《AT89S52单片机基础项目教程》701-单片机与上位计算机通讯

课题序号701教学班级教学课时1教学形式多媒体教学课题名称单片机与上位计算机通讯使用教具课件，多媒体教学教学目的掌握单片机与上位计算机通讯的方法教学重点串口调试工具的使用教学难点单片机与上位机通讯的实现更新、补充、删节内容无课前准备制作课件，整理任务指导书课外作业编程并进行调试上位计算机与两个单片机之间的通讯板书设计一、单片机与上位计算机通讯（一）RS-232串行接口基本知识（二）TTL电平与RS-232电平的转换（三）串口调试工具的使用（四）单片机与上位机通讯实现教学感想

课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式课程导入（以导入目标的方式引入本课的主要内容）讲授新课（讲解本课的主要内容）课程小结课后作业在计算机控制系统中，不可避免的要采用多机进行通信。随着单片机在各个领域的广泛应用，利用51实验板等单片机系统与PC机RS232串口相连，实现双向数据通信。实现PC机发送一个字符给单片机，单片机接收到后即在个位、十位数码管上进行显示，同时将其回发给PC机。前面我们已经学习了两个单片机之间的通讯，本课将学习单片机与上位计算机通讯的方法。（一）RS-232串行接口基本知识RS-232接口（又称EIARS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。在计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送，很多工业仪器都将它作为标准通信端口使用。RS-232接口一般有两种，一种是25针（或25孔）座，称为DB-25；一种是9针（或9孔）座，称为DB-9。见下图。DB-9脚位图在单片机与上位机串行通信中经常采用的是DB-9。这是一种9针（或9孔）标准座，图7-1-2所示为这种接口的原理图。每个插针或插座的使用意义如下表所示：虽然DB-9的9个脚位都定义了不同的功能，但我们在做单片机与上位机相互通信的项目时，只要用其中的三根线就够了，就是DB-9的2脚、3脚与5脚，在工程上这就叫所谓的“三线制”通信连接。尤其要注意的是，RS-232对逻辑电平的定义标准与我们51单片机的TTL逻辑电平完全不一样！大家知道，TTL电平如果用正逻辑的话，高电平大于2V，标准高电平是+5V；低电平小于0.7V，标准低电平是0V。但RS-232标准规定：在TXD和RXD上，逻辑1(MARK)=-3V～-15V、逻辑0(SPACE)=+3～+15V，是用正负电压来表示逻辑状态的。所以我们的个人电脑表达的逻辑信号是与单片机不同的。这就引出一个问题：单片机与个人电脑在进行信息交换时，它们之间不同的逻辑电平关系是如何匹配的呢？那就继续往下学习吧！（二）TTL电平与RS-232电平的转换TTL电平与RS-232电平转换在早期是用MC1488或75188等芯片实现TTL电平转RS-232电平；用MC1489或75189等芯片实现RS-232电平转TTL电平。现在用得最多的转换芯片是MAX232、HIN232或MAX202等，这些芯片的最大优点在于实现了TTL电平与RS-232电平之间的相互转换。所以本节重点介绍MAX232，见图7-1-3。这是一片16脚的集成电路，根据使用场合可以选用双列直插的或表面安装的不同封装形式。MAX232脚位图MAX232的内部结构及典型外围连接见下图，图中上半部分连的外部电容C1、C2、C3、C4及V+（+10V）、V-（-10V）是电源变换部分，Vcc加了退耦电容C5（可选0.1μF）以消除电源噪声。C1、C2、C3、C4典型值取1.0μF/25V的电解电容。大量实践证明，这4个电容也可以用0.1μF的无极性瓷片电容代替。安装时尽量靠近芯片而提高电路抗干扰能力。图中下半部分是信号的发送与接收部分。芯片的10脚、11脚即T2in、T1in可以直接与单片机的串行口发送端TXD相连；芯片的9脚、12脚即R2out、R1out可以直接与单片机的串行口接收端RXD相连；芯片的7脚、14脚即T2out、T1out可以直接与个人计算机RS-232口的第二脚RXD端相连；芯片的8脚、13脚即R2out、R1out可以直接与个人计算机RS-232口的第三脚TXD端相连。MAX232内部结构及外围电路连接图（三）串口调试工具的使用通过上节的学习已经知道，单片机与上位机之间的通信主要考虑的是逻辑电平的匹配问题，而这个问题已经通过MAX232芯片转换至RS-232解决。那么，当上位机接收到单片机的信息时，是如何接收与处理的呢？除了针对解决特定的问题需要一些专业的处理软件外，普通情况下是借助串口调试软件来操作的。目前，串口调试软件有很多，比如：章鱼串口调试工具、ComOne串口调试软件、Commix工业控制串口调试工具、串口调试助手等，这些小工具软件在使用方法上都大同小异，而一般学校在教学中或技能比赛中常用的是串口调试助手，下面将演示这个串口工具软件的使用。（四）单片机与上位机通讯实现1、实施途径将单片机RXD,TXD分别通过max232进行电平转换后与9针串口TX,RX相接。单片机P0口进行位选，P1口送断码到数码显示。单片机串行口工作方式2，并允许接收。定时器选T1，工作方式2。2、通信协议PC机（程序）通过串口向单片机一次发送一个数字，由10位二进制码组成，一位起始位（0），八位ASCII码，一位终止位。单片机通过串口接收数据之后，将此数字显示出，再向PC发送一个约定的ASCII码，程序被此事件触发，当程序收到这个约定的字符码串之后，即认为单片机已成功接受并显示。单片机的串口工作模式为方式2。波特率9600bit/s。3、电路原理图电路原理图4、程序的编译和调试程序见教材。5、在Proteus中仿真将编译好的HEX程序加载到Proteus中，注意这里需要加上串口模块，用来进行串行通信参数的设置。编译结果示意图本节课中采用AT89S52单片机作为下位机，PC机为上位机，二者通过RS232串行口接收或上传数据。通过PC机发出信号，然后经过电平转换模块接到C51单片机上，最后通过数码管显示，从而实现了串口通信。此在任务实施过程中，进一步提高了大家单片机的硬件连接和程序编译的能力。编程并进行调试上位计算机与两个单片机之间的通讯。目标导入（由课程目标引出课程内容）讲授法（结合课件及实物，讲解串行接口基本知识，学生听课、做笔记及思考）讲授法（结合图形和表格重点讲解串行口脚位及各个脚位的功能）讲授法（着重讲解两种不同电平的转换方法，学生听课、做笔记及思考）讲授法（结合图形讲解转换芯片的引脚）电路分析（着重讲解涉及硬的件功能及连接方式，学生听课、做笔记及思考）演