基于STCSTC15F2K60S2单片机的串口通讯.doc

湖南科技大学信息与电气工程学院 单片机课程设计报告 题 目：基于STCSTC15F2K60S2单片机的串口通讯 专 业： 自动化 班 级： 一班 姓 名： 罗永恒 学 号： 1209010303 指导教师： 范小春 2015年 6月 30日 摘要单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。本文将具体介绍单片机与PC机进行串口通信的实现方法和编程方法，并且在最后给出一个实用的单片机与计算机通过串口通信的程序。关键词：单片机 串口通信目录第一章 STCSTC15F2K60S2的简介11.1 STCSTC15F2K60S2的内部结构框图11.2 STC15F2K60S的DIP封装图11.3 STC15F2K60S的各引脚简介2第二章 单片机通过USB与PC机的通信设计42.1设计方案选择42.1.1 PC机同单片机通信存在的问题42.1.2 USB接口同RS-232(DB-9)串口的比较42.1.3USB转接芯片的选择42.2 通信功能要求5第三章 硬件电路图的设计53.1单片机最小系统53.2 USB与单片机连接主电路63.3 总电路图63.4 PCB图6第四章 程序设计74.1 串口初始化74.2 主程序74.3 中断服务程序84.4 总程序8第五章 总结与体会10第六章 参考文献11第一章 STCSTC15F2K60S2的简介1.1 STCSTC15F2K60S2的内部结构框图1.2 STC15F2K60S的DIP封装图 1.3 STC15F2K60S的各引脚简介（1）电源引脚 Vcc：一般接电源的5V。具体的电压幅度应参考单片机的手册。 GND：接电源地。（2） 外接晶体引脚 芯片内部一个反相放大器的输入端和输出端。通常用于连接晶体振荡器。（3） 控制和复位引脚 功能：当访问外部存储器或者外部扩展的并行I/O口时，ALE（允许地址锁 存）的输出用于锁存地址的低位字节。 RST（与P5.4复用）：当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的 高电平将使单片机复位。如果需要单片机接上电源就可以复位，则需要使 用上电复位电路。（4） I/O口的复用功能 P0口: a.用作数据总线（D7D0）或者地址总线低8位（A7A0）。 b.用作普通I/O。 P1口： a.用作普通I/O。 b.复用为ADC转换输入、捕获/比较/脉宽调制、SPI通信线、第二串口 或者第二时钟输出，如表所示。 P2口： a：用作通用I/O。 b:用作地址总线的高8位输出。 c:用于SPI和捕获/比较/脉宽调制的备用切换端口。 P3口： a:用作通用I/O。 b:可复用为外部中断输入、计数器输入、时钟输出、第一串口和外部总 线的读/写控制，如表所示。 P4口： a:用作通用I/O。 b:某些口线具有复用功能，可配置为SPI通信线、捕捉/比较/脉宽调 制、第二串口线等。 P5口： a:P5.4/RST（复位脚）/MCLKO（内部R/C振荡时钟输出； b:输出的频率可为MCLK/1或MCLK/2）/SS_3（SPI接口的从机选择信 号备用切换引脚）。 c:该引脚默认为I/O口，可以通过ISP编程将其设置为RST（复位） 引脚。第二章 单片机通过USB与PC机的通信设计2.1设计方案选择由于实际应用中单片机在数据处理能力、人机交互等方面往往不能满足要求,因而通常用PC来弥补单片机的这些不足。例如,在工程应用中,常常由一台PC机和一台单片机构成主从式计算机测控系统。在这样的系统中,以单片机为核心的智能测控仪表(从机)作为现场测控设备,完成数据的采集、处理和控制各种任务,同时将数据传给PC机(主机),PC机将这些数据加工处理后,进行显示、打印报表等。PC机也可以将各种控制命令传送给单片机,干预单片机系统的运行,从而发挥PC机的优势。要实现这样的功能,就涉及到PC机与单片机之间的通信问题。现在的计算机提供了各种各样的串口，他们支持不同的通信协议，有着不同的功能。目前计算机提供的串口有RS-232，RJ45，USB2.0等。 2.1.1 PC机同单片机通信存在的问题目前，15系列单片机同PC机的通信在大多数情况下仍然是使用RS-232(DB-9)串口作为通信接口实现的。