大連海事大學(xué)畢業(yè)設(shè)計

時間：2023-03-03 16:26:48 計算機(jī)應(yīng)用畢業(yè)論文我要投稿

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　　1引言

　　1.1 設(shè)計的目及意義

　　一般的PC與單片機(jī)之間的串行，需要單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，然后用異步串行通訊方式傳給PC機(jī)。相對而言比較的煩瑣，而本文著重用VB具有面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，友好的用戶來探討在VB下來實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與51單片機(jī)之間串行通訊的方法。實(shí)現(xiàn)起來要簡捷方便。

　　隨著系統(tǒng)的應(yīng)用和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，各種控制設(shè)備之間的通信功能越來越顯得重要。尤其是伴隨著單片微型機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們已越來越多地采用單片機(jī)來對一些控制系統(tǒng)中如溫度、流量和壓力等參數(shù)進(jìn)行檢測和控制。在本系統(tǒng)中，下位機(jī)采用一片AT89S51單片機(jī)，用于對發(fā)送的數(shù)據(jù)實(shí)施控制，為了實(shí)現(xiàn)對輸入數(shù)據(jù)的接收，上位機(jī)采用便攜式PC機(jī)，上、下位機(jī)之間通過MAX232芯片實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通信。PC 機(jī)具有強(qiáng)大的監(jiān)控和功能，而單片機(jī)則具有快速及靈活的控制特點(diǎn)，通過PC 機(jī)的RS-232 串行接口與外部設(shè)備進(jìn)行通信，是許多測控系統(tǒng)中常用的一種通信解決方案。

　　本文將論述在VB 環(huán)境下PC 機(jī)與單片機(jī)之間實(shí)現(xiàn)串行通訊的軟硬件方案。實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)的相互通信。單片機(jī)部分由匯編實(shí)現(xiàn)，PC 機(jī)的通訊程序使用Visual Basic 編寫，VB 是Microsoft 公司推出的Windows 應(yīng)用程序開發(fā)工具，因其具有界面友好，編程簡便等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的使用，而且Visual Basic 6.0 版本帶有專門實(shí)現(xiàn)串行通訊的MSCOMM 控件。因此如何實(shí)現(xiàn)PC 機(jī)與單片機(jī)之間的通訊具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　利用VB6.0 的事件驅(qū)動方式可以很方便地開發(fā)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，用單臺PC 機(jī)可以測量和監(jiān)控多路控制信號，整控制系統(tǒng)設(shè)計方便，對小型測控系統(tǒng)的設(shè)計具有很大的實(shí)用性。

　　1.2 設(shè)計實(shí)現(xiàn)的功能

　　實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)的相互通信。具體要求有以下兩點(diǎn):

　�、賳纹瑱C(jī)發(fā)固定編好的代碼，在用 VB 編好的界面上接收；

　　②在 VB 編好的界面上發(fā)送數(shù)字，在單片機(jī)板上的數(shù)碼管上顯示出來。

　　2 硬件設(shè)計方案

　　為了實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)之間的串行通信，我們首先要清楚了解整個系統(tǒng)所采用的原理圖。原理圖就象一根紅線貫穿于整個系統(tǒng)設(shè)計，通過此圖我們就能很清楚的看到系統(tǒng)所涉及的內(nèi)容，然后鑒于此，我們將在以后的章節(jié)中依次對所牽涉的內(nèi)容作詳細(xì)的論述。下面對原理圖作一點(diǎn)說明：從MAX232芯片中的兩路發(fā)送接收中任選一路作為接口，要注意其發(fā)送與接收引腳對應(yīng)，否則可能對器件或計算機(jī)串口造成永久性損壞。如選他T1IN接單片機(jī)的發(fā)送端TXD，則PC機(jī)、的RS—232的接收端RD一定要對應(yīng)接T1OUT引腳。同時，R1OUT接單片機(jī)的接受端RXD引腳，則PC機(jī)的RS—232的發(fā)送端TD一定要對應(yīng)接R1IN引腳。

上圖為采用MAX232芯片接口的PC機(jī)與51單片機(jī)串行通信接口原理圖

2.1 AT89S51單片機(jī)

2.1.1 AT89S51單片機(jī)簡介

AT89S51 為 ATMEL 所生產(chǎn)的可電氣燒錄清洗的 8051 相容單芯片，是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。

