PC与单片机数据采集系统的USB通讯设计

工程设计报告设计题目：实现与PC机的USB通讯（需Windows驱动）学院：电子工程学院专业：电子信息工程班级：学号：姓名：电子邮件：日期： 2015年 1月 5 日成绩：指导教师：宁贝佳西 安 电 子 科 技 大 学电 子 工 程 学 院工 程 设 计 任 务 书学生姓名 指导教师 宁贝佳 职称 副教授 学生学号 专业 电子信息工程题目 实现与PC 机的USB 通讯（需Windows 驱动） 任务与要求任务：用MCU 控制USB 驱动芯片，实现目标板与PC 通讯 要求：∙ 掌握MCU 的原理∙ 设计电路，绘制原理图及PCB 版图 ∙ 在面包板上实现电路开始日期 2014年 10月27日 完成日期2015年 1月5日 工程设计所在单位 电子工程系…………………………装………………………………订………………………………线………………………………………………………………一．应用背景简述单片机是单片微型计算机（MCU）的简称，主要用于工业控制领域，用来实现对信号的检测，数据的采集以及对应用对象的控制。

但单片机有其先天的不足：存储空间太小，运算速度较低。

若有大量数据要处理、储存或输出时，PC 机的存在不可少。

所以单片机和PC机之间的通信至关重要，如何有效、方便、快速、准确的进行数据传递作为一个重要问题产生了，“即插即用”的USB技术为我们提供了一种解决方法, USB总线是一种通用串行总线，以其方便易用、快速、价格低廉的特性，已经被广泛应用于各种数据传输设备。

USB（universal serial bus）全名为通用串行总线，USB技术出现以前，PC 机上的接口技术还是沿用二十世纪八十年代早期的IBM PC设计。

人们迫切需要一种同时支持电源管理、即插即用、高带宽以及良好的可扩展性的接口技术的出现。

USB技术恰好满足了PC技术人员和用户在接口技术上的这些新的需求，成为目前流行的计算机接口技术。

它作为一种通用新标准在许多场合都崭露头角。

基于单片机和USB接口技术的高速数据采集系统的设计摘要数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品实现灵活的、用户自定义的测量系统。

数据采集包括从信号源采集信号，将其进行数字化，存储分析并传递到个人PC上。

通用串行总线(USB)作为一种新的微机总线接口规范．具有便捷、易扩展、低成本、低干扰等特点，非常适合作为主机和外设之间的通信接口。

USB为数据采集设备/仪器与PC机之间的连接提供了一个费用低廉且简单易用的方案。

USB通讯技术的出现，使高传输速度、强纠错能力、易扩展性、方便的即插即用，有机的结合在一起。

USB技术虽然出现的时间并不长，但是由于它的种种优点，被越来越多的厂商和用户所接受.本次毕业设计(论文)设计了一种基于单片机和USB的高速数据采集系统的硬件及固件PDIUSBD12程序设计方案。

