片单机原理与应用课程设计单片机与pc机双工通信

1、等级:揃甫2程垮篦HUNAN INSTITUTE OF ENGINEERING课程设计课程名称 单片机原理与应用课程设计课题名称 单片机与PC机双工通信专 业班 级学 号姓 名指导老师 赵葵银汪超等2016年03月25日电气信息学院课程设计任务书课题名称单片机与PC机双工通信姓 名专业班级学号指导老师赵葵银课程设计时间 2016年03月14日-2016年03月25日(3、4周)教研室意见意见：同意审核人：汪超一、任务及要求本课题以MCS-51系列单片机为核心，设计实现 MCS51单片机与PC机的双向通信。(1) PC做接收且显示屏幕显示该值，也可由PC键盘发送数据；调试时可用虚拟终端 或串口调

2、试助手实现。P0 口接8个发光二级管显示PC键盘的状态。(2) MCS51采用4*4键盘(0-F)； P2 口可接8个发光二极管显示4X4键盘对应状 态O设计要求：(1) 确定系统设计方案；(2 )进行系统的硬件设计；(3) 完成应用程序设计；(4) 应用系统的硬件和软件的调试。二、进度安排第一周：周一：集中布置课程设计任务和相关事宜，查资料确定系统总体方案。周二周三：完成硬件设计和电路连接周四周日：完成软件设计第二周：周一周三：程序调试周四周五：设计报告撰写。周五进行答辩和设计结果检查。三、参考资料1 王迎旭等单片机原理及及应用M. 2版.机械工业出版社，2012.2 胡汉才.单片机原理及其

3、接口技术M.3版.清华大学出版社，2010.3 戴灿金.51单片机及其C语言程序设计开发实例M.清华大学出版社，2010.第1章设计任务及要求11.1课程设计目的 11.2课程设计要求 1第2章系统方案设计 2.1矩阵键盘的设计思路 22.2串行通信的设计思路 2第3章系统硬件电路设计 3第4章系统软件设计 54.1双工通信设计 54.2矩阵键盘设计 6第5章系统仿真及调试7参考文献 8附录A电路仿真图9附录B汇编程序 10第一章：设计任务及要求1.1课程设计目的本课题以MCS-51系列单片机为核心，设计实现 MCS51单片机与PC机的双向 通信。让学生学会使用 Keil, Protuce这些

4、软件，加强自身软件设计能力。1.2课程设计要求（1） PC做接收且显示屏幕显示该值，也可由PC键盘发送数据；调试时可 用虚拟终端或串口调试助手实现。P0 口接8个发光二级管显示PC键盘的状态。（2）MCS51采用4*4键盘（0-F）; P2 口可接8个发光二极管显示4X4键 盘对应状态。（3）确定系统设计方案；（4）进行系统的硬件设计；（5）完成应用程序设计；（6）应用系统的硬件和软件的调试。A=01H第二章：系统方案设计2.1矩阵键盘的设计思路根据课题的要求，可以由两个方面来设计。一个是矩阵式键盘接口，由于采用的是4X4矩阵式键盘，这种键盘以M条I/O线组成行输入口，以N条I/O线组成列输入

5、口，在行列线的每一个交点处设置一个按键，组成一个矩阵。根据任务要求，可由AT89C51芯片上的键盘（P1）发送数据（由P2显示），所以用P1.0 到P1.3组成输入端口，用P1.4到P1.7组成输出端口。并且采用常见的扫描法 来判定有无键被按下以及被按键的位置。键处理的流程图如图2-1所示：00#键01#键NN#键盘处理程序处理程序处理程序钉 A=NNHA=00H图2-12.2串行通信的设计思路MCS-51单片机具有一个可编程的全双工串行 I/O 口，通过TXD和 RXD与外 界进行通信，它可以做通用异步接收和发送器（UART，也可以做同步移位寄存现在的PC机上均带有RS-232接口，是在异步

6、串行通信中应用最为广泛的标 准总线接口，适合于短距离通信，所以本次设计我们采用RS232接口，它使用的 是RS-232逻辑电平，但是由于我们采用的是 AT89C51芯片，其输入输出皆为TTL电平，因此PC机与单片机通信时必须进行电平转换。我们采用MAX23血平转换 芯片来实现这一功能。如图2-2所示：第三章：系统硬件电路设计3.1 : RS232总线标准RS-232采用负逻辑，将-5V到-15V规定为逻辑1,+5V到+15V规定为逻辑0， 最高传输速率为19.2Kbit/s,传输距离一般不超过 15米。RS-232采用标准的 DB-25连接器，也可采用DB-9连接器，在本次设计中我们采用了DB