　　AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。

　　2.1.2 AT89S51單片機(jī)的功能

AT89S51主要功能列舉如下：

1）為一般控制應(yīng)用的8位單芯片　　　2）晶片內(nèi)部具有時鐘振蕩器

3）內(nèi)部程式存儲器（ROM）為 4KB　4）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為 128B

5）外部程序存儲器可擴(kuò)充至 64KB　　6）外部數(shù)據(jù)存儲器可擴(kuò)充至 64KB

7）32 條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨(dú)做 I/O 的控制

8）5個中斷向量源　　　　　　　　　9）2組獨(dú)立的 16 位定時器

10）1個全多工串行端口　　　　11）8751 及 8752 單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能

12）單芯片提供位運(yùn)算指令

2.1.3 AT89S51各引腳功能介紹：

VCC：AT89S51 電源正端輸入，接+5V。

VSS：電源地端。

XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。

XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端。

RESET：AT89S51的重置引腳，高電平動作。

EA/Vpp：存取外部程序代碼，低電平動作。

ALE/PROG：地址鎖存器啟用信號。

PSEN：程序儲存啟用，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。

　　PORT₀（P_0.0～P_0.7）：端口0是一個8位寬的開路汲極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有8個位，P0.0表示位0，P_0.1表示位1，依此類推。其他三個I/O端口（P₁、P₂、P₃）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P₀在當(dāng)作I/O用時可以推動8個LS的TTL負(fù)載。如果當(dāng)EA引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器），P0就以多工方式提供地址總線（A₀～A₇）及數(shù)據(jù)總線（D₀～D₇）。

　　PORT2（P_2.0～P_2.7）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推動4個LS的TTL負(fù)載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。P₂除了當(dāng)作一般I/O端口使用外，若是在AT89S51擴(kuò)充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A₈～A₁₅，這個時候P₂便不能當(dāng)作I/O來使用了。

　　PORT1（P_1.0～P_1.7）：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個LS TTL負(fù)載，同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。

　　PORT3（P_3.0～P_3.7）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個TTL負(fù)載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋?/P>

其引腳分配如下：

P_3.0：RXD，串行通信輸入。P_3.1：TXD，串行通信輸出。P_3.2：INT₀，外部中斷0輸入。

P_3.3：INT₁，外部中斷1輸入。P_3.4：T₀，計時計數(shù)器0輸入。P_3.5：T₁，計時計數(shù)器1輸入。

P_3.6：WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。P_3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。

本系統(tǒng)所采用的AT89S51芯片如下圖所示：

　　2.1.4 AT89S51 ISP

　　ISP為在線編程接口。ISP在線編程接口為89S51單片機(jī)提供了方便的在線編程方法，使用時將ISP下載線一端與PC并口相連接，一端與ISP接口相連，使用ISP下載軟件即可實(shí)現(xiàn)MCU在線編程。

下載線插接說明：兩排十針下載口，板圖上都有一個小方框，為1號引角；下載線的凸口為正方向，凸口的右側(cè)邊的第一個插孔為1號引角，這一點(diǎn)一定要切記，不然的話程序下載不進(jìn)去。

本系統(tǒng)中所用AT89S51 ISP原理圖如下示:

AT89S51 ISP

　　2.2串行通訊

　　2.2.1串行通訊的概念

　　串行通訊：一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通訊方式稱為串行通訊。

　　串行通訊的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)位傳送，傳送按位順序進(jìn)行，最少只需一根傳輸線即可完成，低但傳送速度慢。串行通訊的距離可以從幾米到幾千米。

　　分類：根據(jù)信息的傳送方向，串行通訊可以進(jìn)一步分為單工、半雙工和全雙工三種。

　　2.2.2　RS-232C　串口通訊原理

　　RS-232C是目前最常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用來實(shí)現(xiàn)與計算機(jī)之間，計算機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)。

　　RS-232C串行接口總線適用于設(shè)備之間的通信距離不大于15米，傳輸速率最高為19.2kb/s的場合。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、和19200b/s。RS-232C屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制的共模干擾等問題，因此一般用于短距離通信。

