单片机与pc机串行通信的毕业论文设计(编辑修改稿)

单片机与pc机串行通信的毕业论文设计(编辑修改稿)内容摘要：

C XTAL1 19 18 石英 晶体 XTAL2 AT89C51 C 安徽矿业职业技术学院 2020 届毕业设计（论文 ） 第 15 页，共 33 页 IE （ 0 00000） PCON （ 0 0000） 二、复位电路 简单复位电路中，干扰易串入复位端，在大多数情况下不会造成单片机的错误复位，但会引起内部某些寄存器的错误复位，可以在 RESET 引脚上接上一个去耦电容。 为了保证复位电路的可靠性，常将 RC 电路接斯密特电路后再接入单片机和外围 IC 的 RESET 引脚，如图 23所示。 图 23 AT89C51 的复位电路 AT89C51的串行口 ： （ 1） 基本概念 数据通信 的传输方式：常用于数据通信的传输方式有单工、半双工、全双工和 多 工方式。 A． 单工方式：数据仅按一个固定的方向传送。 因为这种传输方式的用途有限，常用于串行口的打印数据传输与简单系统间的数据采集。 B． 双工方式：数据可以实现双向传送，但不能同时进行，实际的应用采用某种协议实现收发开关转换。 C． 全双工方式：允许双方同时进行数据双向传送，但一般全双工电路的线路和设备比较复杂。 D． 多工方式：以上三种传输方式都是同一线路传输一种频率信号，为了充分的利用线路资源，可通过使用多路复用器或多路集线器，采用频分、时分、或码 分复用技术，即可实现在同一线路上资源共享功能，我们称之为多工传输方式。 串行通信的两种通信形式 A. 异步通信 在这种通信方式中，接收器和发射器有各自的时钟，他们的工作是非同步的，异步通信用一帧来表示一个字符，其内容如下：一个起始位，紧接着是若干个数据位，图 是传输 45H 的数据格式。 同步通信格式中，发送器和接收器由同一个时钟源控制，为了克服在异步传输中，每传输一帧字符都必须加上起始位和停止位，占用了传输时间，在要求传送的数据量较大的 （ 2） MCS51 的串行和控制寄存器 MCS51 单片机串行口专用寄存器 的 SBUF 为串行口的收发缓冲器，它是一个可寻址的专用寄存器，其中包含了接收器和发射器寄存器，可以实现全双工通信。 但这两个寄存器具有同一地址（ 99H）。 MCS51 的串行数据传输很简单，只要向缓冲器写入数据就可发送数据。 而从接收缓冲器读出数据既可接收数据。 安徽矿业职业技术学院 2020 届毕业设计（论文 ） 第 16 页，共 33 页 此外，接收缓冲器前还加上一级输入移位寄存器， MCS51 这种结构的目的在于接收数据时避免发生重叠现象，文献称这种结构为双缓冲结构。 而发送数据就不需要这样设计，因为发送时， CPU是主动的，不可能出现这种情况。 串行通信控制寄存器 （ SCON） ，它 是 一个可寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制，单元地址是 98H，其结构格式如 表 23 所示。 表 23 SCON 寄存器结构 SCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 位地址 9FH 9EH 8DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 下面我们对 SCON 控制位功能介绍如 表 24 所示。 1） SM0、 SM1：串行口工作方式控制位 表 24 SCON 控制位功能介绍 SM0 SM1 工作方式 功能说明 0 0 方式 0 移位寄存器方式（用于 I/O 扩展） 0 1 方式 1 8 位 UART，波特率可变（ T1 溢出率 /n） 1 0 方式 2 9 位 UART，波特率为 fosc/64 或 fosc/32 1 1 方式 3 9 位 UART，波特率可变（ T1 溢出率 / n） 2） SM2：多机通信控制位 多机通信是工作方式 2 和方式 3， SM2 位主要用于方式 2 和方式 3。 接收状态，当串行口工作方式 2 或 3，以及 SM2=1时，只有当接收到第 9 位数据（ RB8）为 1 时，才把接收的前 8 位数据送入 SBUF，且置位 RI 发出中断申请，否则会将收到的数据放弃。 当 SM2=0 时，只有在接收到有效停止位时才启动 RI，若没接收到有效停止位，则 RI 清 “0”。 在方式 0 中 SM2 应该为 “0”。 REN：允许接收控制位。 由软件置 “1”时，允许接收；软件置 “0”时，不许接收。 TB8：在方式 3 和方式 3 中要发送的第 9 位数据，需要时用软件置位和清零。 TB8：在方式 2 和方式 3 中是接收到的第 9位数据。 在方式 1 时，如 SM2=0， RB8接收到的停止位。 在方式 0 中，不使用 RB8。 TI：发送中断标志。 由硬件在方式 0 发送完第 8 位时置 “1”，或在其它方式中串行发送停止位的开始时置 “1”。 必须由软件清 “0”。 RI：接收中断标志。 由硬件在方式 0 串行发射第 8 位结束时置 “1” B:特殊功能寄存器 PCON PCON：主要是是 CHMOS 型单片机的电源控制而设置的专用寄存器，单元地址为 87H 其机构格式如表 25 所示。 