单片机与PC机之间的串口通信.doc

论文题目：单片机与计算机串行通信的设计
学号：20101003
学生姓名：周爽
学院：电气与电子工程学院
专业：电气工程及其自动化
班级：100307
指导教师：林志琦

2013年1月
第1章设计任务及性能指标
1.1系统开发背景和系统设计的意义
自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域为拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。与此同时在市场上以单片机为核心控制器的产品更是层出不穷，各种家用电器、智能仪器仪表、医疗器械、机电一体化、实时工业控制、交通领域无不用到单片机。从目前单片机的发展趋势来看，单片机控制技术已成为电子设计技术及计算机技术不可缺少的一个重要部分，因此单片机系统在电子世界里有着较好的前景，进行单片机的系统开发设计在当今电子领域有着重大的意义。
1.2设计目标
该设计要求实现：
设计串行通信接口，实现与PC机的通信，完成键盘输入指令，控制发光二极管的状态。
设计结果要求：
完成电路的设计，完成软件程序的编写（包括流程图和部分源代码）。
1.3设计任务
该设计题目包括四个个部分，分别为：
1.及性能指标设计任务（包括设计背景及意义）；
2.系统硬件设计（包括各模块的硬件电路设计、主要芯片的介绍等）；
3.系统软件设计（包括主程序流程图的设计、控制算法）；
4.系统的调试（包括硬件调试和软件调试）：
5.结论

1.4设计原理
单片机的串行口除了可用作与其他单片机的通信外，还能作为与普通计算机通信的通道，从而使得单片机在通信与控制领域得到了广泛的应用。串行通讯方式具有使用线路少、成本低，适合远程传输。PC机与单片机之间由RS-232C接口相连，在计算机的串行口都是公头，称为DB－9P。而可插入公头的是母头，称为DB－9S。计算机通过串口软件发送和显示数据，发送的数据通过晶片MAX232传到单片机中，并由LED数码管显示出来。

第2章硬件系统设计
2.1硬件设计框图
硬件电路的设计框图，如图1所示：

复位电路

控
制
器

单片机
AT89S52

发光二极管

MAX232
电平转换
电路

PC
机

晶振电路

电源电路

图1硬件电路设计图

本设计的主要硬件电路包括：单片机与PC机串行通信接口和ISP编程下载电路、单片机外围电路等部分。

2.2主要芯片的介绍
2.2.1单片机AT89S52
HYPERLINK"http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc1919.pdf"\t"_blank"AT89S52是低功耗，高性能CMOS8位单片机，可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，其主要特点为：
（1）、40个引脚DIP-40封装，8kBytesFlash片内程序存储器；
（2）、256bytes的随机存取数据存储器（RAM）；
（3）、5个中断优先级2层中断嵌套中断；
（4）、2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信接口。
其引脚封装如图2所示；主要引脚介绍如下：

图2单片机AT89S52封装图

（1）VCC、GND电源、接地引脚；
（2）XTAL1、XTAL2外部振荡器接入的两个引脚；
（3）RESET复位信号输入引脚；
（4）RXD、TXDP3口作第二功能引脚用作串行通信接口输入、输出引脚；
（5）P0.1—P0.7数据/地址总线引脚；P1.0—P1.7一般的I/O口；P2.0—P2.7一般的I/O口。

2.2.2电平转换模块MAX232
MAXIM公司生产的、包含两路接收器和驱动器的IC芯片，适用于各种EIA-232C和V.28/V.24的通信接口。MAX232芯片的功能：MAX232内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5V电源电压变换成为RS-232C输出电平所需的±10V电压。所以，采用此芯片接口的串行通信系统只需单一的+5V电源就可以了。对于没有±12V电源的场合，其适应性更强
Max232是TTL电平与RS232电平相互转换的模块，其引脚封装图如图3所示：

图3MAX232封装图
其各引脚功能如下表1所示：

表1MAX232引脚功能
2.3串行通信电路
单片机与PC机串行通信接口电路及编程下载电路如图4所示：

图4单片机与PC机串行通信接口的电路

本设计的串行通信部分主要是由MAX232电平转换电路和ISP编程下载电路组成，其原理是：MAX232芯片把单片机引脚的COMS电平（0—5V