　　1)　RS-232C接口信號

　　一個完整的RS-232C接口有22根線，采用標(biāo)準(zhǔn)的25芯連接器。

　　2)　RS-232C 典型應(yīng)用

　　用RS-232C總線連接系統(tǒng)時，有近程通信方式和遠(yuǎn)程通信方式之分。近程通信是指傳輸距離小于15米的通信，這時可以用RS-232C電纜直接連接。15米以上的長距離通信，需要采用調(diào)制解調(diào)器。

　　下圖a)是計算機(jī)與終端之間利用RS-232C直接通信的最常用的交叉連線圖。圖中“發(fā)送數(shù)據(jù)”與“接收數(shù)據(jù)”是交叉相連的，使得兩臺設(shè)備都能正確地發(fā)送和接收�！皵�(shù)據(jù)終端變緒”與“數(shù)據(jù)裝置就緒”兩根線也是交叉相連的，使得兩設(shè)備都能檢測出對方是否已經(jīng)準(zhǔn)備好。

　　在最簡單的全雙工系統(tǒng)中，公用發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)和信號地三根即可。對MCS-51單片機(jī)來說，利用RXD(串行數(shù)據(jù)接收端)線、TXD(串行數(shù)據(jù)發(fā)送端)線以及一根地線，就可以構(gòu)成符合RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)的全雙工串行通信口。(見圖b)

（a）直接連接

（b）最簡單的RS-232C數(shù)據(jù)通信連接

　　3)　RS-232C接口電平轉(zhuǎn)換

　　RS-232C是早期為促進(jìn)公用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)而制定的標(biāo)準(zhǔn)，其電平對地是對稱的，完全與TTL、CMOS邏輯電平不同。

RS-232C采用負(fù)邏輯，即：

邏輯１：-5V～-15V。邏輯０：+5V～+15V。

　　由于MCS-51采用TTL電平，若用RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口通信必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。目前RS-232C與TTL電平轉(zhuǎn)換最常用的集成電路芯片是傳輸線驅(qū)動器MC1488傳輸線接收器MC1489。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳如下圖（c）所示。

　　MC1488可完成TTL電平到RS-232C的電平轉(zhuǎn)換，輸入為TTL電平，輸出為RS-232C電平。其內(nèi)部有３個與非門和１個反相器。采用±12V或±15V電源供電。

　　MC1489可完成由RS-232C到TTL電平轉(zhuǎn)換，輸入為RS-232C電平，輸出為TTL電平。其內(nèi)部有4個反相器，采用+5V電源供電。MC1489中每個反相器都有一個控制端，高電平有效，可作為RS-232C操作的控制端。圖（d）給出了RS-232C接口電路原理圖。

（c）RS-232C電平轉(zhuǎn)換芯片MC1488和MC1489

(d) RS-232C接口電路

MAX232芯片

　　MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的接口電路,使用+5v單電源供電。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分；

　　第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源，提供給RS-232串口電平的需要。

　　第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DP₉插頭；DP₉插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。

　　第三部分就是供電。15腳DNG、16腳VCC（+5v）。

　　2.2.3　串行接口

　　控制串行接口的寄存器有兩個，即特殊功能寄存器PCON和SCON。

　　1）PCON中的波特率選擇位

　　PCON是一個特殊功能寄存器（如下圖所示），沒有位尋址功能，字節(jié)地址為87H。其中D₇位（SMOD）為波特率選擇位。其他位均無意義。復(fù)位時的SMOD值為0�？捎肕OV PCON。#80H或MOV 87H，#80H指令使該位置1。當(dāng)SMOD=1時，在串行接口方式1、2或3情況下，波特率提高一倍。

D₇ D₀

SMOD

波特率選擇位 | 無定義位 |

2）串行接口控制寄存器 SCON

特殊功能寄存器SCON用于定義串行接口的操作方式和控制它的某些功能。其字節(jié)地址為98H。寄存器中各位內(nèi)容如下：

位 D₇ D₆ D₅ D₄ D₃ D₂　 D₁ D₀

SM₀，SM₁　串行接口操作方式選擇位。兩個選擇位對應(yīng)于四種狀態(tài)，所以串行接口能以四種方式工作。

SM₂　允許方式2和3的多機(jī)通信使能位。

REN　允許串行接收位。由軟件置位或清0，使允許接收或禁止接收。

TB₈　是在方式2和3中要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)可按需要由軟件置位或復(fù)位

