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：单片机串口通信第一章 STCSTC15F2K60S2的简介 (1)1.1 STCSTC15F2K60S2的内部结构框图 (1)1.2 STC15F2K60S的DIP封装图 (1)1.3 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 (4)2.1设计方案选择 (4)2.1.1 PC机同单片机通信存在的问题 (4)2.1.2 USB接口同RS-232(DB-9)串口的比较 (4)2.1.3 USB转接芯片的选择 (4)2.2 通信功能要求 (5)第三章硬件电路图的设计 (5)3.1单片机最小系统 (5)3.2 USB与单片机连接主电路 (6)3.3 总电路图 (6)3.4 PCB图 (6)第四章程序设计 (7)4.1 串口初始化 (7)4.2 主程序 (7)4.3 中断服务程序 (8)4.4 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XTAL2XTAL1C2C1GNDM单片机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）控制和复位引脚单片机RST/VPDGNDCr 10uFRr 10KΩVcc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（D7~D0）或者地址总线低8位（A7~A0）。
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。
2.1.3 USB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SSOP－20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123456ABCD654321D CBATitleN u mb er R ev isio nSize B D ate:3-Ju l-2015Sh eet o fFile:H \B AY A NW EI\原理图D d b D raw n B y A D0/P 0.01A D1/P 0.12A D2/P 0.23A D3/P 0.34A D4/P 0.45A D5/P 0.56A D6/P 0.67A D7/P 0.78R x D 2/CC P1/A D C0/P 1.09Tx D2/C C P0/A DC 1/P1.110EC I/S S/AD C 2/P1.211MO SI/A D C3/P 1.312MISO /A D C4/P 1.413SL CK /AD C 5/P1.514X TA L2/R x D _3/A DC 6/P1.615X TA L1/Tx D_3/AD C 7/P1.716SS _3/MC LK O/R ST/P5.417V CC 18P5.519G n d 20P3.0/R x D /IN T4/T 2C LK O 21P3.1/T x D /T 222P3.2/IN T023P3.3/IN T124P3.4/T 0/T1C LK O /E CI_225P3.5/T 1/T0C LK O /C C P0_226P3.6/IN T2/R x D _2/C CP 1_227P3.7/IN T3/Tx D_2/CC P2/C C P2_228P4.1/MISO _329P4.2/W R 30P4.4/R D 31P2.0/A 8/R STO U T_L OW 32P2.1/A 9/SC LK _233P2.2/A 10/MISO _234P2.3/A 11/MO SI_235P2.4/A 12/E CI_3/S S_236P2.5/A 13/C C P0_337P2.6/A 14/C C P1_338P2.7/A 15/C C P2_339P4.5/A LE 40PD IP-40J1ST C15F2K60S2Y 112MHzC 230p F+C 647u FS2SW -P BV CCV CC 19V 35G ND 8V D-7V D+6X 19X 010N OS #20Tx D 4R x D 3U 1C H3411234U 2U SBV CCC 3C APC 4C APY 2C RY ST ALC 5C APC 7C APV CCD 31N 5817R 3301RR 13.3k R 23.3kD 1LE DD 2LE DS1SW 17S3SW 18C 1C AP3.4 PCB 图第四章程序设计4.1 串口初始化void UartInit(void) //115200bps@22.1184MHz{SCON = 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1}4.2 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!\r\n"); //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_Buffer[TX1_Cnt]; //把收到的数据远样返回B_TX1_Busy = 1;if(++TX1_Cnt >= UART1_BUF_LENGTH) TX1_Cnt = 0;}else{if(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_Buffer[RX1_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。