关键词数据采集系统；usb接口；单片机4.7.8. acquisition uses a combination of PC-based measurement hardware and software to provide a flexible, user-defined measurement system. Data acquisition involves gathering signals from measurement sources and digitizing the signal for storage, analysis, and presentation on a personal computer (PC).As a new interface Specification．the Universal Serial Bus (USB) has the advantages of convenient、expansibility、low cost and anti—disturbance．So it is fit for the communication interface between the host and available peripherals USB delivers an inexpensive, easy-to-use connection between data acquisition devices/instruments and PCs. USB communication technology can enable high-speed, strong error-correcting capabilities, easy extensibility, plug-and-play convenience, combined with organic. USB technology is not even in the face of a long time, but because of its many advantages, more and more accepted by manufacturers and users. This thesis introduce to the hardware and software design for the high speed dataacquisition system based on Single chip micro computer and USB.Key words data acquisition；universal serial bus interface；Single chip micro computer目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1研究的背景及目的 (1)1.2国内外研究现状及已有成果 (1)课题的研究方法和内容 (2)第2章总体方案设计 (3)2.1芯片比较 (3)2.1.1单片机选型 (3)2.1.2USB接口芯片的选择 (3)系统的原理及其组成 (5)第3章系统的程序设计 (7)系统的硬件设计 (7)3.1.1P DIUSBD12的性能特点和内部结构 (7)3.1.2 P DIUSBD12的端点描述 (9)3.1.3 P DIUSBD12的指令集 (10)3.1.4 P DIUSBD12的管脚配置 (11)3.1.5 A/D与单片机接口电路 (13)3.1.6 P DIUSBD12与单片机接口电路 (14)3.2.2 P DIUSBD12固件编程的结构 (15)3.2.8 USB设备驱动程序的调用 (17)第4章方案设计的分析及本研究的创新策略 (18)方案的可行性、实验过程、数据的处理及分析 (18)4.1.1系统硬件设计分析 (19)4.1.2系统软件设计分析 (19)本次设计的创新与改进 (20)结论 (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录A (24)第1章绪论1.1研究的背景及目的信息技术与电子技术的迅猛发展，使得计算机和外围设备也得到飞速发展和应用。

编号：课程设计说明书题目：单片机与电脑USB通信院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师：2013年12 月1 日本课程设计的要求是用51系列单片机通过USB接口实现和电脑的通信，通信内容是电脑向单片机发送字符或数字，是单个数字或字符发送，这次课堂设计是基于ch372芯片实现的，利用ch372的内置的USB协议，我们只要负责应用层上的程序编写，无需顾忌底层协议的实现，电脑向单片机发送数据，单片机接收后，如果是数字则通过数码管显示出来，是字符则加一后回发给电脑并显示出来。

上位机是采用MFC编写的程序，有10个按钮对应0到9的数字，下位机采用keil C51编写，分别为数码管显示部分，主函数及数据接收和发送函数。

关键字：单片机；ch372；USB通信；This course design is with 51 series microcontroller through the USB interface implementation and computer communication, communication content is a computer to send characters or digital single-chip microcomputer, is a single number or character to send, the classroom is based on ch372 chip design implementation, using the ch372 built-in USB protocol, we only responsible for the program to write on the application layer, without scruple the underlying protocol implementation, send data to the single chip computer, single chip is accepted, if it is digital, through digital tube display, is character after add a back to the computer and displayed.PC is written using MFC program, there are 10 buttons correspond to the Numbers 0 to 9, under a machine adopts keil C51 written, divided into digital tube display part, the main function and data receiving and sending function.Key words：Single slice machine；ch372；USB communicaton目录引言 (1)1设计目标 (2)1.1 设计方案意义 (2)1.2 设计功能简介 (2)1.3 总体设计框图 (2)2 电路实现方案 (3)2.1 方案选择论证 (3)2.2 单元电路 (4)2.2.1 数码管显示电路 (4)2.2.3 单片机控制电路 (4)2.3 用proteus仿真 (4)3 电路板的制作及调试 (5)3.1 电路的改进 (5)3.1.1 数码管驱动芯片的选择 (5)3.1.2 单片机的选择 (5)3.1.3USB芯片的选择 (5)3.2protel原理图和pcb的印制 (5)3.3 电路板的制作 (7)3.4 故障分析及调试 (7)4心得体会 (8)谢辞 (9)参考文献 (10)附录 (11)桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第1 页共13页引言随着计算机硬件飞速发展，外围设备日益增多，键盘、鼠标、调制解调器、打印机、扫描仪早已为人所共知，数码相机、MP3随身听接踵而至，这么多的设备，如何接入个人计算机？USB就是基于这个目的产生的。