RB₈ 是方式2和3中已接收到的第9位數(shù)據(jù)。

TI 發(fā)送中斷標(biāo)志。

RI 接收中斷標(biāo)志。

串行接口工作方式

串行接口的操作方式由SM₀、SM₁定義，編碼和功能如下表所示

串行接口方式選擇

2.2.4　TMOD介紹

定時器／計數(shù)器T₀、T₁ 的方式寄存器TMOD

字節(jié)地址為89H。TMOD的格式如下：低4位用來定義T0，高4位用來定義T₁D₇

　 D₇ D₆ D₅ D₄ D₃ D₂ D₁ D₀

| T1 | T0 |

各位的意義如下：

1、 GATE——門控位。

GATE＝1時，由外部中斷引腳、和TR₀、TR₁共同來啟動定時器。當(dāng)引腳為高電平時，TR₀置位啟動定時器T₀；當(dāng)引腳為高電平時，TR₁置位，啟動定時T₁。

GATE＝0時，僅由TR₀和TR₁置位來啟動定時器T₀和T₁。

2、 C／T——功能選擇位。

C/T＝1時，選擇計數(shù)功能；

C/T＝0時，選擇定時功能。

T₀、T₁ 的計數(shù)、定時功能是通過TMOD中的位來選擇的。

3、 M₁、M₀——工作方式選擇位。

由于有M₁和M₀兩位，可以有四種工作方式，如下表所示。

定時器/計數(shù)器的工作方式

　　3 串行數(shù)據(jù)程序設(shè)計

　　3.1 通信協(xié)議

　　本系統(tǒng)串行通信采用異步通信方式。協(xié)議如下：

　　1．一幀數(shù)據(jù)由1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗(yàn)位、1位停止位共10位組成。

　　2．波特率設(shè)為9600bps。單片機(jī)串行口按方式1工作，波特率由定時器T1控制，PC機(jī)串口波特率通過VB通訊控件的Settings屬性設(shè)置，為保證數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)確性，兩者的波特率必須一致。

　　本次通訊中，我們以一個測控系統(tǒng)的上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信為背景，給出單片機(jī)部分和VB 下的通信程序?qū)嵗�，系統(tǒng)中單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理和控制，上位機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場可視化檢測，通信協(xié)議采用異步串行通信方式，通過RS232 的RTS 信號進(jìn)行收發(fā)轉(zhuǎn)換,傳輸數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)，上位機(jī)與下位機(jī)之間采用主從式通訊。

　　3.2 下位機(jī)（單片機(jī)）串行通信及程序設(shè)計

　　平臺介紹及編程方法

　　匯編

　　匯編語言是針對一類（甚至幾類），抽象出來的一種符號語言并把這些符號加以統(tǒng)一規(guī)定，使得使用同類計算機(jī)的人都了解這些符號的意義，這樣，使得用匯編語言編寫的程序可以在這一類型的任何一臺計算機(jī)上使用。這就有了極大的靈活性，當(dāng)然不同類型的計算機(jī)的匯編語言也不同。它們都必須由生產(chǎn)廠家提供的匯編語言來編寫。另外．匯編語言還增加了宏指令的功能。匯編語言是計算機(jī)衛(wèi)程控制中最常用的語言。

　　匯編語言的主要優(yōu)點(diǎn)就是可以直接控制計算機(jī)硬件，可以編寫在時間和空間兩方面更有效的程序。這些優(yōu)點(diǎn)使得匯編語言在程序設(shè)計中占有重要的地位。是不可取代的。

　　但匯編語言的缺點(diǎn)也是明顯的，它與處理器密切相關(guān)，要求程序員熟悉計算機(jī)硬件系統(tǒng)，考慮許多細(xì)節(jié)問題，所以程序繁瑣，調(diào)試、維護(hù)、交流和移植困難。因此，有時可以采用高級語言和匯編語言混合編程的方怯，互相取長補(bǔ)短，更好地解決實(shí)際間題。