7、-9连接器，其引脚功能如下表3-1.1，模型如图3-1.2 :表 3-1.1引脚 编号123456789能 功-付DCDRXDTXDDTRGNDDSRRTSCTSRI功能说明数据 载波 检测接收 数据发送数据数据 终端 准备 就绪信号地数据 通信 建立 就绪请求发送允许发送铃示 振指3.2 : MAX232I平转换芯片MAX232I平转换芯片是美信（MAXIM公司生产的具有两路接收器和驱动 器的IC芯片，其内部有一个电源电压变换器，可以将输入的+5V电压变成RS-232 输出电平需要的+/-12V电压。在其内部也可以完成TTL信号电平和RS-232信号 电平的转换。所以，采用此芯片实现接口电路

8、只需单一的+5V电源就可以。MAX232 芯片组成框图如图3-2.1所示。MAX232引脚如图3-2.2所示，其管脚1-6用于 电源电压转换，只要在其内部接入响应电解电容即可，管脚7-10和11-14组成两组TTL信号电平与RS-232信号电平的转换电路，对应管脚可以直接与单片机 串行口的TTL电平引脚和RS-232引脚相连接。c*C2*_一 _bV-T lit!*T1 OlMr 2伽R t wtm umR2 omiR2 mi TT1.C MO合图 3-2.1两毛RS 252CC!壬1I,16v+215CA3XC2+4MAX22O.MAX232MAX232A13C2-I 512|*6川T2o(

9、JT| 了1089图 3-2.2VgcGkDT1ouTR1 IN田3UJT2|m第四章：系统软件设计4.1 :双工通信原理：AT89C51串行口主要由2个数据缓冲器（SBUF）发送控制器，接收控制器， 发送端口，接收端口等组成。串行口的工作方式和波特率由专用寄存器SCON和PCON空制。本次设计我们采用了工作方式1,波特率为2400,以便实现点对点的异步通信。发送时，只需要执行一条“ MOV A,SBUF指令，就启动了发送功能，累加器 A中的数据就会按事先设置的方式和波特率从 TXD端口串行输出。一帧数据发送 完毕，则发送中断标志T仁1,串行口向CPU请求中断。此时让T仁0,就可以发 送下一帧

10、数据。接收时，让SCO中的接收允许控制位 REN=1 AT89C5僦以16倍波特率的速 率检测RXD1的信号，检测时采取3中取二的原则，即当联系检测3次RXD出 现2次以上0到1的负跳变时，就启动控制器接收数据，一帧数据接收完毕，接 收中断标志位R仁1,串行口向CPU青求中断。此时需要执行一条“ MOV A,SBU” 指令，就可以将数据读入累加器中。有关双工通信的汇编程序如下：ORG 00HJMP STARTSTART: MOV SP,#60H; 设置堆栈MOV SCON,#50H ;UART 工作在方式 1, SM1=1,REN=1MOV TMOD,#20H ;T1工作在方式 2MOV TH

11、1,#0F3H ;波特率为 2400MOV TL1,#0F3HSETB TR1 ;启动 T1SCAN0: MOV R3,#0F7H ;行扫描初值SCAN: JB RI,UART ;检测SCON勺RI是否为1 ?是则表示收到MOV R1,#00H;TABLE取码指针SCAN1: MOV A,R3;扫描输出MOV P1,AMOV A,P1MOV R4,ASETB CMOV R5,#04H;4列UART: MOV A,SBUF ;将 SBUF的值载入 ACCCPL A;显示至P0MOV P0,ACLR RI;清除 RI=0JMP SCAN4.2 :有关矩阵键盘的汇编程序如下：L1: RLC A ;检

12、测有按键否?JNC KEYININC R1DJNZ R5,L1MOV A,R3 ;SETB CRRC AMOV R3,AJC SCAN1 ;4JMP SCAN0KEYIN: MOV R7,#10D2: MOV R6,#248DJNZ R6,$DJNZ R7,D2D3: MOV A,P1 ;XRL A,R4JZ D3MOV A,R1 ;MOV DPTR,#TABLEMOVC A,A+DPTRMOV SBUF,A ;CPL AMOV P2,A指针码加1扫描下一行行是否扫描完毕消除抖动按键放开否？至TABLE取码载入SBUF发送出去JMP SCAN0TABLE: DB 01H,02H,03H,04H