基于单片机的USB数据采集系统设计-开题报告数据采集技术是一门综合应用技术，主要研究信息数据的采集、存储、处理以及控制等，具有很强的实用性。

USB作为一种通用串行总线，其应用领域变得越来越广泛。

随着现代工业生产和科学研究对数据采集系统的要求日益提高，数据通讯技术不可避免地成为了其中的关键技术。

USB总线接口技术由于具有速度快、设备安装和配置容易、易于扩展、能够采用总线供电及使用灵活等优点，已逐渐成为现代数据传输的发展趋势。

本课题的研究目的在于探究USB数据采集系统的设计与实现，以提高数据采集系统的传输速度、纠错能力和操作安装的简易性。

USB的出现使传统数据采集的问题可以得到很好的解决。

相对于传统的串行、并行接口，USB的优势在于即插即用、支持热插拔、传输速度快、最多可连接127个设备、电源可从计算机或集线器获得，不需要外加电源。

基于USB 的数据采集系统也正逐渐成为工控领域的应用热点。

国内外已经开发出了一些成熟的USB数据采集设备产品，可见基于USB的数据采集系统具有广阔的应用前景，因此本课题的研究具有现实意义。

在国内外研究现状方面，国内外学者已经开展了大量的研究工作，涉及到USB数据采集系统的设计、实现和应用等方面。

例如，国内的某机电公司研制出了一种基于USB的数据采集系统，该系统具有高速传输、低成本、易操作等优点。

国外的某大学研究团队也开发出了一种基于USB的多通道数据采集系统，可实现多通道数据采集和实时传输。

此外，还有许多学者从不同的角度对USB数据采集系统进行了研究，如USB接口的硬件设计、软件设计、数据传输协议等。

这些研究成果为本课题的研究提供了重要的参考和借鉴。

1.设计系统硬件电路：本部分介绍了USB数据采集系统的硬件实现，包括微控制器、USB控制器芯片、A/D转换以及USB总线等。

为了降低成本，选用了PDIUSBD12接口级芯片和8051控制器，并采用C语言编程和Keil C51软件仿真。

计算机USB口与单片机之间的通信摘要：对计算机USB接口与51系列单片机的串行口的特点进行了研究，重点阐述了USB口与单片机的串行口之间的通信过程，为计算机和单片机在工业控制自动化等系统中的应用提供理论依据。

关键词计算机USB口单片机串口通信协议近年来，由于计算机优越的性能价格比和丰富的软件资源，在许多领域内有着广泛的应用；而MCS－51系列微型控制器（单片机）也因其价格低廉、功能集成度高、抗干扰能力强等优点已经应用到了各个领域，尤其是在数据采集和过程控制等方面显示出了强大的生命力。

但是单片机毕竟存在着功能简单难于管理的缺点，因而在大多数场合中都是将单片机和计算机两者结合起来组成集散控制的网络系统。

前者负责对象的控制；后者负责对单片机进行集中监控管理以及数据处理。

在这种情况下，当然产生了一个新命题：即如何解决两台或两台以上机器之间通信的问题。

如何实现计算机USB接口与51系列单片机的串行口异步通信。

目前普遍采用的USB1.1主要应用在中低速外部设备上，它提供的传输速度有低速1.5Mbps和全速12Mbps两种，低速的USB带宽（1.5Mbps）支持低速设备，例如显示器、调制解调器、键盘、鼠标、扫描仪、打印机、光驱、磁带机、软驱等。

全速的USB带宽（12Mbps）将支持大范围的多媒体设备。

USB之所以能得到广泛支持和快速普及，是因为它具备下列的很多特点：一、使用方便使用USB接口可以连接多个不同的设备，支持热插拔，在软件方面，为USB 设计的驱动程序和应用软件可以自动启动，无需用户干预。

