簡易終端數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)的設(shè)計課件

設(shè)計以PC為上位機、單片機為終端下位機的簡易終端數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)，圖為其結(jié)構(gòu)框圖，單片機、按鍵與LCD1602組成下位機系統(tǒng)。按下“上傳”按鍵，下位機數(shù)據(jù)開始上傳，LCD1602與PC端顯示上傳數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)上傳完成，PC發(fā)送應(yīng)答信號至下位機，下位機接收到該信號后，通過LCD1602顯示“Finish”指示上傳完成。項目說明

項目十簡易終端數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)一單片機與PC的通信電路設(shè)計任務(wù)二簡易終端數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)的軟件設(shè)計項目內(nèi)容

任務(wù)要求知識儲備：單片機與PC通信任務(wù)實施任務(wù)要求知識儲備：任務(wù)實施串口調(diào)試助手虛擬串口任務(wù)一任務(wù)要求

設(shè)計單片機與按鍵及LCD1602的接口電路，設(shè)計單片機與PC的通信電路。能力目標：能設(shè)計單片機與PC的通信電路。知識目標：了解TTL信號、RS-232信號和RS-485信號的定義；熟悉RS-232C總線標準；熟悉RS-232C及RS-485總線接口電路的設(shè)計方法。一、PC與單片機的通信任務(wù)一知識儲備—PC與單片機的通信需要處理較復雜數(shù)據(jù)或要對采集的多個數(shù)據(jù)進行綜合處理以及需要進行集散控制時，單片機的算術(shù)運算和邏輯運算能力都顯得不足，可將單片機采集的數(shù)據(jù)通過串口傳送給PC，由PC高級語言或數(shù)據(jù)庫語言對數(shù)據(jù)進行處理，或者實現(xiàn)PC對遠端單片機的控制。PC與單片機通信時，單片機可選擇串行通信方式1、串行通信方式2、串行通信方式3中的一種。單片機中的數(shù)據(jù)信號電平都是TTL電平，只適用于通信距離很短的場合，遠距離傳輸，會導致信號衰減和畸變。因此，在實現(xiàn)PC與單片機之間通信或單片機與單片機之間遠距離通信時，通常采用標準串行總線通信接口，如RS-232C接口、RS-422接口、RS-423接口、RS-485接口等。RS-232C是在異步串行通信中應(yīng)用最廣的總線標準。二、RS-232CRS-232C是串行通信的總線標準，該總線標準定義了25條信號線，使用25個引腳的連接器。RS-232C標準中許多信號是為通信業(yè)務(wù)或信息控制而定義的，在計算機串行通信中主要使用了如下4類共9種信號。任務(wù)一知識儲備—PC與單片機的通信（1）數(shù)據(jù)傳送信號：發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD）、接收數(shù)據(jù)（RXD）。（2）調(diào)制解調(diào)器控制信號：請求發(fā)送（RTS）、清除發(fā)送（CTS）、數(shù)據(jù)準備好（DSR）、數(shù)據(jù)終端準備就緒（DTR）。（3）定位信號：接收時鐘（RXC）、發(fā)送時鐘（TXC）。（4）信號地GND。計算機串行通信中采用如圖所示的9針D形串口連接器（CONN-9）進行連接。2.1減速驅(qū)動橋認知123456學習導航7情境導入學習小結(jié)實踐技能拓展閱讀理論知識學習目標自主學習

小王在新能源汽車某4S店工作，今天接了一輛比亞迪E5純電動汽車，該車行駛中伴隨不同車速，從底盤前部傳來異響聲，師傅告訴小王需要檢查減速驅(qū)動橋，你知道什么是純電動汽車的減速驅(qū)動橋嗎？自主學習情境導入學習目標理論知識拓展閱讀實踐技能學習小結(jié)

2.1減速驅(qū)動橋認知1．能通過與客戶交流、查閱相關(guān)維修技術(shù)資料等方式獲取車輛信息。2．能根據(jù)故障現(xiàn)象選擇合適的維修手冊。3．能正確認知減速驅(qū)動橋。4.能對減速驅(qū)動橋潤滑油進行更換。自主學習情境導入學習目標理論知識拓展閱讀實踐技能學習小結(jié)

2.1減速驅(qū)動橋認知2.1.1電動汽車減速器概述自主學習情境導入學習目標理論知識拓展閱讀實踐技能學習小結(jié)

