單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信

單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信等級(jí)等級(jí):課程設(shè)計(jì)課程名稱單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)課題名稱單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)老師趙葵銀汪超等2016年03月25日單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信姓名專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師趙葵銀課程設(shè)計(jì)時(shí)間2016年03月14日-2016年03月25日（3、4周）教研室意見意見：同意審核人：汪超一、任務(wù)及要求本課題以MCS-51系列單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)MCS51單片機(jī)與PC機(jī)的雙向通信。（1）PC做接收且顯示屏幕顯示該值，也可由PC鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)；調(diào)試時(shí)可用虛擬終端或串口調(diào)試助手實(shí)現(xiàn)。P0口接8個(gè)發(fā)光二級(jí)管顯示PC鍵盤的狀態(tài)。（2）MCS51采用4*4鍵盤（0-F）；P2口可接8個(gè)發(fā)光二極管顯示4X4鍵盤對(duì)應(yīng)狀態(tài)。設(shè)計(jì)要求：（1）確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；（2）進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；（3）完成應(yīng)用程序設(shè)計(jì)；（4）應(yīng)用系統(tǒng)的硬件和軟件的調(diào)試。二、進(jìn)度安排第一周：周一：集中布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)和相關(guān)事宜，查資料確定系統(tǒng)總體方案。周二～周三：完成硬件設(shè)計(jì)和電路連接周四～周日：完成軟件設(shè)計(jì)第二周：周一～周三：程序調(diào)試周四～周五：設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫。周五進(jìn)行答辯和設(shè)計(jì)結(jié)果檢查。單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。三、參考資料單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。[1]王迎旭等.單片機(jī)原理及及應(yīng)用[M].2版.機(jī)械工業(yè)出版社，2012.[2]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].3版.清華大學(xué)出版社，2010.單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。[3]戴燦金.51單片機(jī)及其C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)開發(fā)實(shí)例[M].清華大學(xué)出版社，2010.單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。目錄第1章設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 11.1課程設(shè)計(jì)目的 11.2課程設(shè)計(jì)要求 1第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 22.1矩陣鍵盤的設(shè)計(jì)思路 22.2串行通信的設(shè)計(jì)思路 2第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 3第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 54.1雙工通信設(shè)計(jì) 54.2矩陣鍵盤設(shè)計(jì) 6第5章系統(tǒng)仿真及調(diào)試 7參考文獻(xiàn) 8附錄A電路仿真圖 9附錄B匯編程序 10單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。：設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.1課程設(shè)計(jì)目的本課題以MCS-51系列單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)MCS51單片機(jī)與PC機(jī)的雙向通信。讓學(xué)生學(xué)會(huì)使用Keil，Protuce這些軟件，加強(qiáng)自身軟件設(shè)計(jì)能力。1.2課程設(shè)計(jì)要求（1）PC做接收且顯示屏幕顯示該值，也可由PC鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)；調(diào)試時(shí)可用虛擬終端或串口調(diào)試助手實(shí)現(xiàn)。P0口接8個(gè)發(fā)光二級(jí)管顯示PC鍵盤的狀態(tài)。（2）MCS51采用4*4鍵盤（0-F）；P2口可接8個(gè)發(fā)光二極管顯示4X4鍵盤對(duì)應(yīng)狀態(tài)。（3）確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；（4）進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；（5）完成應(yīng)用程序設(shè)計(jì)；（6）應(yīng)用系統(tǒng)的硬件和軟件的調(diào)試。單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。