单片机与pc机的串口通信
曹元山07电信工2
20071201010
一.PC与单片机串行通信控制背景和意义:
计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低,特别是在远程传输时,避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时,要求通讯双方都采用一个标准接口,使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS-232-C接口(又称EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。
随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展,人们已越来越多地采用单片机来对一些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行检测和控制。PC 机具有强大的监控和管理功能,而单片机则具有快速及灵活的控制特点,通过PC机的RS-232串行接口与外部设备进行通信,是许多测控系统中常用的一种通信解决方案。因此如何实现PC机与单片机之间的通讯具有非常重要的现实意义。
二.串行通信接口
常用PC机串行接口有3种:PS/2接口用于连接键盘和鼠标;RS232C串行接口一般用来实现PC机
与较低速外部设备之间的远距离通信;USB通用串行总线接口是现在比较流行的接口,它最大的好处在
于能支持多达127个外设,外设可以独立供电,也可以通过USB接口从主板上获得500 mA@+5 V的电
流,并且支持热拔插,真正做到即插即用。
PC机的3种串行接口都可以用于与外设之间的数据通信,PS/2接口由于是专用于键盘和鼠标,在PC机的编程处理上要麻烦一些,而且在多数情况下,其他外设还不能占用。USB接口有着功能强大、传输速度高、连接外设数量多,可向外设提供电源等特点,其应用越来越广,但是与RS232C串行接口比较,USB接口的上位机(即PC机)程序的开发有着开发难度大、涉及知识面广、开发周期长等特点,同时在下位机(即单片机)硬件设计时必须选用带有USB接口的单片机或扩展专门的USB接口芯片,这必然会给下位机的软硬件系统设计增加难度并提高了软硬件成本。所以,USB接口通常用于对传输速度要求高、传输功能复杂、或需上位机提供电源的外设和装置上。
简易硬件组成框图
由于PC机RS232C串行通信接口和8031单片机的信号电平不一致,所以在Pc机
RS232C串口和单
片机串口应具有1个电平转换装置,而MAX232就可以完成这一功能,最简单系统如图l所示。
三.串口通信程序设计
串口通信模块的程序设计包括两方面,一方面是以8031单片机为核心的通信程序,另一方面为Pc
机的通信程序。现约定其通信设置如下:
串口通信波特率为9 600 kbps;帧格式为8位数据位,1位停止位;奇偶校验位为第9位,表示为TB8;
通信可以有中断传送方式和查询方式;在此采用中断方式查找第1个发送位,利用查询方式进行发送和
接收通信;联络方式为PC机主动联络8031单片机;PC机采用COMl通信。单片机通信程序设计
单片机通信程序的主要部分为串口初始化和发送和接收程序。串口初始化程序主要是规定双方的
通信设置;发送和接收程序则是完成在PC机发送命令后,发送和接收数据的功能。
串数口据的初始化。
(1)串口的初始化程序设计如下:
MOV TMOD,#20H;定时器工作在方式2下
MOV THl,#0F3H;设置波特率为9600 bps
MOV TLl,}40F3H
SETB TRl;启动定时器1
MOV SCON,#DOH;串口工作在方式3下,允许接收
MOV PCON,#00H;令SMOD=0
MOV R0,#50H;串口数据缓冲区地址50H R0
MOV 1t7,#10H;数据长度10H R7
CLRTI;清零
CLRRI;清Iu
(2)8031单片机接收子程序如下:
WAIT:JBC RI,RESUB;等待接收到数据
SJMP WAIT
RESUB:CLR ri
MOV A,SUBF;取数据一A
CjNZ 117,#11H;检查数据是否接收完毕?
JC OVER
JB RB8,PCHl;判断奇偶效验是否出错?
JB P,PER
SJMP PCH2
PCHl:JNB P,PER
PCH2:MOV@R0,A;取数据一R0,启动接收
INC R0
DJNZ 1t7,WAIT;判断数据块是否接收完?
