單片機(jī)串口實(shí)驗(yàn)

常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)一 串口通信實(shí)驗(yàn) 系 別 年 級(jí) 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 班 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 設(shè)計(jì)時(shí)間 目錄1.題目.22.實(shí)驗(yàn)要求.2 2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2 2.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.23.總體設(shè)計(jì)42.1硬件設(shè)計(jì)42.2軟件設(shè)計(jì)84. 運(yùn)行結(jié)果125.結(jié)論126.心得體會(huì)137.參考文獻(xiàn)131. 題目串口通信實(shí)驗(yàn)2. 實(shí)驗(yàn)要求2.1：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握8051單片機(jī)串行口工作原理；2、掌握串口編程與調(diào)試方法；3、了解Modbus協(xié)議及其應(yīng)用；4、了解數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃源胧┡cCRC校驗(yàn)實(shí)現(xiàn)方法；5、掌握8051單片機(jī)的Modbus編程；2.2：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 串口功能驗(yàn)證：PC機(jī)與8051單片機(jī)通信實(shí)驗(yàn)：若PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)a，則單片機(jī)接收到a后向PC機(jī)發(fā)送a+1；用串口工具軟件（sscom32）觀察通信結(jié)果。設(shè)計(jì)思路： PC機(jī)采用主動(dòng)方式，單片機(jī)為被動(dòng)方式，因單片機(jī)端不知道PC何時(shí)發(fā)數(shù)據(jù)，若單片機(jī)采用查詢(xún)方式接收，會(huì)產(chǎn)生接收不到PC數(shù)據(jù)而“死等”的現(xiàn)象。因此為了不影響單片機(jī)端的主程序運(yùn)行，單片機(jī)應(yīng)采用中斷方式接收；參考源碼：/中斷服務(wù)程序unsigned char Rxd_Data;/串口接收數(shù)據(jù)unsigned char Rxd_Over;/串口接收完成標(biāo)志/串口初始化函數(shù)9600bpsvoid Sbuf_Init(void) SCON=0x50; /10位方式/波特率設(shè)置PCON=0x00; /波特率不倍增 TMOD=(TMOD&0x0f)|0x20;/T1方式2 TH1=0xfd; /T1計(jì)數(shù)初值 TL1=0xfd;ES=1;EA=1;/串口中斷使能 TR1=1; /啟動(dòng)定時(shí)器 void UART_ISR(void) interrupt 4 if(RI)/接收產(chǎn)生的中斷RI=0;/清接收標(biāo)志Rxd_Data=SBUF; /接收數(shù)據(jù)Rxd_Over=1;/置Rxd_Over標(biāo)志 void main(void) Sbuf_Init(); /串口初始化while(1)if(Rxd_Over) /若接收完成/串口數(shù)據(jù)發(fā)送SBUF=a+1; /串口發(fā)送while(TI=0); /等待發(fā)送完成TI=0;/清發(fā)送標(biāo)志Rxd_Over=0; /清Rxd_Over標(biāo)志利用此程序可以判斷串口通信是否正常。串口通信失敗的原因有如下幾種情況：（1） 串口線(xiàn)未連接，用一根導(dǎo)線(xiàn)將串口線(xiàn)2，3腳短接，scomm32工具發(fā)送數(shù)據(jù)，根據(jù)能否接收數(shù)據(jù)判斷串口線(xiàn)連接是否正常；（2） 最小系統(tǒng)板硬件故障：借助示波器觀察單片機(jī)的串口接收與發(fā)送CMOS電平與RS232電平可排查硬件故障；（3） 軟件問(wèn)題。2、 類(lèi)Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)（1）上位機(jī)發(fā)送：字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)3字節(jié)4字節(jié)5字節(jié)6字節(jié)7字節(jié)80x010x030x02a數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)3CRC16_LCRC16_H上位機(jī)按如上8字節(jié)定長(zhǎng)方式發(fā)送數(shù)據(jù)a，采用CRC16檢驗(yàn)，CRC16檢驗(yàn)可采用查表法或即時(shí)計(jì)算法（已在CRC16.c與CRC16.h中提供，可直接調(diào)用），其中上位機(jī)的CRC16可采用提供的ModBus CRC校驗(yàn)碼計(jì)算程序工具先計(jì)算得到。