USB设备也不涉及IRQ冲突等问题，它单独使用自己的保留中断，不会同其它设备争用PC机有限的资源，为用户省去了硬件配置的烦恼。

USB设备能真正做到“即插即用”。

二、连接灵活USB接口支持多个不同设备的串列连接，一个USB口理论上可以连接127个USB设备。

连接的方式也十分灵活，既可以使用串行连接，也可以使用中枢转接头（Hub），把多个设备连接在一起，再同PC机的USB口相接。

PC与单片机通过USB接口实现串行通信摘要基于串口通讯的原理，分析和讨论了计算机与单片机如何通过USB接口使用相关的通讯协议实现串行通信的。

本设计主要介绍如何使用一台计算机与一台单片机通过USB接口实现串行通信。

在本设计中单片机采用AT89C51，USB模块CH375，软件设计方面，PC机采用C语言编程，单片机方面用中断方式完成数据的接收和发送，程序采用也采用C语言。

关键字：计算机，单片机，USB，串行通信PC and SCM realizing serial communication via a USB Abstract: Based on the principle of serial communication, this paper analyzes and discusses how computer and SCM via a USB communication protocol realized with related serial communication. This design mainly introduces how to use a computer and a single-chip microcomputer via the USB interface implementation serial communication. In this design single-chip microcomputer AT89C51, USB module CH375, software design, PC machine adopts the C programming language used interrupt mode, microcontroller finish data by sending and receiving, the program also use C language.Key words: Computer, MCU, USB, Serial communication目录第1章前言 (1)1.1本课题研究的目的和背景 (1)1.2 本课题研究的主要内容 (2)第2章串行通信基础 (3)2.1 串口通信的基本知识 (3)2.1.1 并行通信与串行通信 (3)2.1.2串行通信工作模式 (6)2.1.3异步传输和同步传输 (7)第3章USB (9)3.1 USB简介 (9)3.1.1 USB设备 (9)3.1.2 USB的优点 (10)3.1.3传输方式 (11)3.2 USB的总线协议 (12)3.2.1 总线拓扑结构 (12)3.2.2USB的物理层 (13)3.2.3USB总线协议 (14)第四章串口通信接口设计 (23)4.1 设计选择 (23)4.2 接口电路设计 (23)4.2.1 PC机串行通信接口标准RS-232C (23)4.2.2 串口通信的接收过程 (25)4.2.3 USB模块CH375 (26)4.2.4 USB接口的软件设计 (27)4.3 通信程序设计 (28)4.3.1 PC机通信程序 (28)4.3.2 AT8C951单片机端的通信程序 (29)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)第1章前言1.1本课题研究的目的和背景通信是指不同的独立系统利用线路互相交换数据，它的主要目的是将数据从一端传送到另一端，实现数据的交换。

摘要：以EZ－USB FX2作为USB接口芯片设计一种数据采集系统。

该系统应用EZ－USB FX2芯片构建单片机和主机的数据管道，接口符合USB2.0协议。

详细介绍该系统的硬件组成和软件设计，包括FX2的固件设计和主机用户程序。

EZ－USB FX2芯片工作在从属FIFO方式下，通过适当的配置可与单片机方便地进行连接，单片机可以像访问外部存储器一样访问FX2的端点。

主机应用程序通过USB接口向设备发送相应的命令来控制采样过程。

该系统硬件扩展方便、编程简单。

关键词：FX2；Slave FIFO；USB；数据采集中图分类号：TP334 文献标识码：B 文章编号：1004－373X(2009)04－065－03Design of Data Acquisition System Based on Single Chip Computer and USB InterfaceLI Guozhu (Xi′an University of Arts and Science,Xi′an,710065,China)Abstract：A data acquisition system is designed based on the USB interface chip EZ－USB FX2.The system uses EZ－USB FX2 chip to form the data pipeline between microprocessor and computer.The interface conforms to the USB2.0 protocol.EZ－USB FX2 chip works in the slave FIFO way.The chip can be connected with microprocessor conveniently by suitable configure.The microprocessor can access to FX2′s endpoint by the same way as access to external memory.The user′s application program controls the sampling process through USB interface by transmission corresponding command to the equipment.To the system,the expansion of hardware is convenient and the programming is simple.In this paper,both hardware design and software design of the system are discussed in great detail,including the firmware of FX2 and user′s application program of the computer side.Keywords：FX2;Slave FIFO;USB;data acquisition在工业生产和科学技术研究中，常利用PC或工控机对各种数据进行采集，以获得所需要的控制信息和实验数据。

