所以上位机一般采用微机。而单片机具有价格低,功能强,抗干扰能力好,以及面向控制等特点,所以下位机采用单片机来构成主从式多机工作模式。本次设计的任务是给出在分布式控制系统中上位ＰＣ机与下位单片机（MSP430F149）之间进行异步串行通信的解决方案，实现了上位机向多个（最多8个）下位机发送信息以及下位机接收上位机的数据并能够向上位机发送数据的功能。要求在实际运行过程中，简单方便，稳定可靠，较好地解决上位机与下位机之间的通信问题。第二章系统组成与原理2.1系统组成及通讯原理2.1.1系统构成一、MSP430F149功能简介：本设计选用的主要芯片为MSP430F149，该单片机属于德州仪器公司MSP430F14X/16XFLASH系列。该系列是一组工业级超低功耗的微控制器，运行环境温度为-40～+85摄氏度工作电压范围1.8～3.6V，MSP430单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。由于具有16位RISC（精简指令集）结构，16位潍坊学院毕业设计（论文）3寄存器和常数寄存器，MSP430达到了最大的代码效率。数字控制的振荡器提供快速从所有低功耗模式苏醒到活动模式的能力时间少于6ms。MSP430F149有较高的处理速度，在8MHz晶体驱动下指令周期为125ns。另外它带有两个16位定时器（带看门狗功能）、速度极快的8通道12位A/D转换器(ADC)(带内部参考电压、采样保持和自动扫描功能）、一个内部比较器和两个通用同步/异步发射接收器、48个I/O口(均可独立控制)的微处理器结构。硬件乘法器提高了单片机的性能并使单片机在编码和硬件上可兼容[3]。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。二、系统构成1、系统框图系统构成如图2.1所示，由上位机(即工业控制计算机)、通讯接口和下位机3部分组成。上位机选用的是工控机，智能终端由单片机MSP430F149和外围传感器放大电路等构成（本设计部涉及该部分的设计）。单片机与PC机之间通信方式为串行异步方式（UART），下位机采用中断方式进行与上位机的数据交换，上位机采用按时查询方式对各串口进行读写操作。单片机MSP430要想与PC串口连接或者其它带有串口的终端设备连接，接口电路部分必须要进行EIA-RS-232-C与MSP430电平和逻辑关系的转换[4]。本设计将采用MAX3221芯片，完成3V～5V电平与串口电平的双向转换。图2.1系统框图潍坊学院毕业设计（论文）42.1.2通信原理及协议由于本设计解决的是串口通讯问题，所以通信的基本原理是利用MSP430的串口通讯模块（USART）来实现单片机和PC机之间的串口通信。1、USART的硬件构成：SP430F169的串行通讯模块（USART）的作用主要是实现对外通信，它可以实现异步通信（UART）和同步通信（SPI）两中通讯功能[5]。图1-2是USART的通讯模块。由图2.2可以看出USART模块分别由波特率部分，接收部分，发送部分，端口IO部分组成。USART接收部分包括接收寄存器，接收移位寄存器以及控制模块组成，它在接收信息的时候产生一些状态信息，并设置相应的中断标志位。USART的发送部分包括发送寄存器，发送移位寄存器以及控制模块组成，它在发送的时候产生一些状态信息，并可以设置发送中断标志位。USART的波特率产生部分主要包括时钟的选择，波特率的产生以及波特率的调整部分组成，它通过设置波特率寄存器和波特率调整寄存器来获得需要的波特率。USART包含一个控制模块，通过控制模块可以选择相应的工作模式，同时设置相应的管脚，比如对异步和同步工作方式的选择，对奇偶校验位和停止位个数等所有设置都是通过操作该模块的寄存器来实现的。对于不同系列的MSP单片机其USART模块可能有一个也可能有两个，而MSP430F149有两个，分别是USART0和USART1。潍坊学院毕业设计（论文）5图2.2USART模块组成2、USART的控制寄存器和工作模式USART的控制寄存器是其八个寄存器之中的一个，表2-1是其位的格式，表2-1控制寄存器PENVPEVSPCHARLISTENSYNCMMSWRSTUSART的控制寄存器有8个有效控制位，通过对这些控制位的设置可以对工作模式，通信协议，校验位等进行选择。用户对USART的所有操作都是通过操作该寄存器的控制位来完成的[6]。下面是各个位的简单功能描述,知道这些控制位的功能,有助于我们在后面进行硬件连接和软件设计.PENV：校验使能位。该位为0不允许校验；为1时，允许校验，且在发潍坊学院毕业设计（论文）6送时产生校验位，在接收时希望接收到校验位。在地址位多机模式中地址位包括在校验计算中。PEV：奇偶校验位。为0时，奇校验，为1时进行偶校验。SP：停止位。接收时停止位只有一个。发送时，该位为0，只有一个停止位；该