單片機與pc機軟件開發(fā)

1、單片機與 pc 機軟件開發(fā)1.1 設計內(nèi)容和要求(1) 課程設計內(nèi)容利用南京偉福公司的LAB8000來開發(fā)單片機與PC機串行通訊系統(tǒng)，實現(xiàn)單片機與PC機的通訊。要求實現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)功能。具體要求內(nèi)容如下:通過LAB8000的小鍵盤選擇功能; 功能1接受PC機發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將其回發(fā)給 PC機； 功能2:從LAB8000的小鍵盤輸入數(shù)據(jù)，發(fā)送給 PC機。(2) 課程設計要求:認真完成課程設計任務； 通過老師現(xiàn)場驗收； 交出完整的課程設計報告。1.2 課程題目分析題目背景:串行口在計算機中有重要的作用，MCS51 單片機內(nèi)部有一個功能強的全雙工的異步通信串行口，就是指雙機之間的串行接收、發(fā)送數(shù)據(jù)可同時進

2、行。要傳送的串行數(shù)據(jù)在發(fā)方是以數(shù)據(jù)幀形式一幀一幀地發(fā)送，通過傳輸線由收方一幀一幀地接收。本次課設要求完成從PC機發(fā)送數(shù)據(jù)，將其傳入單片機，并 將其發(fā)回給PC機。然后再從LAB8000的小鍵盤輸入數(shù)據(jù)，將其發(fā)送給PC機。本次課程設計由于要完成功能的選擇， 所以要用鍵盤掃描程序。通過鍵盤掃描程序來判斷按下來的是哪一個按鍵，實現(xiàn)功能選擇。當掃描到用戶按LAB8000上面的小鍵盤1時，實現(xiàn)功能1的選擇，這時候從PC機的鍵盤輸入數(shù)據(jù)，就可以使之發(fā)送出去，傳送到單片機然后后傳回 PC機，這里面需要一個SBUF緩沖區(qū)來緩沖存儲數(shù)據(jù)，當把數(shù)據(jù)往單片機里面發(fā)送時，數(shù)據(jù)需要先發(fā)送到SBUFS沖區(qū)里 面，然后再往單

3、片機里面發(fā)送，當單片機往PC機發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)也需要先送到SBUF里面，然后在往外發(fā)送，當掃描到輸入的值是1時，結(jié)束功能1,停止發(fā)送。當掃描到用戶按LAB8000上面的按鍵2時，通過鍵盤掃描程序進入功能 2,功能二要求從LAb8000小鍵盤輸入數(shù)據(jù)，然后傳給 PC機。當掃描到按NEXT鍵時，停止發(fā)送。要實現(xiàn)單片機與PC機的串行通信，要用到MAX232來實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。串行通 信時選擇串行口工作在方式一，定時器工作時選擇工作在方式二。經(jīng)過計算，設 置通信時的波特率為 4800bits/s ，將 4800bits/s 往回帶入公式，計算出誤差小 于 <7% ，所以可以選擇這種工作模式。1.4

4、方案設計設計鍵盤掃描函數(shù)和按鍵檢測函數(shù)，通過MCS-51芯片，實現(xiàn)鍵盤掃描，通過小鍵盤設置17個鍵位選擇鍵(4*4+NEXT®),再輸入時在數(shù)碼管上面顯示1, 進入功能一：接收PC機發(fā)送的數(shù)據(jù)并將其發(fā)回給 PC機，在輸入2時，在數(shù)碼管上面顯示數(shù)值2,然后從小鍵盤輸入數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機。1.4.1小鍵盤選擇功能小鍵盤選擇功能：首先設置定時器及波特率，然后在設計鍵盤掃描函數(shù)和按鍵檢測函數(shù)，使之能實現(xiàn)小鍵盤的選擇功能。 輸入不同的數(shù)實現(xiàn)調(diào)用不同的函數(shù)， 從而實現(xiàn)不同的功能。1.4.2功能 1，PC 機發(fā)送模塊功能1:設計PC發(fā)送函數(shù)，此功能還需要有串行口中斷函數(shù)。目的是實現(xiàn)單 片機可以接收P