基于USB接口的单片机与PC机通信摘要：安装USB设备不需要用户自己设置硬件与软件的选项，USB接口的传输速度要比计算机传统的串行口和并口快的多，所以USB设备已经广泛应用。

由于协议的复杂性，在系统中实现USB 主机功能的实例还不是很多。

因此本文没有从复杂的USB总线协议入手，而是选择了南京沁恒公司出产的USB接口芯片CH375。

其具有内置固件模式和可编程的2311外部固件模式，可以根据需要任意选择工作模式。

关键词：单片机；CH375；USB；协议The Design of the communication between MCU and PC which isbased on USB interfaceAbstract: USB device does not require users to install their own set of hardware and software options, and computer transmission speed faster than the traditional serial and parallel port , so USB devices have been widely used. Because of the complexity of the agreement, in the system of USB host function realization example is not a lot. Therefore this article does not starting with the complex USB agreement, but chose the USB interface chip CH375 which produced by Nanjing Qin Heng company, their model has a built-in firmware and firmware programmable of 2311 external model, we can choose the mode of operation with a need for arbitrary.Key words:Single Chip Microcontroller;CH375;USB;Agreement目录1 前言 (1)1.1 题目的来源与开发意义 (1)1.2 系统功能概述 (1)2 系统硬件设计 (2)2.1 方案论证 (2)2.2 系统硬件总体设计概述 (2)2.3 系统功能概述 (3)2.4 系统各模块的设计 (4)2.4.1 单片机控制系统 (4)2.4.2 USB接口模块 (6)3 系统软件设计 (11)3.1 系统软件总体设计思想 (11)3.2 各功能模块软件程序设计 (11)4 系统调试 (16)4.1 硬件电路调试 (16)4.2 各功能模块软件调试 (16)5 结论 (18)参考文献 (19)致谢 (20)1 前言1.1题目的来源与开发意义USB的低功耗，可靠性，价位低等优点，在人们日常生活中应用越来越广泛，各种各样的USB 产品应运而升[1]，并且随着技术的发展，USB的版本以发展到了3.0，传输速度也更快，更强，更稳定。

XX大学毕业设计（论文）毕业设计论文基于单片机和USB接口的数据采集系统设计基于单片机和USB接口的数据采集系统设计摘要通用串行总线USB(Universal Serial Bus)是一种新型的微机总线接口规范。

随着客户对系统数据采集速度要求的不断提高，USB以其使用方便、易于扩展、速度快等优点而越来越多的应用于数据采集系统中。

本文介绍了一种基于USB总线的数据采集系统的设计方法，采用PHILIPS公司的USB接口芯片PDIUSBD12与单片机AT89C51进行通信，并和PC机通信。

该系统用传统的USB总线取代了RS232串行总线，通过对USB协议和设备构架的充分理解，对以单片机89C51和USB接口芯片PDIUSBD12为主的数据采集系统进行了硬件设计和软件编程，并在此设计的基础上给出相应的原理图。

硬件设计主要解决的是PDIUSBD12和ADC0809与单片机之间的接口电路问题，软件编程大致分为三部分:一是为满足D12在USB上的最大传输速率而编写的固件程序;二是在PC机中的Windows 2000工作环境下编写USB设备驱动程序；三是充分了解D12的主要功能特点，并编写出应用程序。