：系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1矩陣鍵盤的設(shè)計(jì)思路根據(jù)課題的要求，可以由兩個(gè)方面來(lái)設(shè)計(jì)。一個(gè)是矩陣式鍵盤接口，由于采用的是4X4矩陣式鍵盤，這種鍵盤以M條I/O線組成行輸入口，以N條I/O線組成列輸入口，在行列線的每一個(gè)交點(diǎn)處設(shè)置一個(gè)按鍵，組成一個(gè)矩陣。根據(jù)任務(wù)要求，可由AT89C51芯片上的鍵盤（P1）發(fā)送數(shù)據(jù)（由P2顯示），所以用P1.0到P1.3組成輸入端口，用P1.4到P1.7組成輸出端口。并且采用常見的掃描法來(lái)判定有無(wú)鍵被按下以及被按鍵的位置。鍵處理的流程圖如圖2-1所示：開始開始鍵掃描鍵掃描NO有無(wú)鍵按下NO有無(wú)鍵按下Y去抖動(dòng)去抖動(dòng)鍵碼計(jì)算鍵碼計(jì)算鍵釋放鍵釋放JMP@A+DPTRJMP@A+DPTRA=NNHA=01HHA=00HA=NNHA=01HHA=00HNN#鍵盤處理程序....NN#鍵盤處理程序....01#鍵處理程序00#鍵處理程序圖2-12.2串行通信的設(shè)計(jì)思路MCS-51單片機(jī)具有一個(gè)可編程的全雙工串行I/O口，通過(guò)TXD和RXD與外界進(jìn)行通信，它可以做通用異步接收和發(fā)送器（UART），也可以做同步移位寄存器。單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。現(xiàn)在的PC機(jī)上均帶有RS-232接口，是在異步串行通信中應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線接口，適合于短距離通信，所以本次設(shè)計(jì)我們采用RS232接口，它使用的是RS-232邏輯電平，但是由于我們采用的是AT89C51芯片，其輸入輸出皆為TTL電平，因此PC機(jī)與單片機(jī)通信時(shí)必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。我們采用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。如圖2-2所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。RS-232接口PC機(jī)單片機(jī)RS-232接口PC機(jī)單片機(jī)MAX232電平轉(zhuǎn)換器圖2-2:系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1：RS232總線標(biāo)準(zhǔn)RS-232采用負(fù)邏輯，將-5V到-15V規(guī)定為邏輯1，+5V到+15V規(guī)定為邏輯0，最高傳輸速率為19.2Kbit/s,傳輸距離一般不超過(guò)15米。RS-232采用標(biāo)準(zhǔn)的DB-25連接器，也可采用DB-9連接器，在本次設(shè)計(jì)中我們采用了DB-9連接器，其引腳功能如下表3-1.1，模型如圖3-1.2：表3-1.1：引腳編號(hào)123456789功能符號(hào)DCDRXDTXDDTRGNDDSRRTSCTSRI功能說(shuō)明數(shù)據(jù)載波檢測(cè)接收數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒信號(hào)地?cái)?shù)據(jù)通信建立就緒請(qǐng)求發(fā)送允許發(fā)送振鈴指示圖3-1.2單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。3.2：MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片是美信（MAXIM）公司生產(chǎn)的具有兩路接收器和驅(qū)動(dòng)器的IC芯片，其內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以將輸入的+5V電壓變成RS-232輸出電平需要的+/-12V電壓。在其內(nèi)部也可以完成TTL信號(hào)電平和RS-232信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換。所以，采用此芯片實(shí)現(xiàn)接口電路只需單一的+5V電源就可以。MAX232芯片組成框圖如圖3-2.1所示。MAX232引腳如圖3-2.2所示，其管腳1-6用于電源電壓轉(zhuǎn)換，只要在其內(nèi)部接入響應(yīng)電解電容即可，管腳7-10和11-14組成兩組TTL信號(hào)電平與RS-232信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換電路，對(duì)應(yīng)管腳可以直接與單片機(jī)串行口的TTL電平引腳和RS-232引腳相連接。圖3-2.1圖3-2.2單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。：系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1：雙工通信原理：AT89C51串行口主要由2個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器（SBUF)，發(fā)送控制器，接收控制器，發(fā)送端口，接收端口等組成。串行口的工作方式和波特率由專用寄存器SCON和PCON控制。本次設(shè)計(jì)我們采用了工作方式1，波特率為2400，以便實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的異步通信。發(fā)送時(shí)，只需要執(zhí)行一條“MOVA,SBUF”指令，就啟動(dòng)了發(fā)送功能，累加器A中的數(shù)據(jù)就會(huì)按事先設(shè)置的方式和波特率從TXD端口串行輸出。一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，則發(fā)送中斷標(biāo)志T1=1，串行口向CPU請(qǐng)求中斷。此時(shí)讓T1=0，就可以發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。