單片機與PC機的通信技術(shù)研究
頁數(shù) 49 字數(shù)19850
摘 要

隨著PC機技術(shù)和單片機技術(shù)的日益成熟，單片機與PC機通信技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。從家用電器、工業(yè)控制到醫(yī)療儀器、軍事應(yīng)用都涉及到單片機與PC機的通信。 本論文根據(jù)RS-232標準，以單片機AT89C51為基礎(chǔ)，通過電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，連接到計算機的DB9串行端口，然后用Visual C++編寫PC機端通信程序，用匯編語言編寫單片機端通信程序，從而實現(xiàn)PC機與單片機的串行通信。
論文先從理論方面講述串行通信的基本知識，如同步通信、異步通信、通信協(xié)議、波特率等，然后研究了調(diào)制解調(diào)技術(shù)原理、調(diào)制解調(diào)器的功能和基于MODEM的單片機與PC機遠程通信等，接著研究了三態(tài)邏輯編/解碼技術(shù)在數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用和差錯控制技術(shù)，再接著講述了單片機串行接口以及單片機與PC機的通信原理，其中包括系統(tǒng)原理圖的設(shè)計和程序流程的設(shè)計，最后根據(jù)所設(shè)計的系統(tǒng)原理圖做出實驗電路板。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，單片機的應(yīng)用也越來越廣泛，如：在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、家用電器以及儀器儀表自動化等許多領(lǐng)域都起著十分重要的作用。但在實際應(yīng)用中，在要求數(shù)據(jù)量大的應(yīng)用場合，單片機往往難以勝任，而PC機著重發(fā)展海量高速數(shù)值運算技術(shù)，其控制能力是有限的。這時使用多個單片機結(jié)合PC機組成分布式系統(tǒng)是一個比較好的解決方案，這樣單片機與PC機的數(shù)據(jù)通信技術(shù)就變得十分重要[1]。
在目前的許多實時工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，多采用PC機作上位機和多個單片機作下位機的主從式系統(tǒng)。在主從分布式控制系統(tǒng)中，單片機主要完成實時數(shù)據(jù)采集，被采集數(shù)據(jù)經(jīng)初步處理后通過串口傳送給主機。主機將從機發(fā)送來的數(shù)據(jù)進行處理后隨時向用戶提供各種統(tǒng)計報表。主機同時根據(jù)從機接收的過程參數(shù)進行判斷處理，并給從機(單片機)發(fā)送各種控制命令。在這樣的分布式控制系統(tǒng)中，就需要實現(xiàn)主機向從機發(fā)送數(shù)據(jù)或主機從從機接收數(shù)據(jù)，即單片機與微機的串行通信，這樣便可以彌補單片機在數(shù)據(jù)處理方面的不足和PC機在控制方面的欠缺。
單片機作為嵌入式系統(tǒng)的一種，從MCS-51系列起，串行通信模塊作為一個重要功能，被集成到了單片機內(nèi)部，已在自動化控制以及家電產(chǎn)品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。常見的單片機系統(tǒng)都具備一個串行口（如AT89C51），有的還具備了兩個串行口（如DS80C320系列）甚至多個串行口。這些串行口就是單片機的串行通信模塊，通過串行通信接口可把單片機與PC機連接起來進行數(shù)據(jù)傳輸。
單片機技術(shù)和PC機技術(shù)在現(xiàn)實生活中都起著不可取代的作用，而結(jié)合這兩種技術(shù)的應(yīng)用有著極大的發(fā)展前景。單片機和PC機串行通信技術(shù)有著其特有的魅力，現(xiàn)已經(jīng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研等各個領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用。它憑著成本低、實現(xiàn)簡單等特點，在單片機與PC機的通信中占著一席之地。如今形成了RS-232總線標準、RS-485總線標準、 總線、CAN總線、無線通信、USB總線等并行發(fā)展的趨勢?？梢灶A(yù)測單片機和PC機串行通信技術(shù)的應(yīng)用將更為廣泛，并隨著其他新技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。
由于硬件條件、研究環(huán)境等因素，比較適合本研究的有RS-232接口和USB接口兩種標準。然而USB結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相對成本高、協(xié)議也十分復(fù)雜，程序量大、而AT89C51芯片內(nèi)只有相當小容量的ROM。因而先進USB接口在單片機中并不適合，而RS-232接口是最為常用的串行接口標準，大量的集成設(shè)備、工業(yè)產(chǎn)品都提供了RS-232接口，因此，單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計中，RS-232通信設(shè)計占首要位置。還有，由于分布參數(shù)的影響，并行通信在傳輸過程中會產(chǎn)生波形變差，而串行通信則不會出現(xiàn)這樣的情況，并且串行通信具有傳輸可靠、實現(xiàn)簡單方便等特點，因此本文研究的是基于RS-232的串行通信。
本論文設(shè)計主要研究的是單片機與PC機的通信技術(shù)，而就其應(yīng)用來說，從數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)到編碼解碼，最后到串行通信是一個比較復(fù)雜的問題，由于時間、資源、經(jīng)費等條件的限制，論文的程序設(shè)計和電路設(shè)計都沒有涉及調(diào)制解調(diào)及編碼解碼（包括檢錯和糾錯）技術(shù)，它以AT89C51單片機為例，將單片機設(shè)計成下位機（用匯編語言編寫通信程序），并將PC機設(shè)計成上位機（用Visual C++開發(fā)串口軟件），這樣就構(gòu)成一個主從式的通信系統(tǒng)，驗證它們之間的串行通信。
目 錄