13、DB 05H,06H,07H,08HDB 09H,0AH,0BH,0CHDB 0DH,0EH,0FH,00HEND第五章：本次系统设计的仿真平台选择了 端, 16个发光二极管，4X4键盘,如图5-1所示系统初始化状态：系统仿真及调试Protuce,整个系统由芯片RS-232,MAX232芯片构成。AT89C51虚拟终mam m vai naaijHR6k2AO-靠.M.O- 宓呻伍也忸 心忸5ion閣 口仲TTI 土冷II-s： Jim如图5-2所示arnpjhW图5-1,按下矩阵键盘数字7后:W 4；D.4；DF.F5POU 13 UiiJil-l R2RW HaiBJij口 HKR 冲济舞

14、 叮別m OSITT! ifni 叮mtlTUiui nSLk-Cnmn *1屯诅 r2SM3PZAA-lb *1 ll-.TSV1LU7图5-2IS0 ifl3*-0 mVinual TerminalFT1BC一严工丄寸01OM.Z-1 1 V 1如图5-3所示，在虚拟终端上输入字母A:图5-3参考文献1 王迎旭等单片机原理及及应用M. 2版.机械工业出版社，2012。2 胡汉才.单片机原理及其接口技术M.3版.清华大学出版社，2010。3 戴灿金.51单片机及其C语言程序设计开发实例M.清华大学出版社，2010附录A:电路仿真图=531=0CJ xJ扫pj扫 Z1Z1d当-7至经n_r I

15、 =：8弐星己幻 Ko-1PTX口I卫rfc，_vHHnirm u jLB y a y a y zGb- o5Q*OTOTOMJO匸弐EES定二=盘=二S ：=!：C3C3ijyJS-JI-=D-mUTbJEd.U3-!-_.胡制耳m a|a|g3 巴m巴 3 CLTfa p- -CmJ- .-q,L_.-i=-Ji -G3D- r- -c*壬竺手淫垃丢 吾芳吾合吾C*ta BH-Fd_ -k.3 r-j- 育 r-jS .Z3戸勺导1:旷0- k排廿M ._卫卫P去附录B:汇编程序ORG OOHJMP STARTSTART: MOV SP,#60H;MOV SCON,#50H ;UARTMO

16、V TMOD,#2OH ;T1MOV TH1,#0F3H ;MOV TL1,#0F3HSETB TR1 ;SCAN0: MOV R3,#0F7H ; SCAN: JB RI,UART ;MOV R1,#00H ;TABLE SCAN1: MOV A,R3 ;MOV P1,AMOV A,P1MOV R4,ASETB CMOV R5,#04H;4设置堆栈工作在方式1, SM仁1,REN=1工作在方式2波特率为2400启动T1行扫描初值检测SCON勺RI是否为1 ?是则表示收到 取码指针扫描输出L1:RLC AJNC KEYIN INC R1DJNZ R5,L1MOV A,R3 SETB C RRC

17、 A列检测有按键否?指针码加1扫描下一行MOV R3,AJC SCAN1 ;4JMP SCAN0KEYIN: MOV R7,#10;D2:MOV R6,#248DJNZ R6,$DJNZ R7,D2D3:MOV A,P1 ;XRL A,R4JZ D3MOV A,R1 ;MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A ;CPL AMOV P2,AJMP SCAN0UART: MOV A,SBUF ;行是否扫描完毕消除抖动按键放开否？至TABLE取码载入SBUF发送出去将SBUF的值载入ACC显示至P0清除RI=0CPL A;MOV P0,ACLR RI;JMP

18、SCANTABLE: DB 01H,02H,03H,04HDB 05H,06H,07H,08HDB 09H,0AH,0BH,0CHDB 0DH,0EH,0FH,00HEND电气信息学院课程设计评分标准环节项目评价优良中及格不及格实践环节(70%1设计方案合理性与创造性2、开发板焊接及其调试完成情况3、硬件设计或软件编程完成情况4、硬件测试或软件调试结果*5、解决问题能力及答辩情况6、纪律和出勤情况设计报告(30%1设计报告内容完整、规范，2、图纸正确、清晰，3、设计步骤规范、止确，4、设计结果可行综合评价课程设计成绩评定为：优 良 中 及格 不及格 指导老师签名：日期：第一章总论1.1项目概况1.2研究依据及范围.1.3主要技术经济指标错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。21，错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。，错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。，错误！未定义书签。5.2总体规划设计5.3建筑方案.5.4结构方案.,1.4研究结论及建议.第二章项目建设的背景和必要性2.1项目建设的背景2.2项目建设的必要性.第三章