（2）下位機(jī)接收后回送下位機(jī)中斷方式接收到8字節(jié)數(shù)據(jù)后進(jìn)行CRC計(jì)算并與接收的CRC16數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若一致則回應(yīng)：字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)3字節(jié)4字節(jié)5字節(jié)6字節(jié)7字節(jié)80x010x030x02a+1數(shù)據(jù)20（成功）CRC16_LCRC16_H若接收數(shù)據(jù)錯(cuò)誤則回應(yīng)字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)3字節(jié)4字節(jié)5字節(jié)6字節(jié)7字節(jié)80x010x030x02*數(shù)據(jù)20xff（失敗）CRC16_LCRC16_H校驗(yàn)可采用查表法或即時(shí)計(jì)算法得到。unsigned short int CRC16_S(unsigned char *buf,unsigned char length) /查表法unsigned short int CRC16_C(unsigned char *buf,unsigned char length) /即時(shí)計(jì)算法3.總體設(shè)計(jì)3.1硬件設(shè)計(jì)1.串口結(jié)構(gòu) TB8（Transmit Bit 8）在方式2、3中,將被發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位 （奇偶校驗(yàn)位等）；RB8（Receive Bit 8第9位） TI、RI發(fā)送/接收結(jié)束標(biāo)志位，軟件（手工）清零方式0:移位寄存器輸入輸出方式。數(shù)據(jù)通過(guò)RXD輸入輸出，TXD輸出移位脈沖CP。該方式下，收發(fā)數(shù)據(jù)為8位，低位在前。波特率固定（fosc12）。方式1：10位異步方式。10位1位起始位(0)+8位數(shù)據(jù)位+1位停止位(1)。其中起始位和停止位在發(fā)送時(shí)自動(dòng)插入。發(fā)送：SBUFa；發(fā)送條件：TI0，發(fā)送完TI1。接收：bSBUF；接收條件：SCON中的RENl；RI0；SM20或接收到的停止位為l。本次接收有效，將接收到的8位數(shù)據(jù)裝入SBUF中，并將停止位（1）裝入RB8中；否則放棄接收結(jié)果。發(fā)送與接收結(jié)束標(biāo)志必須手工清0：TI0；RI0；方式1的波特率可變，計(jì)算公式：Baud=2SMOD(T1的溢出率)32。方式2、3：相同：都是11位異步方式。11位1位起始位(0)+9位數(shù)據(jù)位+1位停止位(1)。其中第9位數(shù)據(jù)放在TB8、RB8中，發(fā)送前可通過(guò)軟件對(duì)TB8賦值（奇偶校驗(yàn)位等）。它們的操作過(guò)程完全一樣。不同：波特率可變否。方式2 Baud=2SMODfosc64；方式3 Baud=2SMOD(T1溢出率/32) 。發(fā)送：SBUFa；第9位數(shù)據(jù)(TB8)輸出之后，置位TI1。接收：bSBUF；接收前提：REN=1；接收到第9位數(shù)據(jù)后，如果同時(shí)滿(mǎn)足：(1)RI0；(2)SM20或接收到的第9位為1，則將已接收的數(shù)據(jù)裝入SBUF和RB8，并置位RI；如果條件不滿(mǎn)足，則接收無(wú)效。8051第9位可作為數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位、多機(jī)通信中的地址、數(shù)據(jù)標(biāo)志位等。（4）串行中斷原理執(zhí)行串口發(fā)送指令SBUF=a；通過(guò)TXD口發(fā)送串行數(shù)據(jù)，發(fā)送結(jié)束后CPU自動(dòng)產(chǎn)生發(fā)送結(jié)束標(biāo)志（TI=1）；此時(shí)若串行中斷使能，則程序立即停止當(dāng)前程序，跳轉(zhuǎn)置中斷號(hào)為4的串行口中斷入口地址（0x0023），執(zhí)行中斷服務(wù)程序void UART_ISR(void) interrupt 4 ,CPU不具有自動(dòng)清零功能；同樣，若串口在RXD引腳接收到數(shù)據(jù)，硬件自動(dòng)產(chǎn)生接收結(jié)束標(biāo)志（RI=1），若此時(shí)若串行中斷使能（ES=1，EA=1），則程序立即停止當(dāng)前程序，跳轉(zhuǎn)置中斷號(hào)為4的串行口中斷入口地址（0x0023），執(zhí)行中斷服務(wù)程序void UART_ISR(void) interrupt 4 ,CPU不具有自動(dòng)清零功能，可通過(guò)b=SBUF；指令取出暫存在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)。