通过该数据采集系统，我们可以对USB协议有很深刻的理解，对D12接口芯片有很熟练的应用，能更好领悟USB接口的优势。

关键词：单片机；USB；数据采集；固件XX大学毕业设计（论文）Design of Data Acquisition System Based on Single Chip Computerand USB InterfaceAbstractUniversal Serial Bus is a new specification for microcomputer bus interface. With the continuing advance of the clients' demand for the speed of a data collection system, USB is more and more widely used in data collection system for its advantages such as convenience, expanding port with ease and high speed etc.This paper presents a USB-based data acquisition system design methods, PHILIPS companies using the USB interface chip with PDIUSBD12 Progressive AT89C51 OK communication, and communication and PC. The system using traditional USB replace the RS232 serial bus, Through the USB framework agreement and equipment with the full understanding, right to 89 C51 microcontroller and USB interface chip PDIUSBD12-based data acquisition system for the hardware pieces of software design and programming, and in this design is given on the basis of the corresponding diagram.The main solution of Hardware design is the Connection between PDIUSBD12 and ADC0809 with the interface between the microcontroller circuit,The software programme mainly includes: the fireware code in need of D12's maximum transmission rate; USB device driver and client application under the circustance of Win2000 operation system in computer. After this data collection system,we can understand the USB protocol profoundly and apply the interface chip-PDIUSBDI2 proficiently. In all, the advantages of this interface technique may helps to your design arrangement.Keywords: MCU;USB;data collection; firmware基于单片机和USB接口的数据采集系统设计目录引言 ............................................................. - 1 -第1章绪论 .......................................................... - 2 -1.1课题的背景. (2)1.2课题的研究意义与现状 (2)1.3系统的设计方案 (4)第2章 USB协议简介................................................... - 5 -2.1USB传输要件 .. (5)2.2USB总线协议层 (5)2.3USB的传输结构 (6)2.4USB总线枚举过程 (8)2.5USB的设备描述符 (10)2.6USB请求 (11)第3章数据采集系统的硬件设计....................................... - 12 -3.1硬件系统的结构.. (12)3.2芯片选择 (12)3.2.1 ADC0809 ................................................... - 12 -3.2.2 AT89C51 ................................................... - 14 -3.2.3 PDIUSBD12 ................................................. - 16 -3.2.4X25045 (18)3.3单片机最小系统 (19)3.3.1单片机的时钟电路 (19)3.3.2单片机的复位电路 (19)3.4 电源电路 ...................................................... - 21 -3.5 看门狗电路 .................................................... - 21 -3.6接口硬件电路设计 (22)3.6.1 A/D与单片机接口电路...................................... - 23 -3.6.2 PDIUSBDI2与单片机接口电路................................. - 23 -第4章数据采集系统软件设计......................................... - 24 -4.1A/D转换时序控制 .. (24)4.2固件的开发 (25)4.3采用PDIUSBD12的固件设计 (26)4.3.1 固件编程的主要工作 ........................................ - 26 -4.3.2 PDIUSBD12固件程序的编写.................................. - 26 -4.4固件结构.. (27)4.5固件的编程实现 (28)4.5.1 底层函数 .................................................. - 28 -4.5.2 命令接口 .................................................. - 29 -4.5.3 中断服务程序ISR.C......................................... - 31 -4.5.4 主循环 .................................................... - 32 -4.6USB设备驱动程序 .. (32)XX大学毕业设计（论文）4.6.1USB设备应用程序设计 (33)第5章调试 ......................................................... - 36 -5.1硬件调试.. (36)5.2软件调试 (36)结论与展望 .......................................................... - 37 -致谢 ............................................................ - 38 -参考文献 ............................................................ - 39 -附录A 系统总图 ....................................................- 40 -附录B 外文文献及译文............................................... - 41 -附录C 主要参考文献及摘要........................................... - 46 -附录D 源程序 ......................................................- 48 -基于单片机和USB接口的数据采集系统设计插图清单图2.3.1 控制传输结构示意图.......................................................................................错误！未定义书签。

STM32的USB数据采集模块的设计与实现通用串行总线(USB，universal serial bus)由于具,有高传输速率、即插即用和易于扩展等优点而被广泛应用于计算机外设、数字设备和仪器仪表等领域。