接收時(shí)，讓SCON中的接收允許控制位REN=1，AT89C51就以16倍波特率的速率檢測(cè)RXD上的信號(hào)，檢測(cè)時(shí)采取3中取二的原則，即當(dāng)聯(lián)系檢測(cè)3次RXD，出現(xiàn)2次以上0到1的負(fù)跳變時(shí)，就啟動(dòng)控制器接收數(shù)據(jù)，一幀數(shù)據(jù)接收完畢，接收中斷標(biāo)志位R1=1，串行口向CPU請(qǐng)求中斷。此時(shí)需要執(zhí)行一條“MOVA,SBUF”指令，就可以將數(shù)據(jù)讀入累加器中。有關(guān)雙工通信的匯編程序如下：ORG00HJMPSTARTSTART:MOVSP,#60H;設(shè)置堆棧MOVSCON,#50H;UART工作在方式1，SM1=1,REN=1MOVTMOD,#20H;T1工作在方式2MOVTH1,#0F3H;波特率為2400MOVTL1,#0F3HSETBTR1;啟動(dòng)T1SCAN0:MOVR3,#0F7H;行掃描初值SCAN:JBRI,UART;檢測(cè)SCON的RI是否為1？是則表示收到MOVR1,#00H;TABLE取碼指針SCAN1:MOVA,R3;掃描輸出MOVP1,AMOVA,P1MOVR4,ASETBCMOVR5,#04H;4列單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。UART:MOVA,SBUF;將SBUF的值載入ACC單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。CPLA;顯示至P0MOVP0,ACLRRI;清除RI=0JMPSCAN4.2：有關(guān)矩陣鍵盤的匯編程序如下：L1:RLCA;檢測(cè)有按鍵否？JNCKEYININCR1;指針碼加1DJNZR5,L1MOVA,R3;掃描下一行SETBCRRCAMOVR3,AJCSCAN1;4行是否掃描完畢JMPSCAN0KEYIN:MOVR7,#10;消除抖動(dòng)D2:MOVR6,#248DJNZR6,$DJNZR7,D2D3:MOVA,P1;按鍵放開否？XRLA,R4JZD3MOVA,R1;至TABLE取碼MOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRMOVSBUF,A;載入SBUF發(fā)送出去CPLAMOVP2,AJMPSCAN0TABLE:DB01H,02H,03H,04HDB05H,06H,07H,08HDB09H,0AH,0BH,0CHDB0DH,0EH,0FH,00H單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。END單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。第五章：系統(tǒng)仿真及調(diào)試本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的仿真平臺(tái)選擇了Protuce,整個(gè)系統(tǒng)由芯片AT89C51，虛擬終端，16個(gè)發(fā)光二極管，4X4鍵盤，RS-232,MAX232芯片構(gòu)成。如圖5-1所示系統(tǒng)初始化狀態(tài)：圖5-1如圖5-2所示，按下矩陣鍵盤數(shù)字7后：圖5-2單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。如圖5-3所示，在虛擬終端上輸入字母A：圖5-3參考文獻(xiàn)[1]王迎旭等.單片機(jī)原理及及應(yīng)用[M].2版.機(jī)械工業(yè)出版社，2012。[2]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].3版.清華大學(xué)出版社，2010。單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第12頁(yè)。[3]戴燦金.51單片機(jī)及其C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)開發(fā)實(shí)例[M].清華大學(xué)出版社，2010。單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第12頁(yè)。附錄A：電路仿真圖單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第13頁(yè)。單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第13頁(yè)。附錄B:匯編程序ORG00HJMPSTARTSTART:MOVSP,#60H;設(shè)置堆棧MOVSCON,#50H;UART工作在方式1，SM1=1,REN=1MOVTMOD,#20H;T1工作在方式2MOVTH1,#0F3H;波特率為2400MOVTL1,#0F3HSETBTR1;啟動(dòng)T1SCAN0:MOVR3,#0F7H;行掃描初值SCAN:JBRI,UART;檢測(cè)SCON的RI是否為1？是則表示收到MOVR1,#00H;TABLE取碼指針SCAN1:MOVA,R3;掃描輸出MOVP1,AMOVA,P1MOVR4,ASETBCMOVR5,#04H;4列L1:RLCA;檢測(cè)有按鍵否？JNCKEYININCR1;指針碼加1DJNZR5,L1MOVA,R3;掃描下一行SETBCRRCAMOVR3,AJCSCAN1;4行是否掃描完畢JMPSCAN0KEYIN:MOVR7,#10;消除抖動(dòng)D2:MOVR6,#248DJNZR6,$DJNZR7,D2D3:MOVA,P1;按鍵放開否？XRLA,R4JZD3MOVA,R1;至TABLE取碼MOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRMOVSBUF,A;載入SBUF發(fā)送出去CPLAMOVP2,AJMPSCAN0單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第14頁(yè)。UART:MOVA,SBUF;將SBUF的值載入ACC單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)與PC機(jī)雙工通信全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第1