异步串行通信

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1、*实践教学*大学计算机与通信学院2014年秋季学期 通信系统综合训练 题 目：数字基带信号异步串行通信系统设计 专业班级： 通信工程（）班 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩： 摘 要计算机与外界的信息交换称为通信。常用通信方式有两种：并行通信与串行通信。串行通信又分同步和异步两种方式。本课程设计利用51单片机与串口的线路连接、并用C语言编写程序实现PC机与51单片机通过RS-232接口实现串行通信以及通过MATLAB的GUI实现单片机与PC端的界面通信，并能根据设置调整异步串行通信参数实现单片机与PC端的通信。关键字：51单片机；RS232接口；异步串行传输目录前言2第一章 基本原理3第

2、二章 系统分析52.1 AT80C51单片机52.2 RS232接口标准52.3 单片机串行通信8第三章 系统设计及调试123.1 硬件部分123.2 软件部分153.3 结果分析19设计总结21参考文献22致 谢23附录：源代码24前言近年来，在自动化控制和智能仪器仪表中，单片机的应用越来越广泛，由于单片机的运算功能较差，往往需要借助计算机系统，因此单片机和PC机进行远程通信更具有实际意义，通信的关键在于互传数据信息。51系列单片机内部的串行口具有通信的功能，该串行口可以作为通信接口，利用该串行口与PC机的串行口进行串行通信，将单片机采集的数据传送到PC机中，由PC机的高级语言或数据库语言对

3、数据进行整理及统计等复杂处理就能满足实际的应用需要。51单片机的开发除了硬件支持外，同样离不开软件。用汇编语言或C语言等高级语言编写的源程序必须转换为机器码才能被执行。目前十分流行的是Keil 8051 C编译器。它提供了集成开发环境，包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和仿真调试器。利用Keil C uVision编写的程序可直接调用编译器编译，连接后可直接烧至单片机上运行。在整个通信过程中，可以通过自己编写的串口调试助手，实时地读取串口的信息，并送相应的端口显示。完成51单片机与PC机的串口通信。第一章 基本原理 一条信息的各位数据被依次顺序传送的通信方式成为串行通信。串行通信可以通过串口

4、实现通信。根据信息的传送方向，串行通信可以进一步划分为单工、半双工和全双工3种。信息只能单方向传送为单工；信息能双向传送但不能同时传送为半双工；信息能够同时双向传送则为全双工。8051系列单片机有一个全双工串行口，全双工的串行通信只需要一根输出线和输入线。 RXD TXD 单 片 机 外 设 图1.1 单片机与外设串口通信原理图 串行通信又有异步通信和同步通信着两种方式。同步通信是按照软件识别同步字符来实现数据的发送和接收，异步通信是一种利用字符的再同步技术的通信方式。 异步通信实质是指甲乙通信双方采用独立的时钟，每个数据均以起始位开始，停止位结束，起始位触发甲乙双方同步时钟。每个异步串行帧中

5、的1位彼此严格同步，位周期同步。所谓异步是指发送、接收双方的数据帧与帧之间不要求同步，也不必同步。 异步通信用起始位“0”表示字符的开始，然后从低位到高位依次传送数据，最后用停止位“1”表示字符的结束。一个字符又称作一帧信息，一帧信息包括一位起始位、8位信息位、1位停止位如图1.2，若数据位增加至9位，在8051系列单片机中，第九位可以用作奇偶校验位，也可以用作地址/数据帧标志如图1.3。起始位 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7停止位 图1.2 帧信息（无奇偶校验位）起始位D0D1D2D3D4D5D6D7D8停止位图1.3 帧信息（含奇偶校验位） 在同步通信中，每一数据块开头时发

6、送一个或两个字符，使发送与接收双方取得同步。数据块的各个字符间取消了起始位和停止位，所以通信速度得以提高如图1.4。同步通信时，如果发送的数据块之间有间隔时间，则发送同步字符填充。图 1.4 同步通信中同步字符填充 8051系列单片机串行I/O借口的工作原理就是：当要发送数据时，单片机自动将SBUF内的8位并行数据转换为一定格式的串行数据，从TXD引脚按规定的波特率来输出；当要接收数据时，要监视RXD引脚，一旦出现起始位“0”，按规定的波特率将外围设备送来的一定格式的串行数据转换成8位并行数据，等待用户读取SBUF寄存器，若不及时读取，SBUF中的数据有可能被刷新。8051系列单片机上有通用异

7、步接收/发送器（UART,UbiveralAsynchronous Receiver/Transimitter）用于串行通信，发送的数据有TXD引脚输出，接收时从RXD引脚输入，有两个缓冲器（Serial Buffer），一个做发送缓冲器，另一个作为接收缓冲器。UART是可编程的全双工（Full Duplex）的串行口。短距离的机间通信可以使用UART的TTL电平，使用驱动芯片（MAX232或1488/1489）可与通用微机进行通信。波特率时钟必须从内部定时器1或者定时器2来产生。若在应用中实现R232所有的握手方式，则必须借助单片机其它引脚用软件来处理。第二章 系统分析2.1 AT80C51

8、单片机 1 定时器/计时器 AT89C51单片机至少有16位内部定时器/计时器（T/C，Timer/Counter），提供了3个定时器。其中两个基本定时器/计数器0（T/C0）和定时器/计数器1（T/C1），它们即可以编程为定时器使用，也可以编程为计数器使用，若是计数器内部晶振驱动时钟，则是定时器；若是计数输入引脚的脉冲信号，则它是计数器。 2 串行口 串行收/发存储在特殊功能寄存器的SBUF（串行数据缓冲器），SBUF占用RAM地址为99H。实际上在单片机内部有两个数据缓冲器；发送缓冲器和接收缓冲器，它们都以SBUF来命名，只根据对SBUF特殊功能寄存器读/写操作，单片机会自动切换发送缓冲器

9、或接收缓冲器。SBUF=0x01,该操作为写操作，数值0x01会被装载到发送缓冲器。TTmpmp=SBUF,该操作为读操作，接收缓冲器的内容，接收缓冲器的内容会被赋值给变量。 3 中断系统AT89C51单片机中断系统的功能有5个中断源，2个中断优先级，从而实现二级中断嵌套，每一个中断源的优先级可有程序设定。与中断系统工作有关的特殊功能寄存器有关的特殊功能寄存器有中断允许控制寄存器IE、中断优先级控制寄存器IP以及定时器/计数器控制寄存器TCON等。2.2 RS232接口标准 RS-232C标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，定义是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间

10、串行二进制数据接口技术标准”。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。其中EIA代表美国电子工业协会，RS代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修订。 RS232接口引脚定义 由于RS-232并未定义连接器的物理特性，本课程设计使用的是DB-9类型的连接器，其引脚定义如下： 图2.1 DB9引脚图表2-1 RS引脚功能表旧制JIS名称新制JIS名称全 称说 明FGSGFrame Ground连到机器的接地线TXDSDTransmitted Data数据输出线RXDRDReceived Data数

11、据输入线RTSRSRequest to Send要求发送数据CTSCSClear to Send回应对方发送的RTS的发送许可，告诉对方可以发送DSRDRData Set Ready告知本机在待命状态DTRERData Terminal Ready告知数据终端处于待命状态CDCDCarrier Detect载波检出，用以确认是否收到Modem的载波SGSGSignal Ground信号线的接地线（严格的说是信号线的零标准线）RS232C规标准接口有25条线，4条数据线、11条控制线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9根，它们是：（1） 状态线数据准备就绪（Data set ready