5、C機發(fā)送的數(shù)據(jù)，并且將其發(fā)送給 PC機。設置一個返回鍵，讓按鍵1 實現(xiàn)返回小鍵盤選擇功能，可以重新選擇功能 1 還是功能 2。1.4.3 功能 2，單片機發(fā)送模塊功能 2：設計小鍵盤發(fā)送程序，需要調(diào)用鍵盤掃描函數(shù)和按鍵檢測函數(shù)，若 有鍵按下，將鍵值發(fā)送到數(shù)碼管上，并將其轉(zhuǎn)化為ascii碼發(fā)回PC機。同樣設置 一個返回鍵，設置小鍵盤右下角的“ NEXT時返回小鍵盤的功能選擇，使函數(shù)能 夠循環(huán)使用。1.5 方案論證從實際應用的角度，可以任意選擇事先設計好的 3 種狀態(tài)，當選擇完一種狀 態(tài)時（除 0），它可以無限的按照這種方案循環(huán)的運行下去，在此過程中，用戶可 以選擇退出這種工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)對當前

6、進行狀態(tài)的控制，即可以令程序重新 開始。當輸入 0時，結(jié)束。在整個串行口輸入過程中可隨時做出不同的輸入方式，對輸入數(shù)據(jù)的工作狀態(tài)進行控制。2 總體設計方案2.1 實現(xiàn)方法開始運行程序時，數(shù)碼管初始化顯示 6個數(shù)字 0，然后選擇一種模式（1 和2）， 若輸入的數(shù)不是“ 1”或“ 2” ,只在LED登上顯示該數(shù)，等待重新輸入一個工作狀態(tài)，此處在掃描鍵盤并按鍵檢測后需要將掃描到斷碼發(fā)送到登上。在選擇“ 1”，即要實現(xiàn)功能1,則調(diào)用PC機發(fā)送函數(shù)，用串行口中斷函數(shù)來保存斷點（防止計數(shù)器溢出）。使之能實現(xiàn)接收PC機發(fā)送的數(shù)據(jù)后，在將其回 發(fā)給PC機。設置一全局變量flag，當用戶按鍵1時，flag置1，

7、使之跳出while 死循環(huán)，從而達到返回小鍵盤，重新選擇功能若選擇“ 2”，即要實現(xiàn)功能 2，須調(diào)用小鍵盤掃描函數(shù)，將數(shù)據(jù)顯示到數(shù)碼 管上，同時然后將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成acsii碼的形式通過串行口發(fā)送到 PC機上。當從小鍵盤按鍵NEXT時，返回初始狀態(tài)，可以進行功能 1和2的重新選擇。2.2 設計思路本課設主要分 3 個模塊，第一個模塊是主程序中的鍵盤掃描，通過鍵盤掃 描程序來獲取從小鍵盤輸入的鍵值， 此次課設里面用到的鍵盤的按鍵主要有三個， 一個是0'，一個是1'，另一個是2'。當輸入0'時，結(jié)束。當輸入的是1' 時，進入第二個功能模塊，由PC機發(fā)送數(shù)據(jù)，將

8、數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機，然互在傳給PC機。當輸入數(shù)值 2時，進入第二個模塊，將數(shù)據(jù)由單片機小鍵盤輸入，發(fā)送給PC機。模塊調(diào)用圖如下頁圖2.1所示2.3設計環(huán)境圖2.1模塊調(diào)用硬件環(huán)境：偉福LAB8000 ;軟件環(huán)境：Kei卩vision3詳細設計3.1電路設計單片機內(nèi)部的總體電路圖如圖3.1所示,15ZAnBVL<T2¥49.*JIt" w傀胃聲U'PICB RILED Ut-111衆(zhòng)CP11事館 MiltnIrWCiW：血滬皤.J.;n XT3=1:41圖3.1 8051單片機電路圖3.2軟件設計3.2.1主程序鍵盤掃描模塊該模塊的功能是用戶從小鍵盤輸入數(shù)據(jù)，以進

9、行功能選擇。將某一鍵按下，通過掃描鍵盤，向列掃描碼地址(0X8002H)逐列輸出低電平，然后從行碼地址(0X8001H)讀回。如果有鍵按下,則相應行的值應為低,如果無鍵按下，由于上拉的作用，行碼為高。這樣就可以通過輸出的列碼和讀取的行碼來判斷按下的是哪個 鍵。該模塊中鍵盤掃描的電路圖和鍵盤掃描電路如圖3.2和3.3所示.疔0_口匸曲cmx n4aAL jn-FIlk斗曲 1上_1,-1 ,U4 r¥<5La jQA9JIBVIP一.3 Krnf¥TiLA A A AAA A 號IA£»»|S趣4、AD-ur=T=4,厶buk AC* r*

