单片机与pc串行通信设计Word格式文档下载.docx
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A/D转换；
D/A转换；
LED数码管显示
Abstract
ItadoptsAT89S52tocontroltheSingleChipmicrocomputersystem,thewholehardwaresystemiscomposedofA/DandD/Atransformation,LEDdisplay,keyboard,serialcommunication.Thedesignhasonlycompletedpartoftheexploitationdesignandhasnotdesignedthecircuitofexternalcollectionandcontrol.Becauseofhavingnotfinishedtheexternalcollectioncircuit,thematerialfunctionofmeasuringhasnotbeenfinished,inordertofinlshthematerialfunctionofmeasuringsuchasmeasuringthepressure,temperatureorthemoisture,anditshouldbeequipedwithexternalsensorcollectioncircuitandtherelevantsoftware.Ifcollectioncircuitandtherelevantsoftwareareequiped,itcanrealizethatthemetricalresultsaredisplayedbynumeraltubeLEDintermofdecimalsystem,includingA/DandD/Atransformation,italsocanbecontrolledbykeystroke,makestheman-machineconversation.Thesystemismountedbyfivekeystroke,onerestoringkey,anotherfourkeyswhichcanbeusedtorealizedifferentfunctionsunderthecontrolofprogram.Thereasonwhytheexternalcollectioncircuithasnotbeendesignedisbecausethatthefunctionofitwillbesingleifitisdesignedanditwillnotbeconvenienttospreadthefunctionofthesystem.HerethewholesystemcanrealizeserialcommunicationofSingleChipMicyocoandmachinePC,thedownloadofprogramming,thedisplayoftheclockwhichisdesignedbysoftware.
Keywords:
MicrocomputerAT89S52;
serialcommunicaiton;
A/Dtransformation;
D/Atranformaiton;
LEDnumeraltubedisplay
1绪论
1.1系统开发背景和系统设计的意义
自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。
纵观20年来单片机发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器（MPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域为拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。
与此同时在市场上以单片机为核心控制器的产品更是层出不穷，各种家用电器、智能仪器仪表、医疗器械、机电一体化、实时工业控制、交通领域无不用到单片机。
从目前单片机的发展趋势来看，单片机控制技术已成为电子设计技术及计算机技术不可缺少的一个重要部分，因此单片机系统在电子世界里有着较好的前景，进行单片机的系统开发设计在当今电子领域有着重大的意义。
1.2设计目标
该设计要求实现：
（1）、能够进行D/A转换功能；
（2）、能够进行A/D转换功能；
（3）、设计串行通信接口，实现与PC机的通信；
（4）、具有人机对话功能，可通过键盘进行输入；
（5）、LED显示器能够根据按键的输入进行相应的显示；
（6）、自制+5V稳压电源。
设计结果要求：
完成电路的设计，硬件电路应该设计出原理图并画出PCB板图，完成软件程序的编写（包括流程图和部分源代码）。
1.3设计方案的选择
根基设计目标的要求，此系统可以采用以下两种设计方案来实现。
方案一：
设计的方框图如图1所示：