OVER:MOV r1,0
RET
PER:SETB PSw.5;奇偶效验出错
(3)8031单片机发送子程序如下:
TRSUB:CLR TI
MOV A,@R0;取数据A
MOV C,P;加奇偶校验位
MOV TB8.C
MOV SUBF,A;取数据一suBF,启动发送
WAIT:JBC T1,CONT;;判断发送中断标志
sJMPWAIT
CONT:INC R0
DJNZ R7.LOOP
RET
(3)8031单片机发送子程序如下:
TRSUB:CLR TI
MOV A,@R0;取数据A
MOV C,P;加奇偶校验位
MOV TB8.C
MOV SUBF,A;取数据一suBF,启动发送
WAIT:JBC T1,CONT;;判断发送中断标志
sJMPWAIT
CONT:INC R0
DJNZ R7.LOOP
RET
PC机通信端口程序设计
(1)通信端口的打开。通信端口打开的程序设计如下:
If(TComm>PortOpen==true)
TComm一>PortOpen=false;//初始化前关闭串口
TComm一>ComPoa=1;//选择COMl为通信端口
TComm一>Settings=“9600,1,8,1”;//9600bps,奇偶校验,8位数据,1位停止位
TComm一>lnputMode=comlnputModeBit;//设置数据的通信格式:二进制方式
TComm一>SThreshold=1;//发送字符数小于1时,产生OnComm事件TComm一>RThreshold=1;//主机每接收1个字符后,产生OnComm事件TComm一>lnBufferCount=0;//清除接收缓冲区
Ⅱ(TComm一>PortOpen==false)
TComm一>PortOpen=true;//打开串口
(2)读写通信端口。读写通信端口实现如下:
①发送数据
OleVariantvarSend;//声明~个OleVariant变量,用于发送数据
charcBuff[11];//用于存储需要发送的内容
varSend=VarArrayCreate(OPENARRAY(int,(0,5)),varByte);//创建发送数组
for(int i=O;i<=10;i++)
varSend.Put.Element(cBuff[i],i);∥填充元素
TComm一>OutPut=varSend;//发送数据
②接收数据
OleVariantvarReseive;//声明一个OleVariant变量,用于接收数据StfingstrReseive;//声明一个字符串变量
varReseive=TComm一>Input;//接收数据
strReseive=varReseive。AsType(varString);//将OleVari—ant变量转换为字符串变量
③关闭通信端口
if(TComm一>PortOpen==True)
TComm一>PortOpen=false。
四.设计的优势:
RS232C串行通信接口主要特点是技术成熟、结构简单,只需3条普通导线就可以进行双向通信,传输距离较远,一般可达10 m以上。现在流行的高级语言都支持对串El的直接操作,常用的单片机也把串行通讯口作为一个标准接口集成在单片机内,开发者在进行单片机应用系统设计时只需增加1片RS232C与TTL 电平转换芯片就可以构成一个单片机与PC机之间的RS232C串行通讯接口。因此,RS232C串行
通讯接口的开发具有开发周期短,对开发者的软硬件水平要求不高等特点。
C51单片机和电脑串口通信电路图与源码 51单片机有一个全双工的串行通讯口,所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件,比如电脑的串口是RS232电平的,而单片机的串口是TTL电平的,两者之间必须有一个电平转换电路,我们采用了专用芯片MAX232进行转换,虽然也可以用几个三极管进行模拟转换,但是还是用专用芯片更简单可靠。我们采用了三线制连接串口,也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线:第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。这是最简单的连接方法,但是对我们来说已经足够使用了,电路如下图所示,MAX232的第10脚和单片机的11脚连接,第9脚和单片机的10脚连接,第15脚和单片机的20脚连接。 串口通讯的硬件电路如上图所示 在制作电路前我们先来看看要用的MAX232,这里我们不去具体讨论它,只要知道它是TTL和RS232电平相互转换的芯片和基本的引脚接线功能就行了。通常我会用两个小功率晶体管加少量的电路去替换MAX232,可以省一点,效果也不错,下图就是MAX232的基本接线图。
按图7-3加上MAX232就可以了。这大热天的拿烙铁焊焊,还真的是热气迫人来呀:P串口座用DB9的母头,这样就可以用买来的PC串口延长线进行和电脑相连接,也可以直接接到电脑com口上。