10、汕 »X 心 I ADI3 L t一亞A盤旳習SiP卽sfsifwyBfparczfl 盯113ogwCiAJA甘 jgr二oCin±ran±15 <fYr'Tl 4 uKEY： KEYb« ：i KZYU tr>口3®<4n®®nnpwJ M；JL®ocn?I-XR2S1-3.BLJLiX0rx主函數(shù)模塊首先設置定時器及波特率的選擇，根據(jù)標志位k1的值選擇是PC模式發(fā)送數(shù)據(jù)還是小鍵盤模式發(fā)送數(shù)據(jù)，并根據(jù)功能選擇模塊中對各模式的信息 的進行相應的初始設置。通過小鍵盤選擇功能控制數(shù)據(jù)的輸出方

11、式，還能接受新 的鍵值來執(zhí)行相應的功能。讀取的鍵值要先判斷是否是無效鍵，是無效鍵要執(zhí)行死循環(huán)程序，按下“ T或“ 2”鍵才能繼續(xù)顯示。如下頁圖3.4所示322功能1模塊該模塊的功能是通過鍵盤掃描程序的按鍵選擇選擇功能1 (串口傳輸)，并且將數(shù)字顯示到數(shù)碼管上面。要實現(xiàn)單片機與PC機的串行通信，數(shù)碼管顯示電路圖如圖3.5所示o-_ 11' rt 譽* *睦十心 J頂2XX：J：:-丐a*a<H.»F 斗、P J i $ a440Q 氓XU fr J. . r T 缶呂8：MBs+<4tB WL z " p - Ui 母 acon"ifcGr-J齊

12、EGJi.2 門VWI T=.<J_/"1 J、. H 二 ：j *1 -J w| I7亠 rr li圖3.5數(shù)碼管顯示電路圖JTh i 世F -.n- IL aM' L-啟動功能1時開啟功能1模塊利用單片機的串行口，實現(xiàn)PC機的串行通訊。在定時器，調(diào)用串行中斷函數(shù)，通過 while(!flag)語句實現(xiàn)循環(huán)發(fā)送的功能,在串 行中斷子函數(shù)中先將PC機中輸入的內(nèi)容發(fā)送到單片機上,執(zhí)行while(!RI) 單片機將其內(nèi)容回發(fā)給PC機之前需要進行是否返回小鍵盤選擇功能的判定，通過if(temp=49)flag=1語句，判斷是否是數(shù)1的ASCII碼49,若是則將flag置1,達

13、 到跳出該循環(huán)的目的。如圖3.6所示。323功能2模塊本次課設實現(xiàn)單片機與 PC機之間的串行通信需要串口通信需要 用到MAX232芯片，由于標準的 MAX232電平很高，可以達到正負15V, 常用的TTL電平最高可以達到5V，所以需要MAX232芯片來進行轉(zhuǎn)換。將 P3.0 接 RXD引腳，P3.1 接 TXD引腳 MAX232芯片如下圖3.7所示，用MAX232接單片機與 如圖3.8所示PC機后的電路圖a未匚£f r aTl【X Rl CUTTl GLTKJ lCI +C'l-Cl -a -貯cvrR2 X12 INTZULTV-V.VCCGyoIOlF L6MM 21=R

14、XD 9 如 10 CS/ 2RS-232(tl¥轉(zhuǎn)換電路LjaRXD232 nFHFJJ ICuF.T1aQOO o圖3.7 MAX232芯片AT09C51111213151曰LJi理PI 0 P1 1 PI.2PI.3 PI 4PI 5 P1 6PI 7 R8TP3.0(RXD)_P3 1 n>!D)ALE(jfPROG) P3 2CrtNTO>PP 勺(/INTIJ P3 4(JO)P3 ep-i) P3 G(AM?) P3.TC/RD) XTAL2XTAL1 GNDvcc PDi 0(AC0> PD.ItACU P0.2CAC2) P0.3(AC3) PC

15、4(AC 4) POi 5(AC5) PCI eAce) PC 7(AC 7) /EACVPP)/PSEN P2.7(A1 5) P2 6(A14) P2.5(A1 打 P2 4(A12) P2.j(A1 1) P2 2(A10)P21(A9) PJ.IKAfl、HIN232-p±X2- 'I3Cl t V*C2+ C2-VccGINDT1outRlin RioutTiin1512犬S232亠 Connector弱 RTS JSr宵LGMD尺I廣T2out T2lri R2ir R2out圖3.8 MAX232連接后的電路圖功能2模塊實現(xiàn)小鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)的功能，需調(diào)用小鍵盤掃描