　　匯編語言生要應(yīng)用場合有以下幾種：

　　l）程序要具有較短的運(yùn)行時問，或者只能占用較小的存儲客量。例如操作系統(tǒng)的核心程序段，實(shí)時控制系統(tǒng)的軟件等。

　　2）程序與計算機(jī)硬件密切相關(guān)，程序要直接控制硬件。例如to接口電路的初始化程序段，外部設(shè)備的底層驅(qū)動程序等。

　　3）大型軟件需要提高性能、優(yōu)化處理的部分。例如計算機(jī)系統(tǒng)頻繁調(diào)用的子程序、動態(tài)鏈接庫等。

　　4）沒有適合的高級語言的時候。例如開發(fā)最新的處理器程序時。

　　偉福軟件介紹：

　　偉福系列仿真器偉福仿真品種多、功能強(qiáng)，特點(diǎn)如下：

　　1)主機(jī)+POD組合，通過更換POD，可以對各種CPU進(jìn)行仿真。

　　2) 雙平臺:DOS版本，WINDOWS版本。其中WINDOWS版本功能強(qiáng)大。

　　3) 雙工作模式:a.軟件模擬仿真（不要仿真器也能模擬仿真）。硬件仿真。

　　4) 雙CPU結(jié)構(gòu)，100% 不占用戶資源。

　　5) 雙集成環(huán)境:編輯、編譯、下載、調(diào)試全部集中在一個環(huán)境下。多種仿真器，多類CPU仿真全部集成在一個環(huán)境下。可仿真51系列，196系列，PIC系列，飛利蒲公司的552、LPC764、DALLAS320，華邦438等51增強(qiáng)型CPU。為了跟上形勢，現(xiàn)在很多工程師需要面對和掌握不同和項(xiàng)目器、編輯器、編譯器。偉福 WINDOWS調(diào)試軟件為您提供了一個全集成環(huán)境，統(tǒng)一的界面，包含一個項(xiàng)目管理器，一個功能強(qiáng)大的編輯器，匯編Make、Build和調(diào)試工具并提供一個與第三方編譯器的接口。

　　6) 強(qiáng)大的分析儀綜合調(diào)試功能:隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)通訊方面的運(yùn)用越來越多。有了邏輯儀，用它可以分別或者同時對發(fā)送方、接收方的輸入或者輸出波形進(jìn)行記錄、存儲、對比、測量等各種直觀的分析，可以將實(shí)際輸出通訊報文的波形與源程序相比較，可立即發(fā)現(xiàn)問題所在。從而極大地方便了調(diào)試。

　　7) 強(qiáng)大的追蹤器功能:追蹤功能以總線周期為單位，實(shí)時記錄仿真過程中CPU發(fā)生的總線事件，其觸發(fā)條件方式同邏輯分析儀。追蹤窗口在仿真停止時可收集顯示追蹤的CPU指令記憶信息，可以以總線反匯編碼模式、源程序模式對應(yīng)顯示追蹤結(jié)果。屏幕窗口顯示波形圖最多追蹤記憶指令32K并通過仿真器的斷點(diǎn)、單步、全速運(yùn)行或各種條件組合斷點(diǎn)來完成追蹤功能�？偩€跟蹤可以跟蹤程序的運(yùn)行軌跡。可以軟件運(yùn)行時間。

　　編程方法

　　本系統(tǒng)中傳輸協(xié)議為9600，8，N,1,即波特率為9600b/s,傳送8個數(shù)據(jù)位。沒有校驗(yàn)位，一個停止位。在PC機(jī)中也設(shè)置為相同的協(xié)議。1）控制寄存器SCON的設(shè)置為：SM0、SM1為0、1，即為串行工作方式1，REN為1，即允許接收。這樣SCON中的值是0X50H，(使用匯編語言是MOV SCON,#50H。）2)TMOD寄存器的設(shè)置為：使用定時器1。M0=0,M1=1,工作于方式2，自動重新載入計數(shù)值。TMOD=0X20H。(使用匯編語言是MOV TMOD,#20H）3) 波特率的設(shè)置：本系統(tǒng)上的工作時鐘為11.0592MHz, 波特率為9600b/s,對TH1的重載入計數(shù)器值由下式計算可得：TH1=256-11059200/384*9600=253=FDH TH1=0XFDH(使用匯編語言是MOV TH1,#0FDH)。