为了能够在电脑端看到单片机发出的数据,我们必须借助一个WINDOWS软件进行观察,这里我们利用一个免费的电脑串口调试软件。本串口软件在本网站https://www.sodocs.net/doc/d86866235.html,可以找到 软件界面如上图,我们先要设置一下串口通讯的参数,将波特率调整为4800,勾选十六进制显示。串口选择为COM1,当然将网站提供的51单片机实验板的串口也要和电脑的COM1连接,将烧写有以下程序的单片机插入单片机实验板的万能插座中,并接通51单片机实验板的电源。
//以下程序都是在VC++6.0 上调试运行过的程序,没有错误,没有警告。 //单片机是STC89C52RC,但是在所有的51 52单片机上都是通用的。51只是一个学习的基础平台,你懂得。 //程序在关键的位置添加了注释。 /****************************************************************************** * * 实验名: 串口实验 * 使用的IO : P2 * 实验效果: 将接收到发送回电脑上面。 * 注意: ******************************************************************************* / #include
8.用C语言或汇编语言实现串口通信(PC和单片机间) 上位机和下位机的主从工作方式为工业控制及自动控制系统所采用。由于PC 机分析能力强、处理速度更快及单片机使用灵活方便等特点,所以一般都将PC 机作为上位机,单片机作为下位机,二者通过RS-232或者RS-485接收、发送数据和传送指令。单片机可单独处理数据和控制任务,同时也将数据传送给PC机,由PC机对这些数据进行处理或显示 1 硬件电路的设计 MCS-51单片机有一个全双工的串行通讯口UART,利用其RXD和TXD与外界进行通信,其内部有2个物理上完全独立的接收、发送缓冲器SBUF,可同时发送和接收数据。所以单片机和PC机之间可以方便地进行串口通讯。单片机串口有3条引线:TXD(发送数据),RXD(接收数据)和GND(信号地)。因此在通信距离较短时可采用零MODEM方式,简单三连线结构。IBM-PC机有两个标准的RS-232串行口,其电平采用的是EIA电平,而MCS-51单片机的串行通信是由TXD(发送数据)和RXD(接收数据)来进行全双工通信的,它们的电平是TTL电平;为了PC机与MCS-51 机之间能可靠地进行串行通信,需要用电平转换芯片,可以采用MAXIM公司生产的专用芯片MAX232进行转换。电路如图1所示。硬件连接时,可从MAX232中的2路发送器和接收器中任选一路,只要注意发送与接收的引脚对应关系即可。接口电路如图3.5所示。
总体设计按照整体设计思路方案绘制原理图如下所示: 2 系统软件设计 软件设计分上位机软件设计和下位机软件设计。这两部分虽然在不同的机器上编写和运行,但它们要做的工作是对应的:一个发送,另一个接收。为了保证数据通信的可靠性,要制定通信协议,然后各自根据协议分别编制程序。现约定通信协议如下:PC机和单片机都可以发送和接收。上位机和下位机均采用查询方式发送控字符和数据、中断方式接收控制字符和数据。采用RS-232串口异步通信, 1上位PC机与下位单片机异步串行通信的通信协议
实验单片机与PC机串口通信(C51编程)实验 要求: 1、掌握串行口的控制与状态寄存器SCON 2、掌握特殊功能寄存器PCON 3、掌握串行口的工作方式及其设置 4、掌握串行口的波特率(bondrate)选择 任务: 1、实现PC机发送一个字符给单片机,单片机接收到后即在个位、十位数码管上进行显示,同时将其回发给PC机。要求:单片机收到PC机发来的信号后用串口中断方式处理,而单片机回发给PC机时用查询方式。 采用软件仿真的方式完成,用串口调试助手和KEIL C,或串口调试助手和PROTEUS分别仿真。 需要用到以下软件:KEIL,VSPDXP5(虚拟串口软件),串口调试助手,Proteus。 (1)虚拟串口软件、串口调试助手和KEIL C的联调 首先在KEIL里编译写好的程序。
打开VSPD,界面如下图所示:(注明:这个软件用来进行串口的虚拟实现。在其网站上可以下载,但使用期为2周)。 左边栏最上面的是电脑自带的物理串口。点右边的addpair,可以添加成对的串口。一对串口已经虚拟互联了,如果添加的是COM3、COM4,用COM3发送数据,COM4就可以接收数据,反过来也可以。 接下来的一步很关键。把KEIL和虚拟出来的串口绑定。现在把COM3和KEIL绑定。在KEIL中进入DEBUG模式。在最下面的COMMAND命令行,输入 modecom39600,0,8,1 %分别设置com3的波特率、奇偶校验 位、数据位、停止位 assigncom3
(以上参数设置注意要和所编程序中设置一致!) 打开串口调试助手 可以看到虚拟出来的串口COM3、COM4,选择COM4,设置为波特率9600,无校验位、8位数据位,1位停止位(和COM3、程序里的设置一样)。打开COM4。 现在就可以开始调试串口发送接收程序了。可以通过KEIL发送数据,在串口调试助手中就可以显示出来。也可以通过串口调试助手发送数据,在KEIL中接收。 实验实现PC机发送一个字符给单片机,单片机接收到后将其回发给PC机。在调试助手上(模拟PC)发送数据,单片机收到后将收到的结果回送到调试助手上。 2、以下在Proteus和串口调试助手实现的结果: 将编译好的HEX程序加载到Proteus中,注意这里需要加上串口模块,用来进行串行通信参数的设置。 点击串口,可以对串口进行设置: 用串口调试助手发送数据,即可看到仿真结果。 实验参考程序源文件在exp2-comm文件夹中。
