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PC与单片机串口通信实现与LCD显示技术详解
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更新于2024-06-29
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本资源主要探讨的是PC与单片机之间的串口通信,特别是针对哈尔滨理工大学荣成学院自动化11—3班的一门课程设计项目。80C51单片机通过其全双工串行通信口与个人计算机进行交互,尽管它们之间的电平标准不同,需要MAX232电平转换芯片来确保兼容性。单片机与电脑之间的通信仅通过串口的3根线——地线(GND)、接收线(RXD)和发送线(TXD)进行连接,采用三线制简化了硬件设计。 在硬件部分,系统结构包括80C51单片机、MAX232芯片以及9针串口,这些组件共同构建了一个基本的串口通信平台。软件设计则涉及设置工作方式寄存器TMOD,配置串口控制寄存器SCON,以及LCD1602的显示设置,这些都是为了确保通信的稳定和数据的正确显示。 串口通信的核心概念是异步通信,允许数据在发送和接收过程中交替进行,适合远距离通信。波特率、数据位、停止位和奇偶校验是串口通信的重要参数,需要双方设备保持一致以确保无误传输。波特率决定了通信速度,例如常见的电话线速率有14400、28800和36600,而在近距离设备间,可以采用更高的波特率。数据位的设定则取决于所传输的信息类型,标准ASCII码用7位,而扩展ASCII码则用8位。 整个课程设计旨在通过实践操作,让学生深入理解串口通信的工作原理,掌握硬件连接、软件编程以及调试方法,为以后在工业控制或嵌入式系统开发中应用串口通信打下坚实的基础。在课设总结中,学生可能会回顾整个项目的学习过程,提炼关键技能,以及对未来可能的应用场景进行展望。参考资料也提供了进一步学习串口通信理论和技术的支持。
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原理
串口通信的概念非常简单,串口按位发送和接收字节。尽管比按字节的并行
通信慢,但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很
简单并且能够实现远距离通信。比如 IEEE488 定义并行通行状态时,规定设备线
总长不得超过 20 米,并且任意两个设备间的长度不得超过 2 米;而对于串口而
言,长度可达 1200 米。典型地,串口用于 ASCII 码字符的传输。通信使用 3 根
线完成,分别是地线、发送、接收。由于串口通信是异步的,端口能够在一根线
上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手,但不是必须的。串口
通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的
端口,这些参数必须匹配。
a,波特率:这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的位的个数。例
如 300 波特表示每秒钟发送 300 个位。通常电话线的波特率为 14400,28800 和
36600。波特率可以远远大于这些值,但是波特率和距离成反比。高波特率常常
用于放置的很近的仪器间的通信,典型的例子就是 GPIB 设备的通信。
b,数据位:这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包,实
际的数据不会是 8 位的,标准的值是 6、7 和 8 位。如何设置取决于你想传送的
信息。比如,标准的 ASCII 码是 0~127(7 位)。扩展的 ASCII 码是 0~255(8
位)。如果数据使用简单的文本(标准 ASCII 码),那么每个数据包使用 7 位数
据。每个包是指一个字节,包括开始/停止位,数据位和奇偶校验位。由于实际
数据位取决于通信协议的选取,术语“包”指任何通信的情况。
c,停止位:用于表示单个包的最后一位。典型的值为1,1.5 和 2 位。由于数据
是在传输线上定时的,并且每一个设备有其自己的时钟,很可能在通信中两台设
备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束,并且提供计算
机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多,不同时钟同步的容忍程度越
大,但是数据传输率同时也越慢。
d,奇偶校验位:在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式:偶、奇、
高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况,串口会设置校验
位(数据位后面的一位),用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。
例如,如果数据是 011,那么对于偶校验,校验位为 0,保证逻辑高的位数是偶
数个。如果是奇校验,校验位为 1,这样就有 3 个逻辑高位。高位和低位不真正
的检查数据,简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接收设备能够知道一个
位的状态,有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同
步。
硬件介绍
一 AT89C52:
AT89C52是 51 系列单片机的一个型号,它是ATMEL公
司生产的。
AT89C52是一个低电压,高性能CMOS 8 位单片机,片内含8k bytes 的可反
复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器(RAM),器
件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51 指令
系统,片内置通用8 位中央处理器和Flash 存储单元,功能强大的AT89C52单片
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