图1方案一设计方框图
从方案一的方框图中我们可以看出用此设计方案设计的系统由信号源即被测对象、传感器、多路模拟开关、采样保持电路、A/D转换电路、控制电路、PC机、D/A转换电路、低通滤波电路、功率放大电路、激励装置、电源电路等部分组成。
此方案的特点是：
硬件电路的实现相当的复杂，用到的元器件也较多；
而且整个系统的控制过程用软件实现起来也比较的困难。
总之是软件和硬件的实现都比较的复杂。
方案二：
设计的方框图如图2所示：
图2方案二设计方框图
从方案二的设计方框图中可以看出用此方案设计的系统由电源电路、数据采集放大电路、A/D转换电路、D/A转换电路、MAX232串行接口电路、单片机外围电路、LED
显示电路、键盘电路等部分组成。
硬件电路的实现较为简单、所用元器件也较少、系统可以配上外部的各种传感器采集电路作为系统的被测对象的模拟输入信号来源，如压力、温度、湿度的采集等等；
配上相应的模拟采集电路和软件就可以实现各种不同的功能、还能用LED数码管十进制显示相应的测量数据，如可以显示测得的压力、温度、湿度；
还可以实现和PC机串行通信和ISP编程下载功能，不需要编程器直接从PC上下载程序。
对比两种设计方案，我选择方案二来设计此系统，因为方案二的硬件电路比方案一较简单；
方案二配上外部的采集电路和相应的软件就可以实现各种不同的功能，而方案一只能实现一种功能；
方案二的软件控制过程也比方案一的较为简单和直观，方案二的性能也比方案一的稳定，所以选择方案二来设计此系统。
1.4论文结构
本论文包括五个部分，分别为：
1.绪论（系统开发背景、设计的意义、设计目标和方案的选择等）；
2.系统硬件设计（包括各模块的硬件电路设计、主要芯片的介绍等）；
3.系统软件设计（包括主程序流程图的设计、控制算法、）；
4.系统调试（包括硬件、软件的调试）；
5.附录（包括硬件整机原理图、元件清单、部分源程序代码）。
2硬件系统设计
2.1硬件设计框图
硬件电路的设计框图就采用上面我们选择的方案二的设计框图。
如图3所示：
图3系统硬件设计框图
本设计的主要硬件电路包括：
电源电路、A/D转换电路、D/A转换电路、单片机与PC机串行通信接口和ISP编程下载电路、单片机外围电路、LED显示电路、键盘电路等部分。
2.2系统的硬件详细设计
系统的硬件详细图如图4所示：
图4系统硬件详细设计图
2.3主要芯片的介绍
AT89S52是低功耗，高性能CMOS8位单片机，可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，其主要特点为：
（1）、40个引脚DIP-40封装，8kBytesFlash片内程序存储器；
（2）、256bytes的随机存取数据存储器（RAM）；
（3）、5个中断优先级2层中断嵌套中断；
（4）、2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信接口。
其引脚封装如图5所示；
主要引脚介绍如下：
图5单片机AT89S52封装图
（1）VCC、GND电源、接地引脚；
（2）XTAL1、AXTAL2外部振荡器接入的两个引脚；
（3）RESET复位信号输入引脚；
（4）RXD、TXDP3口作第二功能引脚用作串行通信接口输入、输出引脚；
（5）P0.1—P0.7数据/地址总线引脚；
P1.0—P1.7一般的I/O口；
P2.0—P2.7一般的I/口。
2.3.2A/D转换芯片MAX187
MAX187是串行12位ADC,内含高速采样保持器和基准电源，3条串口线，接口标准与ISP兼容，其主要特性如下：
（1）+5V单电源供电；
（2）正常工作电流小于1.5mA；
（3）最大转换时间为8.5μs，采样时间为1.5μs；
（4）采样频率达75Kbps，串行数据输出速率可达到5MHz。
MAX187的封装图如图6所示：
图6MAX187的封装图
（1）VDD+5V电源；
（2）AIN模拟量输入，电压范围0——VREF；
（3）
操作模式选择,低电平为休眠模式，正常操作模式为高电平或悬空，高电时使用内部参考模式，悬空时禁止使用内部参考；
（4）REF参考电压，内部参考为4.096V，使用内部参考时此引脚对地接一个4.7μF的电容。
使用外部参考时，接2.5V—VDD的基准电压；
（5）GND接地引脚；
（6）DOUT数据输出引脚；
（7）
片选信号输入引脚；
（8）SCLK时钟信号输入引脚，最高为5MHz。
2.3.3D/A转换芯片TLC5618
TLC5618是可编程双路12位数/模转换器，TLC5618的特点：
（1）可编程至0.5LSB的建立时间；
（2）3线串行接口；
（4）高阻抗基准输入；
（5）电压输出范围为基准电压的两倍。
TLC5618的引脚排列如图7所示，各个引脚的功能如下所述：
图7TLC5618的引脚封装
（1）DIN数据输入；
（2）SCLK串行时钟输入；
（3）CS芯片选择，低电平有效；
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