单片机与pc机的通信技术研究.doc

单片机与PC机的通信技术研究
页数 49 字数19850
摘 要

随着PC机技术和单片机技术的日益成熟，单片机与PC机通信技术的应用也越来越广泛。从家用电器、工业控制到医疗仪器、军事应用都涉及到单片机与PC机的通信。 本论文根据RS-232标准，以单片机AT89C51为基础，通过电平转换芯片MAX232，连接到计算机的DB9串行端口，然后用Visual C++编写PC机端通信程序，用汇编语言编写单片机端通信程序，从而实现PC机与单片机的串行通信。
论文先从理论方面讲述串行通信的基本知识，如同步通信、异步通信、通信协议、波特率等，然后研究了调制解调技术原理、调制解调器的功能和基于MODEM的单片机与PC机远程通信等，接着研究了三态逻辑编/解码技术在数据通信中的应用和差错控制技术，再接着讲述了单片机串行接口以及单片机与PC机的通信原理，其中包括系统原理图的设计和程序流程的设计，最后根据所设计的系统原理图做出实验电路板。
随着计算机技术的发展，单片机的应用也越来越广泛，如：在工业控制、数据采集、家用电器以及仪器仪表自动化等许多领域都起着十分重要的作用。但在实际应用中，在要求数据量大的应用场合，单片机往往难以胜任，而PC机着重发展海量高速数值运算技术，其控制能力是有限的。这时使用多个单片机结合PC机组成分布式系统是一个比较好的解决方案，这样单片机与PC机的数据通信技术就变得十分重要[1]。
在目前的许多实时工业控制和数据采集系统中，多采用PC机作上位机和多个单片机作下位机的主从式系统。在主从分布式控制系统中，单片机主要完成实时数据采集，被采集数据经初步处理后通过串口传送给主机。主机将从机发送来的数据进行处理后随时向用户提供各种统计报表。主机同时根据从机接收的过程参数进行判断处理，并给从机(单片机)发送各种控制命令。在这样的分布式控制系统中，就需要实现主机向从机发送数据或主机从从机接收数据，即单片机与微机的串行通信，这样便可以弥补单片机在数据处理方面的不足和PC机在控制方面的欠缺。
单片机作为嵌入式系统的一种，从MCS-51系列起，串行通信模块作为一个重要功能，被集成到了单片机内部，已在自动化控制以及家电产品等领域得到了广泛的应用。常见的单片机系统都具备一个串行口（如AT89C51），有的还具备了两个串行口（如DS80C320系列）甚至多个串行口。这些串行口就是单片机的串行通信模块，通过串行通信接口可把单片机与PC机连接起来进行数据传输。
单片机技术和PC机技术在现实生活中都起着不可取代的作用，而结合这两种技术的应用有着极大的发展前景。单片机和PC机串行通信技术有着其特有的魅力，现已经在工业、农业、科研等各个领域广泛地应用。它凭着成本低、实现简单等特点，在单片机与PC机的通信中占着一席之地。如今形成了RS-232总线标准、RS-485总线标准、 总线、CAN总线、无线通信、USB总线等并行发展的趋势。可以预测单片机和PC机串行通信技术的应用将更为广泛，并随着其他新技术的发展而发展。
由于硬件条件、研究环境等因素，比较适合本研究的有RS-232接口和USB接口两种标准。然而USB结构复杂，相对成本高、协议也十分复杂，程序量大、而AT89C51芯片内只有相当小容量的ROM。因而先进USB接口在单片机中并不适合，而RS-232接口是最为常用的串行接口标准，大量的集成设备、工业产品都提供了RS-232接口，因此，单片机应用系统的设计中，RS-232通信设计占首要位置。还有，由于分布参数的影响，并行通信在传输过程中会产生波形变差，而串行通信则不会出现这样的情况，并且串行通信具有传输可靠、实现简单方便等特点，因此本文研究的是基于RS-232的串行通信。
本论文设计主要研究的是单片机与PC机的通信技术，而就其应用来说，从数据的调制解调到编码解码，最后到串行通信是一个比较复杂的问题，由于时间、资源、经费等条件的限制，论文的程序设计和电路设计都没有涉及调制解调及编码解码（包括检错和纠错）技术，它以AT89C51单片机为例，将单片机设计成下位机（用汇编语言编写通信程序），并将PC机设计成上位机（用Visual C++开发串口软件），这样就构成一个主从式的通信系统，验证它们之间的串行通信。
目 录

摘 要 I
ABSTRACT II
1前言 1
2串行通信基础 3
2.1 数据通信、通信协议基本知识 3
2.2 串行通信的基本知识 3
2.2.1 串行通信的通信方式 3
2.2.2 串行通信的连接方式 5
2.2.3 波特率 6
3数据通信中的调制解调技术及应用 7
3.1 调制解调技术原理 7
3.2 调制解调器概述 7
3.2.1 调制解调器的构成和功能 7
3.2.2 MODEM的调制解调原理 8
3.3 基于MODEM的单片机与PC机之间的远程通信 9
3.3.1 PC机串行通信结构 9
3.3.2 单片机与PC机之间的硬件接口 10
3.3.3 调制解调器常用的控制信号和状态信号 10
4数据通信中的三态逻辑编/解码技术及应用 12
4.1编码器MC145026芯片及其编码功能 12
4.2解码器MC145027和MC145028芯片及其解码功能 12
4.3 用编/解码器实现PC机与单片机间的通信 13
4.3.1 PC机打印接口的的利用 13
4.3.2 通信方法 14
4.4 差错控制技术 15
4.4.1 差错控制的基本工作方式 15
4.4.2常用的差错控制编码 16
5 RS-232C总线标准接口技术 18
5.1 RS-232C接口介绍 18
5.2 RS-232C电平转换器MAX232介绍 19
6 MCS-51的串行接口 21
6.1 MCS-51串行口结构 21
6.1.1 串行口数据缓冲器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单片机与PC机的通信原理 25
7.1 AT89C51单片机简介 25
7.2 原理图设计 28
7.3 程序设计 29
7.3.1程序设计流程图 29
7.3.2 串行口初始化 30
8用Visual C++6.0开发串口通信软件 31
8.1 ActiveX控件介绍 31
8.1.1 事件驱动法 31
8.1.2 查询法 32
8.2 设置MSComm控件属性 32
8.3 编程实现 34
9 运行测试 35
9.1 单片机传送数据到PC机 35
9.2 单片机接收PC机传送的数据 36
10 总结 37
鸣 谢 38
参考文献 39
附 录 .40

参考文献
[1] 求是科技．单片机通信技术与工程实践[M]．北京：人民邮电出版社，2005
[2] 石东海．单片机数据通信数据从入门到精通[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2002：15，45，72-73
[3] 肖来胜，冯建兰, 夏术泉．单片机技术实用教程[M]．武汉：华中科技大学出版社，2004
[4] 李朝青．PC机及单片机数据通信技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1999：13-14，49-52，205-216