流程圖如右：

根據(jù)以上設(shè)置匯編編寫串行端口的初始化程序：

接收程序：

MAIN: MOV TMOD,#20H ；

MOV TH1,#0FDH；

MOV TL1,#0FDH；

SETB TR1；

MOV SCON,#50H；

LOOP: JBC RI,DISP

SJMP LOOP

DISP: MOV A,SBUF

MOV DPTR,#TAB

MOVC A,@A+DPTR

MOV P2,A

SJMP LOOP

TAB: DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH

DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH

DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H

DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH

DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H

END

發(fā)送程序：

ORG 0000H

START: MOV TMOD,#20H；

MOV TL₁,#0FDH

MOV TH₁,#0FDH；

SETB TR1

MOV SCON,#40H

MOV R₀,#20H

MOV R₇,#32

MOV A,#40

LOOP1:

MOV @R₀,A

INC A

INC R₀

DJNZ R₇,LOOP1

MOV R₀,#20H

MOV R₇,#32

LOOP: MOV A,@R₀

ACALL YANSHI

ACALL SPOUT

INC R₀

DJNZ R₇,LOOP

SJMP START

SPOUT:

MOV SBUF,A

JNB TI,$

CLR TI

RET

YANSHI: MOV R₆,#250

D1: MOV R₅,#250

DJNZ R₅,$

DJNZ R₆,D1

RET

END

　　3.3上位機(jī)（PC機(jī)）串行及程序設(shè)計

　　3.3.1 平臺介紹及編程方法

　　VB語言簡介

　　在本系統(tǒng)中PC機(jī)采用Visual Basic(簡稱VB)編程。VB已成為WINDOWS系統(tǒng)開發(fā)的主要語言，以其高效、簡單易學(xué)及功能強(qiáng)大的特點(diǎn)越來越為廣大程序設(shè)計人員及用戶所青睞。VB支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計，具有結(jié)構(gòu)化的事件驅(qū)動編程模式并可以使用無限擴(kuò)增的控件，而且可以十分簡便地作出良好的人機(jī)界面。

　　用VB6.0開發(fā)串行通信程序有兩種法，一種是利用Windows的API函數(shù)；另一種是采用VB6.0的通信控件MSComm。利用API函數(shù)編寫串行通信程序較為復(fù)雜，需要掌握大量的通信知識，其優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)的功能更豐富、應(yīng)用面更廣泛，適合于編寫較為復(fù)雜的低層次通信程序。而VB6.0的MSComm通信控件提供了標(biāo)準(zhǔn)的事件處理函數(shù)、事件、方法，并通過控件屬性對串口參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，比較容易地解決了串口通信問題。該控件可設(shè)置串行通信的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，對串口狀態(tài)及串口通信的信息格式和協(xié)議進(jìn)行設(shè)置。這是一個標(biāo)準(zhǔn)的十位串口通信，包括8位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的起始位和停止位。在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)過程中觸發(fā)OnComm事件，通過編程訪問 CommEvent屬性了解通信事件的類型，分別進(jìn)行各自的處理。每個通信控件對應(yīng)一個串口，可以設(shè)計多個通信控件來訪問多個通信口。

PC機(jī)程序設(shè)計流程圖如下示

YES

　　3.3.2 VB6.0的控件及通信方式

MSComm通訊控件簡介

MSComm是VB6.0提供的ActiveX控件，使用前需將該控件添加到VB工具欄。MSComm控件串口具有完善的串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能。通過此控件，PC機(jī)可以利用串行口與其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)輕松連接，簡單高效地實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通訊。此控件的事件響應(yīng)有兩種處理方式，事件驅(qū)動方式：由MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理通訊錯誤及事件；查詢方式：通過檢查CommEvent屬性的值來判斷事件和錯誤。