2.1減速驅(qū)動橋認知2.1.2北汽EF126B02減速器介紹2.1.3北汽EF126B02減速器結(jié)構(gòu)

2.1.4北汽EF126B02減速器與驅(qū)動電機的裝配連接

2.1.5比亞迪E5純電動汽車減速器介紹自主學習情境導入學習目標理論知識拓展閱讀實踐技能學習小結(jié)

學習單元2.1減速驅(qū)動橋認知

2.1.6比亞迪E5純電動汽車減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.1.7比亞迪E5純電動汽車減速器裝配連接2.1.1電動汽車減速器概述

以特斯拉和日產(chǎn)聆風為例的一些主流純電動汽車并沒有搭載一臺傳統(tǒng)變速器，而是單純搭載一組減速器，并不提供換擋功能。對于純電動汽車，電機從0轉(zhuǎn)速開始就能全扭矩輸出，沒有怠速問題困擾，初始扭矩比內(nèi)燃機大。對于純電動汽車不存在起步問題，就不需要搭配“大齒比減速器”。對于內(nèi)燃機車而言，“高檔位小齒比”通常是車輛高速運行時使用，可降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速，一方面可以使發(fā)動機偏向經(jīng)濟轉(zhuǎn)速運行可以節(jié)油，另一方面可以降低噪音。對于電動車來說，不同轉(zhuǎn)速下電能轉(zhuǎn)化為機械能效率區(qū)別并不大，電機噪音也遠小于內(nèi)燃機，不必刻意壓低電動機轉(zhuǎn)速。

學習單元2.1減速驅(qū)動橋認知2.1.1電動汽車減速器概述

學習單元2.1減速驅(qū)動橋認知這兩方面原因使電機既不需要大齒比變速，也不需要小齒比變速，電動車只需要配一個齒比中等的減速器就可以了。特斯拉只單獨配了一個齒比為9.73的減速器，日產(chǎn)聆風的減速器齒比為8.19。從實際結(jié)果來看，這個中等大小齒比的減速器可以滿足電動車起步和加速的動力需求，電動機本身高轉(zhuǎn)速運行也可以使整車跑出高速度。電機外特性曲線如圖所示。電機外特性曲線學習單元2.1減速驅(qū)動橋認知

學習單元2.1減速驅(qū)動橋認知

北汽EV160車型中，型號為C33DB的驅(qū)動電機搭載的減速器總成型號為EF126B02，由中國長安汽車集團股份有限公司重慶青山變速器分公司生產(chǎn)，主要功能是將整車驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速降低、扭矩升高，以實現(xiàn)整車對驅(qū)動電機的扭矩、轉(zhuǎn)速要求。EF126B02減速器總成是一款前置前驅(qū)減速器，采用左右分箱、兩級傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計。具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊的特點：采用前進擋和倒擋共用結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，整車倒擋通過電機反轉(zhuǎn)實現(xiàn)。其技術(shù)參數(shù)如表所示。EF126B02減速器技術(shù)參數(shù)三、RS-232C接口電路由于RS-232C信號電平與8051單片機信號電平不一致，因此必須進行信號電平轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)這種電平轉(zhuǎn)換的電路稱為RS-232C接口電路。任務(wù)一知識儲備—PC與單片機的通信任務(wù)一知識儲備—PC與單片機的通信一臺PC與多個單片機間的串行通信電路如圖所示。這種通信系統(tǒng)一般為主從結(jié)構(gòu)，PC為主機，單片機為從機。主從機間的信號電平轉(zhuǎn)換由MAX232芯片實現(xiàn)。RS-232C接口不足之處：（1）接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片；（2）傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率最大為20kbit/s；（3）共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾；（4）傳輸距離有限，實際最大傳輸距離為15m左右。任務(wù)一知識儲備—PC與單片機的通信任務(wù)一知識儲備—PC與單片機的通信四、RS-485/422接口每個信號都采用雙絞線傳送，兩根線間的電壓差用于表示數(shù)字信號。邏輯“1”以兩根線間的電壓差為2～6V表示，邏輯“0”以兩根線間的電壓差為-6～-2V表示。RS-422與RS-485采用相同的通信協(xié)議。RS-422通常作為RS-232通信的擴展，它采用兩對雙絞線，數(shù)據(jù)可以同時雙向傳送（全雙工）。RS-485則采用一對雙絞線，輸入和輸出不能同時進行（半雙工）。RS-485/422接口允許通信距離達到1.2km；采用合適的電壓可達到10Mbit/s的傳輸速率；RS-485總線標準以差分平衡方式傳輸信號，具有很強的抗共模干擾能力；接口信號電平比RS-232C降低了，不容易損壞接口電路芯片。RS-485總線標準可采用MAX485芯片實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。MAX485芯片的引腳排列及與單片機的連接如圖所示。MAX485輸入信號和輸出信號不能同時進行，其發(fā)送和接收功能的轉(zhuǎn)換是由芯片的RE端和DE端控制的。RE=0時，允許接收；RE=1時，接收端R呈高阻狀態(tài)。DE=1時，允許發(fā)送；DE=0時，發(fā)送端A和B呈高阻狀態(tài)。在單片機系統(tǒng)中常把RE端和DE端接在一起用單片機的一個I/O線控制收發(fā)。任務(wù)一知識儲備—PC與單片機的通信任務(wù)一任務(wù)實施

