单片机与PC通讯.docx
《单片机与PC通讯.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机与PC通讯.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
单片机与PC通讯
单片机原理与应用课程设计
——单片机与PC机通讯及动态显示
1、摘要：
在单片机的应用中，单片机的通讯是不可缺少的一部分。
单片机的通讯分为并行通信和串行通信。
并行通信时，数据的个位同时传送。
其优点是传送速度快；缺点是数据有多少位就需要多少根数据线，在长距离传输中，传输线过多是不经济的，并使系统的抗干扰能力降低。
串行通信时，数据的个位按照一定的顺序逐位分时传送。
它的突出优点是只需要一对数据线，大大的降低了网络成本，特别适用于远距离通信。
其缺点就是通信速度较低。
相比之下，并行通信虽然传输效率高，但是所需要设备复杂，远距离通信成本太高，所以其只适用于实时性较强，传输速率要求较高的设备中。
而串行通信则相对需要设备简单，成本低廉，适合远距离传输通信，所以已经被广泛应用于各工业控制系统中。
在此系统设计报告中，硬件方面包括单片机供电稳压系统、单片机基础介绍、MAX232芯片介绍、数码管的动态显示介绍、硬件的连线等。
软件方面包括了程序框图、程序流程图、C语言的最后程序。
关键词：
串行通信动态显示中断
2、简介
系统功能：
在PC机上输入00——FF的十六进制数据，通过串行口发送至单片机，单片机接收之后用中断系统控制两个八位数码管动态显示出来。
且将数据回发至PC机，以确定单片机系统接收数据是否正确。
本系统基于AT89S52单片机开发，其中数码管的片选信号由P2口控制，各段的显示由P0口控制。
所有器件集中在锐志开发板上，有串行总线经USB连接至PC机上。
3、系统硬件说明
3.1单片机各引脚分布及其简要介绍
（1）P0口：
是八位双向三态I/O口。
在访问外部存储器时可以做低八位地址线和八位数据线。
没有接上拉电阻。
（2）P1口：
内部带有上拉电阻的八位双向三态I/O口。
能接收低八位地址，
（3）P2口：
内部带有上拉电阻的八位双向三态I/O口。
访问外部存储器的时候可以送出高八位地址。
（4）P3口：
内部带有上拉电阻的八位双向三态I/O口。
有第二功能。
P3.0RXD串行输入口
P3.1TXD串行输出口
P3.2/INT0外部中断0
P3.3/INT1外部中断1
P3.4T0定时计数器0
P3.5T1定时计数1
P3.6/WR外部数据存储器写选通
P3.7/RD外部数据存储器读选通
（5）Vcc和Vss分别是+5V电源和地
（6）XTAL1和XTAL2外接晶振引脚
（7）RESET复位引脚
（8）EA内部外部存储器选通信号
（9）ALE实现数据和地址的分离
（10）/PSEN外部程序存储器读选通信号
3.2单片机内部结构图
从下图可知，它主要由8个部件通过片内总线连接而成。
部件有中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行输入/输出口、串行口、定时/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。
CPU
（运算部件）
（控制部件）
数据
存储器
P0口
P2口
程序
存储器
P1口
串行口
定时/
计数器
P3口
中断系统
特殊
功能
寄存器（SFR）
3.3本设计中所用特殊功能寄存器介绍
3.3.1TMOD
GATA
C/T
M1
M0
GATA
C/T
M1
M0
（1）GATA:
门空位。
是定时控制器的开启与外部中断和单片机内部开启结合起来。
（2）C/T:
为0时，是定时器。
为1时，是计数器
（3）M0和M1：
用来选择工作方式。
3.3.2TCON
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
（1）TF1和TF0：
定时计数器0和1的溢出标志位。
（2）TR1和TR0：
定时计数器0和1的开启位。
（3）其中低四位与中断系统的外部中断有关。
本设计中不涉及。
3.3.3SCON
SM0
SM1
SM2
REN
TB8
RB8
TI
RI
（1）SM0和SM1:
用来确定串行都得工作模式。
（2）SM2:
用于多机通信，本设计中不涉及。
（3）TB8和RB8：
本设计中不涉及；
（4）TI:
发送数据标志位。
表示发送缓冲器以空。
（5）RI：
接收数据标志位。
表示接收缓冲器已满。
3.3.4PCON
该寄存器的SMOD位是波特率倍增位。
3.4MAX232芯片介绍
3.4.1MAX232引脚介绍
（1）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。
功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。
（2）第二部分是数据转换通道。
由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。
其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。
（3）8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。
（4）TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。
（5）第三部分是供电。
15脚GND、16脚VCC（+5v）。
3.4.2主要特点：
（1）符合所有的RS-232C技术标准
（2）只需要单一+5V电源供电
（3）片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V-
（4）功耗低，典型供电电流5mA
（5）内部集成2个RS-232C驱动器
（6）高集成度，片外最低只需4个电容即可工作。
3.4.3RX232简单应用电路
（电容器应选择1μF的电解电容。
在使用过程中本人曾用过10μF的代替。
