单片机与PC通讯

1、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

2、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00FF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

3、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。 P3.0 RXD 串行输入口P3.1 TXD 串行输出口 P3.2 /INT0 外部中断0 P3.3 /INT1 外部中断1 P3.4 T0 定时计数器0 P

4、3.5 T1 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P

5、0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3.3.1 TMODGATAC/TM1M0GATAC/TM1M0 (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。3.3.2 TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0 (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

6、.3 SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI(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。3.3.4 PCON该寄存器的SMOD位是波特率倍增位。3.4 MAX232芯片介绍3.4.1 MAX232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、

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

8、(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。3.4.3 RX232 简单应用电路 （电容器应选择1F的电解电容。在使用过程中本人曾用过10F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 3.5.1 LED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

9、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。3.5.2 LED的封装led数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线

10、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

11、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12ms，由于人的视觉暂留现象及

12、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

13、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PC循环检测有无数据输入据数送发PC数据回发中断模块数码管的显示模块数据控制框图说明： 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程序流程图开始主程序置 TMOD参数置 SCON 参数置定时计数器初值开启中断开启中断RI=1？

14、Y 接收数据进入单片机将数据回发至PC定时器0中断入口定时务程器0中断服序重置参数 设其初值取数据的高位和低位，在数码管上进行动态显示。中断返回4.4 C语言程序及其解释#include<reg52.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int /以上是52系列单片机的头文件 和预定义字符uchar i,j,t,txd,flag; ucharcode s816=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8

15、e;void send_char(uchar txd); void time0(); /变量的定义、数码管段码表的输入、函数的声明 void main() 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

16、发送回PC机的函数 void send_char(uchar txd)SBUF=txd; while(!TI);TI=0;void time0() interrupt 1 /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) case 0x00:P0=s8j; P2=0xfe;flag+;break; case 0x01:P0=s8i; P2=0xfd;flag=0;break; 该程序用Keil uVision3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00FF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。y4 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