开题报告单片机与PC串行通信的设计与实现.doc

KC017-1 2006 届毕业设计开题报告题 目 单片机与PC串行通信的设计与实现 专 业 计算机科学与技术 姓 名 周兆斌 班 级 02计三 指导教师 潘群 起止日期 年 月 日毕业设计开题报告（含课题的来源及现状、设计要求、工作内容、设计方案、技术路线、预期目标、时间安排及参考文献等内容，字数为5001000字。）一 课题来源及现状随着单片机和微机技术的不断发展，由PC机和多台单片机构成的多机网络监控系统已成为单片机技术发展的一个方向。它结合了单片机在实时数据采集和微机对图形处理、显示的优点。同时,Windows环境下后台微机在数据库管理上具有明显的优势，二者结合，使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制，而形成了向以网络为核心的分布式多点系统发展的趋势。由于串行通信是一种简单易行可靠的通信方式，所以在工业控制中已被大量采用。在许多工业生产中，用计算机对生产过程实行实时监控，对下位单片机采集来的数据进行实时数据处理，以及控制信号的产生与传输等功能。在这种工业生产的特定环境下，计算机要与过程控制的实时信号相联系，因此要求计算机能实现对串行端口的直接操作。二 设计要求本课题以51系列的单片机作为下位机，以PC作为上位机，通过对串行通信协议的研究，达到单机通信以及多机通信的稳定性和可实现性；另外，在PC端利用高级语言来编写一个动态链接库文件，该文件将作为下位机与上位机程序通信的一个软件接口。三 工作内容（1）查阅串行通信相关方面的资料，掌握关于串行通信的软、硬件设计；（2）制定出适用于数据采集系统的，通用的，易于实现的串行通信协议；（3）根据制定的通信协议，设计出下位机串行通信模块；（4）根据制定的通信协议，利用高级编程语言设计动态链接库文件；（5）通过设计一个可视化界面来对单片机程序和动态链接库文件进行调试和验证，并进行改善；（6）资料的整理以及各种说明文档的撰写。四 设计方案及技术路线本次毕业设计的目标是在windows下实现PC机与51单片机的串行通信，分为硬件和软件两部分进行。1.硬件设计1）PC机的RS一232串行口接口设计通常，PC机提供一个打印机输出的并行口(LPT)，两个串行口(COM1，COM2)，采用PC机的RS一232串行口时，在PC机与单片机间通信必须有相同的通信协议，由于AT89C51单片机采用的电平为TTL逻辑电平，在PC机侧的RS一232串行口采用+12V和一12V的电平方式，为使两者的连接，在PC机的RS-232侧用MAX202CP进行电平转换。2）AT89C51单片机的接口设计AT89C51芯片内部有一个全双工的串行口，其与外部交换数据用两线即可，该引脚与P 3.0(RXD)、P 3.1(TXD)共用，在本方法中要对于多个AT89C51进行串行通信，考虑到多个AT89C51共用一个RS-232转换后的电平，在单片机向PC机传送数据时不受其它的AT89C51单片机的影响，就在AT89C51的RXD端串入一个二极管。2.软件设计串行通信软件设计应根据系统对稳定性、实时性的要求, 以及被传输数据的流量情况来设计通信协议。通信协议要解决好通用信，可靠性和实时性三方面的问题。但是, 稳定、快速地实现数据传输还需要微机、单片机、软件以及通信协议等各个环节的相互配合才行。1）串行通信协议设计为了保证微机和单片机在通信时不相互冲突,一般让微机作为上位机处于主动地位, 每次通讯先由微机(上位机)向单片机(下位机)发送命令和控制数据, 单片机接收到微机传送的数据后,根据上位机传送命令的含义执行相应的操作,并传输上位机所需的数据，然后,等待下一次上位机发送的指令。为了提高通信可靠性和抗干扰能力, 上、下位机在建立通信联系时,先利用握手信号(软握手)进行通信测试,若下位机自检出错,则在应答上位机命令时上传错误代码；若通信间隔时间超过限定时间,则此次通信数据作废；若连续多次通信数据出错则报告系统通信数据出错。为了提高通信可靠性和抗干扰能力,上、下位机在建立通信联系时,先利用握手信号(软握手)进行通信测试。若下位机自检出错,则在应答上位机命令时上传错误代码；若通信间隔时间超过限定时间,则此次通信数据作废；若连续多次通信数据出错则报告系统通信数据出错。微机用查询方法发送和接收,单片机采用中断方法接收和发送数据。2）单片机通信程序设计设计单片机的通讯程序时,必须充分发挥单片机的效率。由于单片机多应用于实时性较强的控制场合,所以应将及时响应和控制对象的动作放在优先考虑的位置,尽量减少通讯等辅助性操作所占用的CPU时间,而且应该尽量减少通讯占用的时间。基于以上考虑, 在设计单片机通讯程序时,将其分成2个部分,中断接收发送部分和通讯处理部分。因为单片机和微机通讯时要求收到命令后立即回应,故将接收、发送放在一个过程中,通讯处理程序被放在普通程序的主循环中,只要接收标志为“ON”立即处理,准备发送。3）动态链接库文件的设计串口通信动态链接库文件是为满足工业通信需要而设计的。目前工业领域要求上位计算机对下位机实时数据采集和控制。本DLL采用windows API函数编写,实时性好。五. 预期目标（1）运行于PC端的程序可通过调用动态链接库文件对下位机进行数据访问和传送命令；（2）下位机串行通信模块具有通用性和可移植性，可以通过简单的设置和改变而嵌入到其它数据采集系统中；（3）串行通信协议具有通用性、稳定性和可实现性。六. 时间安排第1周：落实毕业设计任务，明确工作内容，部署毕业设计各项工作。第2周：查阅与课题相关或针对性强的文献510篇，阅读并进行归纳、总结，写出文献总述报告。第3周：根据任务，查阅与课题相关的外文专题论文或外文专著，阅读并译成中文，完成外文翻译报告。第4周：根据任务，查阅相关技术资料，确定课题初步的总体设计思路和方案，写出开题报告。第57周：串行通信协议的制定；第811周：软件设计，下位机程序与动态链接库文件的设计；第1214周：系统调试、测试、修改、完善；第1517周：整理资料，撰写毕业设计论文；第18周：制作答辩PPT讲稿，做好毕业答辩各项准备工作。七. 参考文献【1】赵兰涛 苏彦华. Delphi串口通信技术与工程实践.北京：人民邮电出版社，2004【2】徐煜明 韩雁. 单片机原理与接口技术.北京：电子工业出版社，2005【3】胡汉才. 单片机原理与接口技术.北京：清华大学出版社，1996【4】陈龙三. 8051单片机C语言控制与应用. 北京：清华大学出版社，1999【5】曹素芬. MCS51系列单片机原理与接口技术教程.沈阳：东北大学出版社，1994【6】高传善. 接口与通讯.上海：复旦大学出版社，1992【7】李朝青. PC机及单片机数据通信技术.北京：北京航空航天大学出版社，2000【8】何立民. 单片机应用系统设计(系统配置与接口技术) . 北京