目录 第1章需求分析 ............................................................................................................................ - 1 - 1.1课题名称 (1) 1.2任务 (1) 1.3要求 (1) 1.4设计思想 (1) 1.5课程设计环境 (1) 1.6设备运行环境 (2) 1.7我在本实验中完成的任务 (2) 第2章概要设计 ............................................................................................................................ - 2 - 2.1程序流程图 (2) 2.2设计方法及原理 (3) 第3章详细设计 ............................................................................................................................ - 3 - 3.1电路原理 (3) 3.1.1STC89C52芯片 ............................................................................................................. - 3 -3.2串口通信协议 (4) 3.3程序设计 (5) 3.3.1主程序模块 .................................................................................................................... - 5 - 3.3.2串口通讯模块 ................................................................................................................ - 6 - 3.3.3控制部分文件 ................................................................................................................ - 8 - 3.3.4公共部分模块 .............................................................................................................. - 11 -3.4电路搭建 (12) 3.4.1电路原理图 .................................................................................................................. - 12 -第4章上位机关键代码分析 ...................................................................................................... - 12 - 4.1打开串口操作 (12) 4.2后台线程处理串口程序 (15) 4.3程序运行界面 (18) 第5章课程设计总结与体会 ...................................................................................................... - 19 -第6章致谢 .................................................................................................................................. - 19 -参考文献........................................................................................................................................... - 19 -