16、函數(shù)和按鍵檢測函 數(shù)，將小鍵盤輸入的數(shù)據(jù)發(fā)送到 LED燈上。啟動功能2時同功能1 一樣先啟動定時器工作，掃描小鍵盤使之能夠在小鍵盤輸入數(shù)據(jù)，對輸入的數(shù)據(jù)進行判定，若為返回鍵（NEXT）則跳出該函數(shù)重新進行小鍵盤選擇功能,使之能夠循環(huán)使用；若為基 本鍵，將掃描到的按鍵的鍵值通過查表的方式轉(zhuǎn)為 ASCII碼,好發(fā)送回PC機中。如圖3.9所示圖3.9功能2模塊流程圖4 調(diào)試4.1 調(diào)試過程主函數(shù)模塊中的鍵盤掃描開始不太會，所以在本次課程設計開始做的時候就 參照著實驗指導書進行了細致地系統(tǒng)地學習，深刻地了解了其工作原理，以便后 來理解代碼以及編寫代碼。功能1即PC機發(fā)送數(shù)據(jù)模塊進行編代碼時，由于平時學

17、習單片機時用的是匯 編語言編程，這次課程設計要求用 C語言進行編程，結(jié)合著實驗箱上的各器件和接線方法進行編程。因為以前實驗時候做過串口通信實驗，所以對這部分還是挺言。有時候調(diào)試的時候忘記連熟悉的，將以前寫的實驗原理匯編語言轉(zhuǎn)化為 C語蘭實驗箱的線，急的滿頭大汗，最后發(fā)現(xiàn)真是又高興又無奈。編寫代碼過程中還會存在一些小的語法錯誤， 通過 keil 軟件不斷進行調(diào)試的 過程中，根據(jù)其給出的錯誤提示，來進行檢查修改。4.2 調(diào)試結(jié)果根據(jù)此次課程設計題目的要求，在老師和同學的幫助下，經(jīng)過上述的各種調(diào)試過程，實現(xiàn)了課設上面的所有要求，可以在按鍵 1時數(shù)碼管顯示1,進行PC機發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送給單片機，單片機再

18、將數(shù)據(jù)發(fā)給 PC機。按鍵2時數(shù)碼管顯示2, 將小鍵盤輸入的數(shù)據(jù)發(fā)送給 PC機。但是由于課設簡單，孫老師讓增加一個界面，類似于串口大師的，經(jīng)過一天多的學習，只做完了對話框，沒有將之與單片機連 接到一起。參考文獻1張毅剛，劉杰.MCS-51單片機原理及應用MD .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社， 2008張義和.例說51單片機：C語言版MQ .北京：人民郵電出版社，201023段晨東，爨瑩 . 單片機原理及接口技術 M. 北京：清華大學出版社， 20084偉福Lab8000系列單片機仿真實驗系統(tǒng) 使用說明書MD .南京偉福實業(yè)有限公司， 20155 高峰 . 單片微型計算機原理與接口技術 M. 北京

19、：科學出版社， 2007錄（關鍵部分程序清單）#include <reg51.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned int xdata uchar xdata uchar xdata ucharkey led dat_at_ 0x8001;/ 定義鍵盤行地址_at_ 0x8002;/ 定義鍵盤列地址并定義段碼顯示所在列_at_ 0x8004;/ 定義段碼輸出地址uchar ascii=48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,0x41,0x42,0

20、x43,0x44,0x45,0x46; ucharledmap=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;uint k1;uchar flag;uchar temp;void pcsend();void keysend();int i,j,p;unsigned char testkey() led = 0;return (key&0x0f);/數(shù)碼管顯示函數(shù)uint getkey() uint k;/鍵盤掃描函數(shù)led=0xfb;switch(key)case 0x0e

21、:k=13;case 0x0d:k=12;case 0x0b:k=11;case 0x07:k=10; default:break;led=0xf7; switch(key) case 0x0e:k=14;case 0x0d:k=3;/掃描左數(shù)第四列while(testkey();return (k); while(testkey();return (k); while(testkey();return (k); while(testkey(); return (k);/掃描左數(shù)第三列while(testkey();return (k); while(testkey();return (k);

22、/下數(shù)第一行 /下數(shù)第二行 /下數(shù)第三行 /下數(shù)第四行case 0x0b:k=6; case 0x07:k=9; default:break; led=0xef; switch(key) case 0x0e:k=15; case 0x0d:k=2; case 0x0b:k=5; case 0x07:k=8;default:break; led=0xdf; switch(key) case 0x0e:k=0; case 0x0d:k=1; case 0x0b:k=4; case 0x07:k=7; default:break; led=0xfe; switch(key)case 0x0e: k=100; while(testkey();return(k);default: return( -1); break;while(testkey();return (k); while(testkey();return (k);/掃描左數(shù)第二列while(