而随着USB接口技术的成熟和使用的普及，由于USB接口有着一系列RS-232(DB-9)串口无法比拟的优点，RS-232(DB-9)串口正在逐步的为USB接口所替代。而在现在的大多数笔记本电脑中，出于节省物理空间和用处不大等原因，RS-232(DB-9)串口已不再设置，这就约束了基于RS-232(DB-9)串口与PC机联络的单片机设备的使用范围。 2.1.2 USB接口同RS-232(DB-9)串口的比较 通过USB接口和RS-232(DB-9)的比较，不难发现：（1）USB接口支持即插即用和热插拔，而RS-232(DB-9)串口不支持即插即 用和热插拔，设备安装后需重启计算机方可使用。（2）USB接口的传输速率较快，可达480Mbps(V2.0)，而RS-232(DB-9)串 口的最高速率仅为19200波特。（3）USB接口占用体积较小，插拔方便；而RS-232(DB-9)串口的的插拔需 要使用改锥，且在机箱后操作，比较麻烦。 综上可知，USB接口取代RS-232(DB-9)串口的趋势不可逆转。 2.1.3USB转接芯片的选择 目前常用的USB转接芯片包括PL2303，CH341，CP2101，FT232等。在综合考虑了各方面因素后，CH341成为了本次电路设计的首选芯片。CH341是南京沁恒电子公司生产的USB总线的转接芯片，通过USB总线提供异步串口，打印口，并口及常用的2线和4线等同步串行端口。其特点有： （1）提供全速USB设备借口，兼容USB2.0，外围设备只需要晶体和电容； （2）可通过外部的低成本串行EPROM定义厂商ID，产品ID，序列号等； （3）成本低廉，可直接转换原串口外围设备； （4）采用SOP-28封装，串口应用还提供小型的SSOP20封装。正是由于在PC机同单片机通信电路中，USB转接芯片CH341具有以上其他芯片无法比拟的优点，同时价格低廉并且提供中文技术支持，因此它成为了本电路USB转接芯片的最优选择。本电路采用的是SSOP-20封装的CH341T，其引脚图如图所示。 2.2 通信功能要求（1） PC控制单片机IO口输出，并且通过两个LED灯显示数据发收状态，如果数据处于发送或者接收状态，则相应的LED灯闪亮。（2） PC控制单片机IO口输出，并且通过两个按键控制PC机是否接收数据。（3） PC机与单片机之间的通信结果通过串口助手进行调试和显示。第三章 硬件电路图的设计3.1单片机最小系统 由起振电路，复位电路组成3.2 USB与单片机连接主电路 其中，两个按键分别控制是否接收数据，两个LED灯显示接收数据状态，CH341芯片提供串口。3.3 总电路图3.4 PCB图 第四章 程序设计4.1 串口初始化 void UartInit(void)/115200bps22.1184MHzSCON = 0x50;/8位数据可变波特率AUXR |= 0x40;/定时器1时钟为Fosc,即1TAUXR &= 0xFE;/串口1选择定时器1为波特率发射生器TMOD &= 0x0F;/设置定时器1为16位自动重装方式TL1 = 0xD0;/设定定时初值TH1 = 0xFF;/设定定时初值ET1 = 0;/禁止定时器1中断TR1 = 1;/启动定时器14.2 主程序 void main(void)P0M1 = 0;P0M0 = 0;/设置为准双向口P1M1 = 0;P1M0 = 0;/设置为准双向口P2M1 = 0;P2M0 = 0;/设置为准双向口P3M1 = 0;P3M0 = 0;/设置为准双向口P4M1 = 0;P4M0 = 0;/设置为准双向口P5M1 = 0;P5M0 = 0;/设置为准双向口P6M1 = 0;P6M0 = 0;/设置为准双向口P7M1 = 0;P7M0 = 0;/设置为准双向口UartInit();/UART1_config(1);/ 选择波特率, 2: 使用Timer2做波特率, 其它值: 使用Timer1做波特率.EA = 1;/允许总中断 ES=1; /开串口中断PrintString1(STC15F2K60S2 UART1 Test Prgramme!rn);/SUART1发送一个字符串while (1) if(INT0=0) /如果相应按键（默认为sw18）按下，则允许接收 