表 25 特殊功能 寄存器 PCON PCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符号 SMOD — — — GF1 GF0 PD IDL 在 CHMOS 型单片机中，除 SMOD 位外其它位均为虚设的， SMOD 是串行波特率倍增位，当SMOD=1 时串行口波特率加倍，系统复位默认为 SMOD=0。 这里重述一下中断允许寄存器 IE 对串行口有影响的位 ES。 ES 为串行中断允许控制位， ES=1允许串行中断， ES=0，禁止串行中断。 如表 26 所示。 安徽矿业职业技术学院 2020 届毕业设计（论文 ） 第 17 页，共 33 页 表 26 中断允许寄存器 符号 EA — — ES ET1 EX1 ETO EX0 位地址 AFH AEH ADH ACH ABH AAH A8H A8H （ 3） 串行口工作方式 串行口具有 4种工作方式，我从应用和毕业设计的角度，重点讨论方式 1发送。 串行口定义为方式 1 时传送 1 帧数据为 10位，其中 1位起始地址、 8位数据位（先低位后高位）、 1 位停止位方式1 的 波特率可变，波特率 = 32/2SMOD (T1 的溢出率 ) LCM1601原理 LCM1601 是一款 兼容的液晶显示模块，支持 5 7点阵 和 16字 2行符两种模式，背光亮度和显示对比度可调，是一种功能较简易、价格较便宜的液晶显示器件。 它由液晶显示屏和驱动器两部分组成，单片机通过写控制字方式访问它的驱动器来实现对显示屏的控制。 图 24 所示为 LCM1601 封装图。 图 24 LCM1601 封装图 器件封装为单列 DIP16，引脚定义如表 27 所示。 表 27 LCM1601 引脚说明 编号 标示 引脚说明 1 VSS 电源地 2 VDD 电源正极 3 V0 液晶显示偏压 4 RS 指令 /数据选择端（ H/L） 5 R/W 读 /写选择端 6 E 使能信号 7 D0 8位数据总线 8 D1 9 D2 10 D3 11 D4 12 D5 安徽矿业职业技术学院 2020 届毕业设计（论文 ） 第 18 页，共 33 页 13 D6 14 D7 15 LED+ 背光源正极 16 LED 背光源负极 4 4行列式 扫描 键盘 简易的行列式键 盘不需要借助其他的 I/O扩展芯片，直接占用 P1的 8 条口线，再利用单片机内部的软件来配合实现 4 4 扫描键盘，其特点是简单且不增加成本，通常在系统 I/O 线充裕的情况下采用。 音频功率放大器件 LM386 LM386的接脚图如图 28所示。 LM386 是专为低损耗电源所设计的功率放大器。 它的内建增益为 20，透过 pin 1 和 pin8 脚位间电容的搭配，增益最高可达 200。 LM386 输入电压范围可由 4V~12V，无作动时仅消耗 4mA电流，且失真低。 图 28 接脚图 RS232 电平转换器件 Max232 MAX232芯片是 MAXIM 公司生产的，包含两路接收器和驱动器的 IC芯片。 MAX232芯片内部有一个电源电压转换器，可以把输入的 +5V 电压变换为 RS232输出电平所需的一 1O～ + 10V 电压。 所以采用此芯片接口串行通信系统只需单一的 +5V电源就可以了。 其价格适中，硬件接口简单，所以 被广泛采用。 图 29所示为 Max232的封装图。 图 29 Max232 封装图 安徽矿业职业技术学院 2020 届毕业设计（论文 ） 第 19 页，共 33 页 引脚说明如表 28 所示。 表 28 Max232 引脚说明 VCC 供电电压 GND 地 C+、 C 外围电容 T1IN 第一路 TTL/CMOS 驱动电平输入 T1OUT 第一路 RS232 电平输出 R1IN 第一路 RS232 电平输入 R1OUT 第一路 TTL/CMOS 驱动电平输出 T2IN 第二路 TTL/CMOS 驱动电平输入 T2OUT 第二路 RS232 电平输出 R2IN 第二路 RS232 电平输入 R2OUT 第二路 TTL/CMOS 驱动电平输出 3 部分 器件的 原理 分析 键盘扫描的工作原理 简易的行列式键盘不需要借助其他的 I/O扩展芯片，直接占用 P1的 8 条口线，再利用单片机内部的软件来配合实现 4 行 4 列的扫描键盘，其特点是简单且不增加成本，通常在系统 I/O 线充裕的情况下采用。 其原理 图如图 31 所示。 图 31 原理图 工作原理： I/O 口 ～ 充当列选线， ～ 充当行选线。 在键盘开始扫描的时候，首先向 P2口赋行扫描初值 7FH，令第一行（ ）为 0，从第一行开始检测。 接下来检测第一行的第一列是否键按下。 没有按下，则检测第二列，如果 4列扫描完毕，没有键按下，则扫描下一行，如此往复，直至 4行 4列检测完毕。 当有键按下时，相应的列选线电平被拉低，首先扫描行选线，确定按键的行号，然后扫描列选线，确定列号，则按键的编号即可确定。 按键发声原理 要产生音频脉冲， 只要算出某一音频的周期，然后将此周期除以 2，即为半周期的时间，利用定时器计时这个半周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的 I/O反相，然后重复计时此半周期时间安徽矿业职业技术学院 2020 届毕业设计（论文 ） 第 20 页，共 33 页 再对 I/O反相，就可在 I/O引脚上得到此频率的脉冲。 计数脉冲值与频率的关系公式如。