1)MSComm控件的主要屬性和方法

a. CommPort：設(shè)置或返回串行端口號，其取值范圍為1—99，缺省為1

b. Setting：設(shè)置或返回串行端口的波特率、奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位數(shù)、停位。如：MSComm.Setting="9600, n, 8, 1”。

c. PortOpen：打開或關(guān)閉串行端口。

d. RThreshold：該屬性為一閥值，它確定當(dāng)接收緩沖區(qū)內(nèi)字節(jié)個數(shù)達(dá)到或超過該值后就產(chǎn)生MSComml--OnComm事件。

e. Input：從接收緩沖區(qū)移走一串字符。

f. Output：向發(fā)送緩沖區(qū)傳送一字符串。

2)CommEvent屬性：

如果在通訊過程中發(fā)生錯誤或事件，就會引發(fā)OnComm事件并由CommEvent 屬性代碼反映錯誤類型，可根據(jù)該屬性值來執(zhí)行不同的程序操作或數(shù)據(jù)處理。以下是部分屬性常數(shù)值及其含義：

a. ComEvSend：其值為1，發(fā)送緩沖區(qū)的內(nèi)容少于SThreshold指定的值。

b. ComEvReceive：其值為2，接收緩沖區(qū)內(nèi)字符數(shù)達(dá)到RThreshold值，該事件在緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)被移走前將持續(xù)產(chǎn)生。

c. ComEventRxParity：其值為1009，奇偶校驗(yàn)。

d. ComEvEOF：其值為7，接收數(shù)據(jù)中出現(xiàn)文件結(jié)束字符。

本系統(tǒng)采用事件驅(qū)動方式進(jìn)行串口通信設(shè)計，下圖2為上位機(jī)通信界面，設(shè)計了2個命令按扭，分別為發(fā)送、清空數(shù)據(jù)；兩個文本框，Text1用于輸入需從下位機(jī)讀取的數(shù)，Text2用于顯示下位機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)；3個Frame控件，一個Label控件,當(dāng)然還需要一個MSComm控件。

MSComm控件屬性設(shè)置如圖1示：

(圖2)

下面是MSComm控件的初始化程序、部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送和接受程序

　　4調(diào)試與結(jié)論

　　該系統(tǒng)目前已調(diào)試成功，完成了PC機(jī)與51單片機(jī)之間的串行。并且實(shí)現(xiàn)了下列功能：1）在VB界面上發(fā)送任一數(shù)字在51單片機(jī)的數(shù)碼管上都能成功的接收 2）同樣通過向51單片機(jī)內(nèi)寫入的程序，在VB界面上可以接收到相對應(yīng)的內(nèi)容且運(yùn)行良好。

調(diào)試過程如下：

硬件方面：

　　該系統(tǒng)的硬件調(diào)試主要是排查單片機(jī)印刷電路板的問題和連接上的一些問題。在該系統(tǒng)中，首先通過了仔細(xì)地推敲系統(tǒng)原理，確認(rèn)無誤；其次對照設(shè)計圖紙查印制電路板，看是否有粘接等工藝現(xiàn)象；最后，檢查外圍連接是否有誤，通過這幾個方面的反復(fù)調(diào)試，可確保電路板的無誤性。

　　在本系統(tǒng)的硬件調(diào)試過程中，出現(xiàn)了下列兩種情況

　　1）電壓不穩(wěn)定而導(dǎo)致程序無法寫入的情況，使電壓穩(wěn)定的方法是改用新的電池，或者是再次設(shè)計電源方案，在這里是用電源接通教學(xué)實(shí)驗(yàn)板，然后再把教學(xué)實(shí)驗(yàn)板與本系統(tǒng)相連接，這樣，就可以得到穩(wěn)定的電壓了。

　　2）還出現(xiàn)的一個問題是數(shù)碼管不顯示，檢查后是焊接上出現(xiàn)了一點(diǎn)的失誤。

　　軟件方面：

　　本系統(tǒng)在軟件調(diào)試方面也沒有規(guī)律可循，調(diào)試時更多的是憑經(jīng)驗(yàn)。軟件調(diào)試的主要任務(wù)是排查錯誤。通過在Wave E2000編譯器下調(diào)試程序，有兩種錯誤，一種錯誤，也就是語法錯誤，是很容易被發(fā)現(xiàn)的，另一種是功能錯誤，是指在沒有語法錯誤的基礎(chǔ)上，由于設(shè)計思想或算法的問題導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)軟件功能的一種錯誤。調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題主要有以下四個方面：

