单片机串行通信发射机毕业设计(编辑修改稿)

单片机串行通信发射机毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

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 C. 串行数据通信的传输速率： 串行数据传输率有两个概念，既美秒传送的位数 bps(Bit per second)和美秒符号数 波特率（ Band rate） ,在具有调治解调器的通信中，波特率与调治速率有关。 MCS51 的串行和控制寄存器 串行口和控制寄存器 MCS51 单片机串行口专用寄存器结构如图所示。 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。 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。 A：串行通信寄存器 在上一节我们已经分析了 SCON 控制寄存器，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，其结构格式如下： 表 SCON 寄存器结构 表 1 寄存器 SCON 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 下面我们对个控制位功能介绍如 下： （ 1） SM0、 SM1：串行口工作方式控制位 SMO SM1 工作方式 功能说明 12 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 其机构格式如下表： 表 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。 C：中断允许寄存器 IE 中断允许寄存器这里重述一下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。 13 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 ) 表 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 数码显示管 要用单片机构成发射机，就需要一个人机界面。 常采用的方式是 LED 数码 管显示测试结果，用一个小键盘执行某些功能，如请零、预置值、改变测量范围等等。 LED 显示器的工作原理 LED 显示是用发光二极管显示字段的显示器件，也可称为数码管，其外形结构如图所示，由图可见它由 8 个发光二极管构成，通过不同的组合可用来显示 0～ A～F 及小数点。 图 “8” 字型数码管 LED 显示器分为共阴极和共阳极，共阴极是将 8 个发光二极管阴极连接在一起 14 作为公共端，而共阳极是将 8 个发光二极管的阳极连接在一起作为公共端。 我们这次就是采用的共阳极 LED，所以这里要介绍共阳极数码管。 如图所 示， LED 显示器有静态和动态显示两种方式，静态显示是将共阴极联到一起接地，每位的显示段（ adp）分别与一个 8 位的锁存器输出相连。 由于显示的各位可以相互独立，各位可以互相显示，只要在该位的段选线上保持段选码电平，该位就能保持相应的显示字符。 并且由于各位由一个 8 位锁存器控制段选线，故在同一时间内每一位显示的字符可以不同， 表 段码与字型的关系 段码 D7 DP D6 g D5 f D4 e D3 d D2 c D2 b D0 a 字形 3FH 0 0 1 1 1 1 1 1 0 06H 0 0 0 0 0 0 1 0 1 5BH 0 1 0 1 1 0 1 1 2 4FH 0 1 0 0 1 1 1 1 3 66H 0 1 1 0 0 1 1 0 4 6DH 0 1 1 0 1 1 0 1 5 7DH 0 1 1 1 1 1 0 1 6 07H 0 0 0 0 0 1 1 1 7 7FH 0 1 1 1 1 1 1 1 8 6FH 0 1 1 0 1 1 1 1 9 77H 0 1 1 1 0 1 1 1 a 7CH 0 1 1 1 0 1 1 1 b 39H 0 0 1 1 1 0 0 1 c 5EH 0 1 0 1 1 1 1 0 d 79H 0 1 1 1 1 0 0 1 e 71H 0 1 1 1 0 0 0 0 f 这种方式占用锁存器较多。 