）
注意，由于RS232电平较高，在接通时产生的瞬时电涌非常高，很有可能击毁max232，所以在使用中应尽量避免热插拔。
3.5八段数码管介绍
3.5.1LED的分类
八段LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类。
按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极（COM）的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM）的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
3.5.2LED的封装
led数码管（LEDSegmentDisplays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。
led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点。
数码管各段定义如图
3.5.3LED数码管的驱动方式
（1）静态显示驱动
静态驱动也称直流驱动。
静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。
静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动，而一个89S52单片机可用的I/O端口才32个呢，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。
（2）动态显示驱动
数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。
在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。
4模块设计
4.1电源模块
系统供电电源模块电网电压为220V交流电，我们自制了直流稳压电源为系统供电。
采取三端可调式稳压器LM系列作稳压部分制作普通的正压稳压直流电源，对电路的数字部分和模拟部分共同供电。
4.2控制模块
选用AT89S52单片机，它是八位微处理器，集成度高，可靠性高。
可用汇编语言和C语言编程。
（上图为单片机最小系统）
该最小系统由按键复位RESET电路、晶体振荡电路以及I/O接口电路组成。
复位的实现通常用2种方式:
开机上电复位和外部手动复位，本设计用的是外部手动复位。
电路图2.5如下：
4系统设计
4.1电路框图
框图说明：
主程序模块循环检测串行口接收标志位是否为1，即是否有新的数据输入。
检测到有新的数据输入之后，将数据送至中断模块，由中断控制，分别取数据的高位和低位在两个八段数码管上显示。
在单片机接收到数据的同时，将所接收的数据回发至PC机上，使数据发送者确定单片机接收数据的正确性。
4.2程序流程图
主程序
定时务程器0中断服序
定时器0中断入口
4.4C语言程序及其解释
#include#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
//以上是52系列单片机的头文件和预定义字符
uchari,j,t,txd,flag;
ucharcodes8[16]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};
voidsend_char（uchartxd）;
voidtime0（）;
//变量的定义、数码管段码表的输入、函数的声明
voidmain（）
{TMOD=0x21;
TH1=TL1=0xfd;
TH0=（65536-1000）/256;
TL0=（65536-1000）%256;
//定时计数器的初始化和其初值的设定
SCON=0x50;
PCON=0x00;
//串行口的初始化
EA=1;
ET0=1;
TR1=TR0=1;
//中断的开启
flag=0x00;
while
（1）
{if（RI==1）
{RI=0;//验证是否有数据自PC输入
t=SBUF;send_char（t）//将数据发送回PC机的函数
}
}
}
voidsend_char（uchartxd）
{SBUF=txd;
while（!
TI）;
TI=0;
}
voidtime0（）interrupt1//使数据在两位数码管上动态显示的中断函数
{TH0=（65536-1000）/256;TL0=（65536-1000）%256;
i=t%16;j=t/16;
switch（flag）
{case0x00:
P0=s8[j];P2=0xfe;flag++;break;
case0x01:
P0=s8[i];P2=0xfd;flag=0;break;
}
}
该程序用KeiluVision3软件编译成功，且借助串口大师软件成功运行，并且能达到预期效果，即输入00——FF之间的十六位进制数可以在数码管上得到显示，并且PC机上可以接受单片机接受的数据。
y
4设计总结
在系统设计的全过程中我们遵循了以下设计原则，使我们的方案系统化、清晰易懂、可靠性高、可维护性好。
总结如下：
（1）正确性和完备性原则：
我们在每“级”的设计完成后，都进行反复的过细检查，确保指标所要求的各项功能全部实现并留有必要的余地，以便最后对设计进行适当的优化。
（2）模块化、结构化原则：
每个模块均有明确的可独立完成的功能，而且对某个模块内部进行修改时不应影响其他的模块。
这样方便系统的调试和查错。
（3）直观性、清晰性原则：
我们不采用使人难以理解的诀窍和技巧，而选用最合适最清晰易懂的设计方案，这使得系统的可维护性非常好。
参考文献：
（1）.黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程.北京:
电子工业出版社，2005
（2）.潘新民，王燕芳.微型计算机控制技术.北京:
电子工业出版社，2005
（3）．万文略.单片机原理及应用.重庆大学出版社
（4）.赵丽清.51单片机开发与应用
升级会员 