REN=0;if(TX1_Cnt != RX1_Cnt) & (!B_TX1_Busy)/收到数据, 发送空闲SBUF = RX1_BufferTX1_Cnt;/把收到的数据远样返回B_TX1_Busy = 1;if(+TX1_Cnt = UART1_BUF_LENGTH)TX1_Cnt = 0;elseif(INT1=0) /如果相应按键（默认为sw17）按下，则禁止接收 REN=1;4.3 中断服务程序 void UART1_int (void) interrupt 4/中断服务子程序 if(RI) /如果产生中断，则把SBUF内容赋值给单片机的数组 RI = 0; RX1_BufferRX1_Cnt = SBUF; if(+RX1_Cnt = UART1_BUF_LENGTH) RX1_Cnt = 0; /防溢出 if(TI)TI = 0;B_TX1_Busy = 0;4.4 总程序 /*功能说明*双串口全双工中断方式收发通讯程序。通过PC向MCU发送数据, MCU收到后通过串口把收到的数据原样返回.*/#define MAIN_Fosc22118400L/定义主时钟#includeSTC15Fxxxx.H#defineBaudrate1115200L#defineUART1_BUF_LENGTH200u8TX1_Cnt;/发送计数u8RX1_Cnt;/接收计数bitB_TX1_Busy;/发送忙标志u8 idata RX1_BufferUART1_BUF_LENGTH;/接收缓冲void UartInit(void)/115200bps22.1184MHzSCON = 0x50;/8位数据可变波特率AUXR |= 0x40;/定时器1时钟为Fosc,即1TAUXR &= 0xFE;/串口1选择定时器1为波特率发射生器TMOD &= 0x0F;/设置定时器1为16位自动重装方式TL1 = 0xD0;/设定定时初值TH1 = 0xFF;/设定定时初值ET1 = 0;/禁止定时器1中断TR1 = 1;/启动定时器1void main(void)P0M1 = 0;P0M0 = 0;/设置为准双向口P1M1 = 0;P1M0 = 0;/设置为准双向口P2M1 = 0;P2M0 = 0;/设置为准双向口P3M1 = 0;P3M0 = 0;/设置为准双向口P4M1 = 0;P4M0 = 0;/设置为准双向口P5M1 = 0;P5M0 = 0;/设置为准双向口P6M1 = 0;P6M0 = 0;/设置为准双向口P7M1 = 0;P7M0 = 0;/设置为准双向口UartInit();/UART1_config(1);/ 选择波特率, 2: 使用Timer2做波特率, 其它值: 使用Timer1做波特率.EA = 1;/允许总中断 ES=1; /开串口中断PrintString1(STC15F2K60S2 UART1 Test Prgramme!rn);/SUART1发送一个字符串while (1) if(INT0=0) REN=0;if(TX1_Cnt != RX1_Cnt) & (!B_TX1_Busy)/收到数据, 发送空闲SBUF = RX1_BufferTX1_Cnt;/把收到的数据远样返回B_TX1_Busy = 1;if(+TX1_Cnt = UART1_BUF_LENGTH)TX1_Cnt = 0;elseif(INT1=0) REN=1;void UART1_int (void) interrupt 4/中断服务子程序 if(RI) RI = 0; RX1_BufferRX1_Cnt = SBUF; if(+RX1_Cnt = UART1_BUF_LENGTH) RX1_Cnt = 0; /防溢出 if(TI)TI = 0;B_TX1_Busy = 0;第五章 总结与体会 串行通信端口在系统控制的范畴中一直占据着及其重要的地位，它不仅没有因为时代的进步而遭淘汰，反而在规格上越来越完善，应用也越来越广泛。作为一种基本而又灵活方便的通信方式，串口通信被广泛应用于PC与PC或者PC与单片机之间的数据交换以及其他工业控制与自动控制中。 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