ARM嵌入式处理器因其低廉的成本和较好的性能被广泛地应用于企业应用、汽车系统、家庭网络和无线技术等市场领域。

将USB与ARM相结合是进行数据采集、处理与传输的理想解决方案。

1 USB数据采集系统概述USB数据采集系统由主机和USB设备两部分组成，如图1所示。

本系统中，PC作为USB主机，USB 采集模块作为USB设备，通过USB接口与主机相连。

模块与主机连接之后，主机能够正确识别设备并将设备初始化(枚举)。

设备初始化完毕后，主机向采集模块发送采集命令和任务参数。

采集模块正确接收命令后将命令解析并执行，然后通过USB接口将采集到的数据回传到主机上。

从层次上划分，USB系统的软、硬件资源可划分为3个层次：总线接口层、设备层及功能层。

接口层涉及的是具体的物理层，主要实现物理信号和数据包的交互，它包括物理链接、电信号环境和包传输机制；设备层主要提供USB基本协议栈，执行通用的USB的各种操作和请求命令，从逻辑上讲就是USB系统软件与USB逻辑设备之间的数据交换；功能层提供每个USB设备所需的特定功能，包括客户应用软件和设备功能块，它们之问有直接的逻辑对应关系。

这种对应关系说明在逻辑上客户应用软件只需考虑如何实现具体设备功能即可。

USB的层次结构对应关系如图2所示。

2 数据采集系统方案设计在系统开发中选用集成度高的器件，不仅开发方便，而且所开发的系统的性能及其可靠性也较高。

另一一方面，由于USB接口设备是采用总线供电的，考虑到总线输出功率有限，尽量采用集成度高的器件有利于降低USB总线的负荷。

但选用集成度高的器件及其开发工具会导致成本的提高，所以要综合各种因素统筹考虑。

当前，USB的开发方法主要有两种：一种采用具有USB接口的MCU，另一种采用普通MCU和USB 通信芯片。

51单片机与PC机通信随着嵌入式系统和物联网技术的发展，51单片机在许多应用中扮演着重要的角色。

这些单片机具有低功耗、高性能和易于编程等优点，使其在各种嵌入式设备中得到广泛应用。

在这些应用中，与PC机的通信是一个关键的需求。

本文将探讨51单片机与PC机通信的方法和协议。

串口通信是51单片机与PC机进行通信的最常用方式之一。

串口通信使用一个或多个串行数据线来传输数据，通常使用RS232或TTL电平标准。

在硬件连接方面，需要将51单片机的串口与PC机的串口进行连接。

通常使用DB9或USB转TTL电路来实现这一连接。

在软件编程方面，需要使用51单片机的UART控制器来进行数据的发送和接收。

具体实现可以使用Keil C51或IAR Embedded Workbench 等集成开发环境进行编程。

USB通信是一种比较新的通信方式，它具有传输速度快、支持热插拔等优点。

在51单片机中，可以使用USB接口芯片来实现与PC机的通信。

在硬件连接方面，需要将51单片机的USB接口芯片与PC机的USB接口进行连接。

通常使用CH340G或FT232等USB转串口芯片来实现这一连接。

在软件编程方面，需要使用51单片机的USB接口芯片来进行数据的发送和接收。

具体实现可以使用相应的USB库来进行编程。

网络通信是一种更加灵活和高效的通信方式。

在51单片机中，可以使用以太网控制器来实现与PC机的网络通信。

在硬件连接方面，需要将51单片机的以太网控制器与PC机的网络接口进行连接。

通常使用ENC28J60等以太网控制器来实现这一连接。

在软件编程方面，需要使用51单片机的以太网控制器来进行数据的发送和接收。

具体实现可以使用相应的网络库来进行编程。

需要注意的是，网络编程涉及到更多的协议和数据格式，需要有一定的网络基础知识。

本文介绍了51单片机与PC机通信的三种常用方式：串口通信、USB 通信和网络通信。

每种方式都有其各自的优缺点和适用场景。

单片机与PC机之间的通信例程1. 引言单片机与PC机之间的通信是嵌入式系统开发中非常重要的一部分。