因?yàn)榻邮张c發(fā)送結(jié)束都能進(jìn)入同一中斷，因此在不具有自動(dòng)清標(biāo)志功能，需加判斷標(biāo)志語(yǔ)句。4.串口操作步驟使用串口前，應(yīng)對(duì)它進(jìn)行初始化。設(shè)置串行口工作方式控制（SCON）；設(shè)置串口通信波特率：T1(TMOD、TH1、TL1、ET1、EA、TR1 、PCON)；串口中斷使能（ES、EA）。具體步驟如下：（1）設(shè)置串行口工作方式控制（SCON）如11位波特率可變的異步通信方式：SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISCON=0xd0;()(2)借助T1初使化通信波特率(TMOD)PCONSMOD-87HTMODGATEC/T#M1M0GATEC/T#M1M089HBaud=2SMOD(T1溢出率/32) 令SMOD=0，則9600=1/(n*12/fosc*32) ，若fosc11.0592則n=3T1：采用方式2（8位自動(dòng)載入）即：PCON=0x00; TMOD=(TMOD&0x0f)|0x20; TH1=0xfd;TL1=0xfd;TR1=1;3.2軟件設(shè)計(jì)源程序：#include reg51.h#includecrc16.hextern unsigned short int CRC16_S(unsigned char *buf,unsigned char length);extern unsigned short int CRC16_C(unsigned char *buf,unsigned char length);unsigned char Rxd_buf8,Txd_buf8;/中斷服務(wù)程序/unsigned char Rxd_Data;/串口接收數(shù)據(jù)unsigned char Rxd_Over;/串口接收完成標(biāo)志/串口初始化函數(shù)9600bpsvoid Sbuf_Init(void) SCON=0x50; /10位方式/波特率設(shè)置PCON=0x00; /波特率不倍增 TMOD=(TMOD&0x0f)|0x20;/T1方式2 TH1=0xfd; /T1計(jì)數(shù)初值 TL1=0xfd;ES=1;EA=1;/串口中斷使能 TR1=1; /啟動(dòng)定時(shí)器 void UART_ISR(void) interrupt 4 static unsigned char count=0;static unsigned char pre_data=0,mid_data=0,now_data;if(RI)/接收產(chǎn)生的中斷RI=0;/清接收標(biāo)志now_data=SBUF;if(pre_data=0x01&mid_data=0x03&now_data=0x02)Rxd_buf0=0x01;Rxd_buf1=0x03;Rxd_buf2=0x02;count=3;elseRxd_bufcount=now_data;count+;if(count=8)count=0;Rxd_Over=1;pre_data=mid_data;mid_data=now_data; void delay(unsigned int n)unsigned int i;for(i=0;in;i+);void main(void) unsigned char i;unsigned int crc_value;Sbuf_Init(); /串口初始化while(1)/串口數(shù)據(jù)發(fā)送if(Rxd_Over) /若接收完成crc_value=CRC16_S(Rxd_buf,6);Rxd_Over=0;if(crc_value%256=Rxd_buf6&crc_value/256=Rxd_buf7)/if(1)Txd_buf0=0x01;Txd_buf1=0x03;Txd_buf2=0x02;Txd_buf3=Rxd_buf3+1;Txd_buf4=0x00;Txd_buf5=0x00;crc_value=CRC16_S(Txd_buf,6);Txd_buf6=crc_value%256;Txd_buf7=crc_value/256;for(i=0;i8;i+)SBUF=Txd_bufi;while(TI=0) ;T1=0;delay(20);elseTxd_buf0=0x01;Txd_buf1=0x03;Txd_buf2=0x02;Txd_buf3=Rxd_buf3+1;Txd_buf4=0x00;Txd_buf5=0xff;crc_value=CRC16_S(Txd_buf,6);Txd_buf6=crc_value%256;Txd_buf7=crc_value/256;for(i=0;i8;i+)SBUF=Txd_bufi;while(TI=0) ;T1=0;delay(20);4.運(yùn)行結(jié)果 正確串口輸出 錯(cuò)誤的串口輸出5.結(jié)論 利用單片機(jī)進(jìn)行串口的連接，輸入與輸出。編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)加一功能，當(dāng)輸入錯(cuò)誤時(shí)，串口輸出FF，當(dāng)輸入正確時(shí)，輸出自動(dòng)加一，