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实践教学
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题 目: 专业班级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 成 绩:
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兰州理工大学
计算机与通信学院
2014年秋季学期
通信系统综合训练 数字基带信号异步串行通信系统设计 通信2011级3班
黄 亮 11250309
彭清斌
摘 要
本次课程设计是对利用PC机与单片机串口实现异步通信的仿真实现，单片机端采用Keil C51编写芯片程序，PC端则使用VC组建应用程序，两端均能通过串口发送和接收上位机或下位机传输的数据。PC端运行串口应用程序发送数据后，单片机端会接收并回传已经接收到的数据，以此验证通信成功；单片机端发送数据后，PC端会直接在串口应用程序的接收窗口显示出来。
关键词：异步通信；串口；程序
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目 录
前 言 .............................................................................................................................................. 1 1.基本原理 ........................................................................................................................................... 2
1.1单片机简介 ............................................................................................................................ 2 1.2定时器/计数器 ....................................................................................................................... 3 1.3单片机中断 ............................................................................................................................ 5 1.4串口通信 ................................................................................................................................ 8 2.系统设计 ......................................................................................................................................... 13
2.1单片机端串口通信设计 ...................................................................................................... 13 2.2计算机端串口通信设计 ...................................................................................................... 15 3.仿真与实现 ..................................................................................................................................... 16
3.1单片机端程序仿真 .............................................................................................................. 16 3.2计算机端程序仿真 .............................................................................................................. 20 3.3虚拟串口工具的使用 .......................................................................................................... 28 参考文献 ............................................................................................................................................ 29 总 结 ............................................................................................................................................ 30 附 录 ............................................................................................................................................ 31
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前 言
使用串口通信是各式各样的设备和计算联机的最简单的通信方式。在工程应用中，常常由一台PC机和一台单片机构成主从式计算机测控系统。在这样的系统中，以单片机为核心的智能测控仪表（从机）作为现场测控设备，完成数据采集，处理和控制各种任务，同时将信息传送给PC机（主机），PC机将这些资料加工处理后，进行显示，打印，报表等，也可以各种控制命令传送给单片机，干预单片机系统的运行，从而充分发挥PC机的优势。
由于单片机与PC联机系统的广泛应用，从而衍生出一系列由单片机端和PC端串口通信产生的难题，工业上对此领域的技术突破很快，学术上也有相当高层次的理论，不过对于高校学生而言，立足于实际应用并深入理解原理及过程才是收获知识最好的途径。对于单片机端来说，烧写至单片机中的程序很大程度上决定了单片机在一个完整系统中所扮演的角色，除了一些硬件上的初始设定及其自动清零的一些端口，大多数端口及引脚都可交由软件即写入的控制代码来管理，Keil C51是一个很方便且应用极广的单片机仿真软件，此软件可以在硬件连接之前就看到整个单片机运行后的状态，对于调试非常有用；对于PC端来说，编写一个可以打开串口并利用串口进行通信的应用程序就是全部的工作，同样用C语言，可以用VC工具很快地完成。
现代的台式计算机一般会自带串口，而笔记本大多已经摒弃，在计算机串口与单片机串口之间，也需要加上电平转换电路才能正常工作，因为两者的工作电压并不一样。对于没有串口的计算机而言，虚拟串口就变得非常有必要，此类工具操作简单，且十分实用，在此系统中也扮演着相当重要的角色。
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1.基本原理
1.1单片机简介
单片机（microcontroller，又称微控制器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和各种I/O接口电路。
8051系列单片机的基本结构见图1.1。 时钟电ROM RAM 定时器/计数CPU 并行接串行接中断系统 图1.1 单片机基本结构图
8051是MCS-51系列单片机中的一个产品。MCS-51系列单片机是Intel公司推出的通用型单片机。它的基本型产品是8051、8031和8751。这3个产品只是片内程序存储器的制造工艺不同。8051的片内程序存储器ROM为掩膜型的，在制造芯片时已将应用程序固化进去，使它具有了某种专用的功能；8031片内无ROM，使用时需要外接ROM；8751的片内ROM是EPROM的，固化的应用程序可以方便地改写。
以上3个器件是HMOS工艺的。此外低功耗基本型的CMOS工艺器件80C51，80C31和87C51等，分别与上述器件兼容。CMOS具有低功耗的特点，如8051功耗约为630mW，而80C51的功耗只有120mW。
除片外 ROM 类型不同外，8051、8031 和 8751 的其他性能完全相同。其结构特点如下： ? 8 位 CPU
? 片内振荡器及时钟电路 ? 32 根 I/O 线
? 外部存储器 ROM 和 RAM 寻址范围 64KB ? 2 个16 位的定时器/计数器 ? 5 个中断源，2 个中断优先级 ? 全双工串行口 ? 布尔处理器 `
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