通过单片机与PC机之间的通信，可以实现数据传输、命令控制等功能。

本文将介绍单片机与PC 机之间通信的基本原理以及编写通信例程的步骤。

2. 单片机与PC机通信原理单片机与PC机之间的通信可以通过串口（UART）或者USB接口实现。

串口是一种常见且简单的通信方式，适用于低速数据传输。

USB接口则具有更高的传输速率和更复杂的协议，适用于高速数据传输和复杂的控制。

2.1 串口通信原理串口通信使用两根线（TXD和RXD）进行数据传输。

发送端将数据通过TXD线发送到接收端，接收端通过RXD线接收数据。

发送端和接收端需要使用相同的波特率（Baud rate）进行通信，波特率决定了每秒钟传输的位数。

2.2 USB通信原理USB通信使用四根线进行数据传输：VCC（供电）、GND（地线）、D+、D-（数据线）。

USB接口还包括一个复杂的协议，如USB1.1、USB2.0、USB3.0等。

3. 编写通信例程的步骤编写单片机与PC机之间的通信例程，需要以下步骤：3.1 确定通信方式首先需要确定使用串口通信还是USB通信。

根据实际需求选择合适的通信方式。

3.2 配置硬件根据选择的通信方式，配置单片机和PC机的硬件接口。

如果使用串口通信，需要连接TXD和RXD线；如果使用USB通信，需要连接VCC、GND、D+、D-线。

3.3 编写单片机程序根据单片机的型号和开发环境，编写单片机程序。

程序中需要包含对串口或USB接口的初始化配置以及数据传输或命令控制的代码。

3.4 编写PC机程序在PC机上编写相应的程序，用于与单片机进行通信。

根据选择的通信方式，编写串口或USB接口相关的代码。

在使用串口通信时可以使用Python中的serial库进行串口读写操作。

3.5 测试与调试将编写好的单片机程序烧录到单片机中，并运行PC机程序。

通过监视器或调试工具查看数据传输情况，并进行必要的调试。

单片机和pc计算机通信系统的设计随着现代科技的不断进步，单片机和PC计算机的通信也变得越来越重要。

这种通信方式可以被广泛应用于工业控制、设备监控、智能家居等方面。

单片机是一种嵌入式设备，具有处理器、存储器和I/O接口等基本功能，可以进行单元控制、数据处理和通信等操作。

PC计算机则具有更为强大的计算和存储能力，可以进行图形处理、数据分析和网络通信等任务。

本文探讨单片机和PC计算机通信系统的设计方法和实现过程。

1.通信协议的选择单片机和PC计算机之间的通信通常使用串行通信协议，包括RS232、RS485、USB、SPI和I2C等。

RS232是一种点对点通信协议，使用传统的9针或25针串口线缆，通信距离较短，通信速度较慢，但稳定性较高，易于实现。

RS485是一种多点通信协议，支持多个设备之间的通信，通信距离较长（最多可以达到1200米），通信速度也较快，但需要较多的硬件支持。

USB通信协议是一种较为常见的通信方式，速度快、连接方便，但需要安装驱动程序，对硬件的要求较高。

SPI和I2C通信协议适用于小型、低速的系统，常用于连接传感器、LCD显示器和LED灯等外围设备。

在选择通信协议时，需要考虑通信的需求和系统的特点。

对于要求高速、稳定和可靠的系统，可以选择RS485或USB通信协议；对于小型、低速的系统，可以选择SPI或I2C通信协议。

2.硬件设计硬件设计是单片机和PC计算机通信系统的关键部分，需要考虑通信接口、信号电平、数据格式和外设驱动等方面。

通信接口常用的包括RS232、RS485、USB、SPI和I2C等，需要根据所选择的通信协议进行对应的接口设计。

信号电平也需要与通信协议相配合，保证通信信号的稳定和可靠。

在数据格式方面，通常使用二进制数据传输方式，可以简化通信协议的设计和实现。

对于大量数据的传输，可以使用数据缓冲区和数据压缩技术，提高传输效率和减少通信延迟。

外设驱动方面，需要根据具体的需求进行相应的驱动程序编制，以实现设备控制、数据采集和处理等操作。