《工业控制计算机》!""#年$%卷第%期&’机串口与多个单片机红外无线通信的实现 周文举山东枣庄师专计算机系 (!%%$(")&’机与一台或多台单片机的通信系统中的数据通讯一般 采用的是串行通信方式。串行通信可采用有线与无线两种方式,作者根据单片机串行通信原理、脉冲编码调制)&’*+技术和红外无线通信技术,开发设计了单片机编解码红外无线通信接口。用该接口构成的多机通信系统,由于采用红外线为传输介质,而不是电缆线和电磁波,所以特别适用于那些不适合或不方便架设电缆线及电磁干扰较强的工作环境。本文就利用红外技术实现&’机与多台单片机无线串行通信的实现作一介绍。 !多机通信原理 在多机数据通信系统中,&’机与单片机之间的数据通信采 用一对多的主从模式,利用波长为,#"!-的远红外波通信。其原理示意图如图$。主机为&’机,从机选择*’./0$系列单片机,在&’机上用12345675328(9"编制一个主程序,负责发送从机地址、控制命令和从站之间的信息传输及调度,从站则负责收集现场信息,进行一定的数据处理,根据主站的要求返回数据,并执行主站发出的命令。主站&’机与从站之间的信息交换是通过*.’:--控件来实现。在采用主从式多机串行通信系统中,从机不主动发送命令或数据,一切都由主机控制。并且在一个多机通信系统中,只有一台&’机作为主机,各从机之间不能直接相互通讯,即使有信息交换也必须通过主机转发。由于发送和接收共用同一物理信道因此在任意时刻只允许一台从机处于发送状态,其余的从机不能发送。只有被主机呼叫的从机才能占用总线, 对主机做出应答。 图$&’机与一单片机串行通信 每台从机均分配有一个唯一的从机地址,主机与从机通信时,主机先呼叫某从机地址,唤醒被叫从机后,主、从两机之间进行数据交换,而未被呼叫的从机则继续进行各自的工作。主机发送的信息可以传到多个从机或指定的从机,各从机发送的信息只能被主机接收。单片机通过对多机通信控制位.*!进行置位和复位来控制正确接收地址和数据信号,在返回数据时通过设 ;7<为"或$来区别返回的是数据还是地址。只有正确地完成 了接收和发送任务,才能触发有效的;=,>=信号,进而完成下一步的通信。接收时,检测>=是否建立起来,当>=为高电平,表示接收完毕。发送时,检测;=是否建立起来,当;=为高电平时说明 发送已经完成。而在主机上也要设立相应的多机通信机制,这一任务是通过改变*.’:--控件的.?@@2AB 属性中的奇偶校验位来实现的。发送和接收地址时置奇偶校验位为*,则主机在发送地址过程中发送的第,位;7<为$,而在接收地址时,只有接收到的第,位>7<为$时才能引起’:--CD?A@属性的变化,从而触发EA’:--事件;发送和接收数据时,置该位为.。则主机在发送数据过程中发送的第,位;7<为",而在接收数据时,只有接收到的第,位>7<为"时才能引起’:--CD?A@属性的变化,从而触发EA’:--事件。 在本设计中主机微机发送字符与接受字符均采用查询方式,发送前先读取通信或状态寄存器,查询发送保持寄存器空否?接收前先读取通信或状态寄存器,查询一帧数据收完否?从机采用中断方式,即接收到地址帧后就进行串行口中断申请,’&F 响应后, 进入中断服务程序。在通信协议中规定:"单片机以方式G 进行通信,一帧数据的第,位为“$”,代表地址帧,为“"”,代表数据帧。#设定通信波特率为,(""HI3;$地址帧为"$JKLLJ 代表!00台从机地址。%""J 是以地址帧形式发送的一条对所有从机起作用的控制命令,命令各从机恢复.*!M$,等待接收状态。 为了实现多机通信,所有发射电路的振荡频率和所有的接收电路的振荡频率都必须调整一致,为保证正常通信,防止自己发自己接,数据传送方向必须为半双工传送,收发器在发射时,必须屏蔽自己的接收中断,发射结束后再开放中断。 多机通信过程为: $)主机*.’:--的属性.?@@2AB3M “,("",*,<,$”,所有从机的.*!M$,处于地址帧接收状态。 !) 主机发送一帧地址信息,其中包含<位地址,第,位为“$”,与所需的从机进行联络。 G ) 从机接收到地址信息后,各自将其与自己的地址相比较;对于地址相符的从机使>=M",;7 单片机实验报告 实验名称:串行通信实验 姓名:高知明 学号:110404320 班级:通信3 实验时间:2014-6-11 南京理工大学紫金学院电光系 一、实验目的(四号+黑体) 1、理解单片机串行口的工作原理; 2、学习使用单片机的TXD\RXD口; 3、了解MAX232芯片的作用; 二、实验原理 MCS-51单片机内部集成有一个UART,用于全双工方式的串行通信,可以发送、接收数据。他有两个相互独立的接收、发送缓冲器,这两个缓冲器同名(SBUF),共用一个地址号(99H)。发送缓冲器只能写入,不能读出,接受缓冲器只能读出,不能写入。要发送的字节数据直接写入发送缓冲器。SBUF=a;当UART接收到数据后,CPU从接收缓冲器中读取数据,a=SBUF;串行口内部有两个移位寄存器,一个用于串行发送,一个用于串行接收。定时器T1作为波特率发生器,波特率发生器的溢出信号昨接受或发送移位寄存器的位移时钟。TI与RI分别为发送完数据的中断标志,用来想CPU发中断请求。 三、实验内容 1、发送信号 1)C51程序: #include单片机串行通信实验