　　1）用其它串口調(diào)試軟件能夠很好的實(shí)現(xiàn)兩者之間的串行通信，成功的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，但使用我們的VB程序卻不能實(shí)現(xiàn)，要么只能實(shí)現(xiàn)接收功能，要么只能實(shí)現(xiàn)發(fā)送功能。之后通過對VB程序做多次的改動與測試才達(dá)到理想的結(jié)果。

　　2）在VB界面上發(fā)送的數(shù)據(jù)與單片機(jī)的數(shù)碼管上顯示的數(shù)字不相符，這個問題是我們匯編程序的問題，由于匯編符號的繁多加上我們的粗心在輸入代碼的過程中難免出現(xiàn)一些看不見的問題，造成調(diào)試過程中出現(xiàn)意外。借此我想提醒大家的是搞設(shè)計搞研究必須做到細(xì)心，要有一顆敬業(yè)的心對待我們接受的任務(wù)，有耐心面臨出現(xiàn)的困難。

　　3）由于要實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的串行通信，所以兩者之間的波特率是否一致也是一個不容忽視的問題，在開始我并沒有太注意這個方面的情況，到各方面的準(zhǔn)備工作都做好要進(jìn)行調(diào)試的時候，才發(fā)現(xiàn)有個二者波特率設(shè)置是否相同將影響到整個通信過程，我趕緊作了修改才免遭一次調(diào)試失敗。

　　4）還有最后一點(diǎn)注意的地方是，利用MSComm控件比較方便地開發(fā)串行通信程序，實(shí)現(xiàn)串行通訊原理已經(jīng)得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證，考慮到將來對系統(tǒng)實(shí)時性的要求，采用了MSComm控件的查詢處理機(jī)制，避免了中斷處理機(jī)制的不穩(wěn)定和不連續(xù)性，而且還可以很方便地控制多個串口，只需插入多個MSComm控件，并為每個MSComm控件編寫OnComm()函數(shù)。但是我們也清楚的體會到MSComm控件在VB中的使用較為復(fù)雜。這一點(diǎn)是我們以后在運(yùn)用中需要加強(qiáng)的地方。

　　伴隨著單片微型機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們已越來越多地采用單片機(jī)來對一些控制系統(tǒng)中如溫度、流量和壓力等參數(shù)進(jìn)行檢測和控制。希望通過大家的共同努力能在PC機(jī)與單片機(jī)這方面取得新的成績有突出的表現(xiàn)，能夠很好的將學(xué)到知識運(yùn)用到實(shí)際生活中，比如上面提到的利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對溫度的實(shí)時檢測與控制已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。另外我們還可以在單片機(jī)的接口上再加接顯示器，這樣就更能方便的對系統(tǒng)進(jìn)行操作與控制。

　　通過這次畢業(yè)設(shè)計，我深刻體會到專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題的能力在實(shí)際生活中是多么的重要，在完成設(shè)計任務(wù)的同時我這些方面的能力有了一個全面的提高和鍛煉。具體表現(xiàn)在對單片機(jī)與PC機(jī)的串行通信的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計思路技巧（匯編語言與VB）的掌握方面都向前邁了一大步，為日后使我能成為合格的應(yīng)用型人才打下了良好的基礎(chǔ)。

　　采用本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)串行通信與一般其它系統(tǒng)的比較：一般的PC機(jī)與單片機(jī)之間的串行通信，需要單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，然后用異步串行通訊方式傳給PC機(jī)。相對而言通訊速率不是很理想，在一些要求通訊傳輸速率比較快的地方，普通的PC機(jī)與單片機(jī)之間的串行通信顯然是不能滿足其要求的。利用VB6.0 的事件驅(qū)動方式可以很方便地開發(fā)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，用單臺PC 機(jī)可以測量和監(jiān)控多路控制信號，整控制系統(tǒng)設(shè)計方便，對小型測控系統(tǒng)的設(shè)計具有很大的實(shí)用性。且傳輸數(shù)據(jù)的速率要比普通的串行通信要快些。

　　對于目前廣泛應(yīng)用的Windows下實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)之間的通信問題，希望大家能提出寶貴的意見。

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