动态显示是将所有位的段选线相应的并联在一起，由一个8 位的 I/O 口控制，形成段选线的多路复用。 而各位的阴极分别由相应的 I/O 口控制， 15 实现各位的分时选通。 要 LED 能够显示相应的字符，就必须采用动态扫描方式，只要每位显示的时间足够短，则可造成多位同时显示的假象，达成显示的目的。 在数字电路中常常要把数据或运算结果通过半导体数码管、液 晶数码和荧光数码管，用十进制数显示出来。 发光二极管的工作电压为 伏，工作电流为己毫安到几十毫安，寿命很长。 半导体数码管将十位数分成七个字段，每段为一个发光二极管，其字形结构如图所示，选择不同的字段发光，可显示出不同的字型。 例如：当 a,b,c,d,e,f,g 七个字段同时亮时，显示 8,b、 c 段亮时，显示出１。 共阳极：把发光二极管的阳极连在一起构成共阳极。 使用时公共端接 Vcc，当某阳极为低电平时，该发光二极管就导通发光。 输出一个段码就可以控制 LED 显示器的字型，表 给出了段码与字型的关系，假 定 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 DP 分别对应D0、 D D D D D D D7。 硬件的焊接及调试过程 硬件的焊接是毕业设计中重要的环节，用的工具很简单：电烙铁、焊丝和镊子。 因为我们选用的是实验板，所以要用导线把各个元器件连接起来，这就要有一定的技术基础，幸好这个在我们以前的电娤实习中已经掌握。 焊接要细心，还要有耐心。 焊接前要对照电路图对元器件有一个合理的布局，那样的话就会使电路简洁明朗，而且不易出错，即使出错也容易检查。 下面就来介绍元器件的焊接方法和过程。 硬件的焊接 底座的焊接 我的电路板有两个底座，一个是单片机 AT89C51 的，另一个是数码显示管的。 我们用的是 40 脚的双排直插式的，在焊接时，要先把底座插到电路板上再进行焊接，底座各脚的焊点要小，以免各脚之间导通，还不能形成虚焊，虚焊会导致电路不通，底座要焊接牢固，不能和电路板距离太远，以免导致虚焊。 底座还要放在公共线的两边，因为那两条线是火线和地线。 焊接好后要对照电路仔细检查，再用万用表检测，看焊接是否良好。 按键的焊接 我的电路中用到了 5 个按键，一个复位键、一个发射键、两个置数键，还 有我自己加的一个计数控制键。 我虽然做的是发射机，但只要对软件进行一些改动，也可以作为接收机，那时发射控制键就变成接收控制键了。 我所用的按键是普通的断开按键，有 4 个脚，两边各两个，其中每边的两个脚是导通的，在焊接的时候要特别注意，我就是不小心，把相连的两个脚焊接当成不连的脚用来作开关，结果按键按下后不起作用。 所以在焊接前一定要用万用表测出那两个脚是导通的，焊接完后再检测，看焊接是否良好。 时钟电路的焊接 16 我们的电路中时钟电路包括一个晶震，两个电容。 晶震是 6M 的，电容是普通电容，焊接前要刮腿 ，以免接触不好。 晶震和电容要尽量靠近芯片，这样有利于时钟电路的稳定，减少干扰。 焊接好后要用万用表检测。 导线的焊接 导线的焊接比较麻烦。 因为导线比较多，就要先对导线进行布局，找好于元器件相对的管脚，焊接前先要检测导线是否导通。 焊接完成后要检测是不是连接良好。 电路板的检测和故障排除 电路板完成后要进行全面检测，包括以下几个方面： 火线和底线的检测 检测单片机底座的 Vcc（ 40 脚）是否与火线相连，检测数码管的功用端是否与火线连接，手动复位开关是否连接上火线。 地线检查：其他按键接地是否良好，时钟电路接地端的检测，单片机 GND 端（ 20 脚）是否接地。 检查完后再用万用表检查火线和地线是否导通。 元器件之间的连接的检查 参照电路图，用万用表仔细检查各个元器件连接是否良好，是否对应。 硬件的调试机器故障排除 硬件的调试在上电后的工作是不是正常，主要包括不插单片机的调试和插上单片机的检测。 无单片机的调试 无单片机调试主要检查电路工作是否正常，调试数码管是否点亮，显示数据是否正确，具体步骤如下： A：打开电源，将输出电压调 到 5 伏，然后关闭电源。 B：将电路板的火线与电源正极相连，地线与负极相连。 C：打开电源，用万用表检测电路板是否有输出电压，如果有就是好的，没有就要检测是否有短路。 D：电路检查完后，关闭电源，用一根。