上下位机通信报告

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1、程序设计实训报告——基于C语言的上下位机通信设计1•绪论现代化集中管理需要对现场数据进行统计、分析、制表、打印、绘图、报警等，同吋，又要求对现场装置进行实吋控制，完成各种规定操作，达到集中管理的目的。加之单片机的计算能力有限，难以进行复杂的数据处理。因此在功能比较复杂的控制系统中，通常以PC机为上位机，单片机为下位机，由单片机完成数据的采集及对装置的控制，而由上位机完成各种复杂的数据处理及对单片机的控制。在工业控制系统中,各种数据的采集和执行机构的控制都是由下位机或探测站来完成。由于单片机具有体积小、价格低廉、可应用于恶劣工业环境

2、的特点,在分布式控制系统中大多采用单片机作为下位机来进行数据采集和现场控制。在这些应用中，单片机只是直接面向被控对象底层。而对采集到的数据进行进一步分析和处理的工作是由功能强大的主控PC机来完成的。因此,PC机和单片机之间就有着大量的数据交换。通常PC机和单片机之间的通信是通过串行总线STM32实现的。因此采用一种以MAX232为核心的通信接口电路。该接口电路适用于由一台PC机与多个8051单片机串行通信的设计，其原理和方法同样适用于PC机与其它单片机之间的串行数据通信。告串口通讯对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机的数据传

3、输到电脑端，而口也能实现PC对单片机的控制而II对在机电控制中具有十分重要的地位，掌握串口通信的实现方法以及上下位机的通信原理对日后进行机电控制的开发具有深远意义。2.总体设计与方案选择2.1方案选择上位机选用window7旗舰版操作系统；下位机选用arm单片机，ARM单片机是以ARM处理器为核心的种单片微型计算机，是近年来随着电子设备猶能化和网络化程度不断提高而出现的新兴产物。arm单片机以其低功耗和高性价比的优势逐渐步入高端市场，成为了吋下的主流产品。ARM单片机采用了新型的32位ARM核处理器，使其在指令系统，总线结构，调试

4、技术，功耗以及性价比等方面都超过了传统的51系列单片机，同吋ann单片机在芯片内部集成了大量的片内外设，所以功能和可靠性都人人提高。上位机与下位机之间的采用STM32,IBM—PC机有两个标准的RS.232串行口，其电平采用的是EM电平，而MCS-51单片机的串行通信是±TXD（发送数据）和RXD（接收数据）来进行全双工通信的，它们的电平是TTL电平；为了Pc机与MCS-51机之间能可靠地进行串行通信，需要用电平转换芯片，我们采用了MAXTM公司生产的专用芯片MAX232进行转换。STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的

5、嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz,是同类产品中性能最高的产品；基本型吋钟频率为36MHz,以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最人容量和外设接口的组合。吋钟频率72MHz吋，从闪存执行代码，STM32功耗36mA,是32位市场上功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHzo2.2总体设计图2.1总

6、体设计方案流程图整个系统由PC和8051组成。PC机作为上位机、单片机(8051)作为下位机。PC机可以是一台安装Dos或Windows系列操作系统的计算机。它通过RS232串行口与单片机相连。由上位机向下位机发送启动命令和初始值，下位机根据此控制信号和初始值进行釆样和控制，并将采样数据传给上位机，下位机在得到上位机传来的结束命令时停止釆样和控制，等待下一次控制信号到来。该框图中，起着重要作用的是RS-232C通信接口电路。它是上位机和下位机之间信息传递的枢纽一切数据的传输必需由它完成上位机直接利用它的RS-232串行口，为此，采

7、用了RS-232串行通信来接收或上传数据和指令。但RS-232信号的电平和单片机串口信号的电平不一致，必须进行二者之间的电平转换。在此电路中，釆用MAX232实现TTL逻辑电平和RS-232电平之间的相互转换。MAX232由单一的+5V电源供电，只需配接5个高精度10PF/50V的铉电容即可完成电平转换。因此避免了用1488和1489时必需两路电源的麻烦。转换后的串行信号TXD、RXD直接与PC机的串行口连接。如此设计，既可发挥出PC机强大的计算和显示功能，乂可以体现出单片机灵活的控制功能,有利于对现场信号的实时采集、处理和监控。

8、3•硬件设计3.1单片机及其电路设计MAX232简介：MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路，使用+5v单电源供电。内部结构基本可分三个部分：第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产