摘 要 I
ABSTRACT II
1前言 1
2串行通信基礎(chǔ) 3
2.1 數(shù)據(jù)通信、通信協(xié)議基本知識 3
2.2 串行通信的基本知識 3
2.2.1 串行通信的通信方式 3
2.2.2 串行通信的連接方式 5
2.2.3 波特率 6
3數(shù)據(jù)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù)及應(yīng)用 7
3.1 調(diào)制解調(diào)技術(shù)原理 7
3.2 調(diào)制解調(diào)器概述 7
3.2.1 調(diào)制解調(diào)器的構(gòu)成和功能 7
3.2.2 MODEM的調(diào)制解調(diào)原理 8
3.3 基于MODEM的單片機與PC機之間的遠程通信 9
3.3.1 PC機串行通信結(jié)構(gòu) 9
3.3.2 單片機與PC機之間的硬件接口 10
3.3.3 調(diào)制解調(diào)器常用的控制信號和狀態(tài)信號 10
4數(shù)據(jù)通信中的三態(tài)邏輯編/解碼技術(shù)及應(yīng)用 12
4.1編碼器MC145026芯片及其編碼功能 12
4.2解碼器MC145027和MC145028芯片及其解碼功能 12
4.3 用編/解碼器實現(xiàn)PC機與單片機間的通信 13
4.3.1 PC機打印接口的的利用 13
4.3.2 通信方法 14
4.4 差錯控制技術(shù) 15
4.4.1 差錯控制的基本工作方式 15
4.4.2常用的差錯控制編碼 16
5 RS-232C總線標準接口技術(shù) 18
5.1 RS-232C接口介紹 18
5.2 RS-232C電平轉(zhuǎn)換器MAX232介紹 19
6 MCS-51的串行接口 21
6.1 MCS-51串行口結(jié)構(gòu) 21
6.1.1 串行口數(shù)據(jù)緩沖器SBUF 21
6.1.2 串行口控制寄存器SCON 21
6.1.3 特殊功能寄存器PCON 22
6.2 MCS-51串行口工作方式 23
6.3 MCS-51串行口的波特率 24
7單片機與PC機的通信原理 25
7.1 AT89C51單片機簡介 25
7.2 原理圖設(shè)計 28
7.3 程序設(shè)計 29
7.3.1程序設(shè)計流程圖 29
7.3.2 串行口初始化 30
8用Visual C++6.0開發(fā)串口通信軟件 31
8.1 ActiveX控件介紹 31
8.1.1 事件驅(qū)動法 31
8.1.2 查詢法 32
8.2 設(shè)置MSComm控件屬性 32
8.3 編程實現(xiàn) 34
9 運行測試 35
9.1 單片機傳送數(shù)據(jù)到PC機 35
9.2 單片機接收PC機傳送的數(shù)據(jù) 36
10 總結(jié) 37
鳴 謝 38
參考文獻 39
附 錄 .40

參考文獻
[1] 求是科技．單片機通信技術(shù)與工程實踐[M]．北京：人民郵電出版社，2005
[2] 石東海．單片機數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)從入門到精通[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002：15，45，72-73
[3] 肖來勝，馮建蘭, 夏術(shù)泉．單片機技術(shù)實用教程[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004
[4] 李朝青．PC機及單片機數(shù)據(jù)通信技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999：13-14，49-52，205-216