1.源程序設(shè)計單片機與PC的通信距離小于30m，單片機與PC之間的通信采用RS-232C總線標準，使用MAX232芯片實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。2.硬件電路設(shè)計設(shè)計簡易終端數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)電路圖，其參考電路如圖所示，參考電路中元器件列表如表所示。任務(wù)一任務(wù)實施

數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)參考電路任務(wù)二任務(wù)要求

編寫簡易終端數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)的控制程序，實現(xiàn)：按下“上傳”按鍵，數(shù)據(jù)“Dataupload”開始上傳，LCD1602首行居中顯示“Dataupload”，PC機端接收到該數(shù)據(jù)后顯示該數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)上傳完成，PC機發(fā)送應(yīng)答信號“ack”至單片機，單片機接收到該信號后，通過LCD1602第二行居中顯示“Finish”指示上傳完成。能力目標：能設(shè)計單片機與PC機通信程序。知識目標：熟悉串口調(diào)試助手與虛擬串口軟件的使用方法。一、串口調(diào)試助手任務(wù)二知識儲備—串口調(diào)試助手接收字符數(shù)據(jù)窗口發(fā)送字符數(shù)據(jù)窗口狀態(tài)顯示欄一種串口調(diào)試軟件，可向串口發(fā)送數(shù)據(jù)，也可接收串口數(shù)據(jù)。二、串口調(diào)試助手的使用方法1.設(shè)置波特率，要保證上位機與下位機波特率一致，否則無法正常收發(fā)數(shù)據(jù)，波特率默認值為9600。2.根據(jù)傳輸協(xié)議，設(shè)置數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位，這三項也需要與下位機端設(shè)置保持一致，默認設(shè)置為：8、None、1。3.連接好硬件后，選擇通信使用的串口，對應(yīng)計算機上的物理串口。4.設(shè)置數(shù)據(jù)收發(fā)模式，接收區(qū)選擇“自動清空”，發(fā)送區(qū)選擇“手動發(fā)送”。5.在發(fā)送字符數(shù)據(jù)窗口輸入待發(fā)字符，點擊“手動發(fā)送”，即可發(fā)送字符。6.狀態(tài)顯示欄中，TX項顯示發(fā)送字符位數(shù)。任務(wù)二知識儲備—串口調(diào)試助手一、虛擬串口軟件VSPD在進行串口仿真調(diào)試時，可采用虛擬串口軟件來虛擬PC串口，虛擬串口支持所有的設(shè)置和信號線。任務(wù)二知識儲備—虛擬串口軟件VSPD本機物理串口添加的虛擬串口成對出現(xiàn)從本機物理串口號的下一個號碼開始編號二、虛擬串口軟件VSPD的使用方法任務(wù)二知識儲備—虛擬串口軟件VSPD添加的虛擬串口1.添加虛擬串口藍線表示二者已連接，可互相收發(fā)數(shù)據(jù)任務(wù)二知識儲備—虛擬串口軟件VSPD添加的虛擬串口2.在PC設(shè)備管理器中查看添加虛擬串口COM1與COM2任務(wù)二知識儲備—虛擬串口軟件VSPD處于關(guān)閉狀態(tài)3.查看虛擬串口COM1與COM2狀態(tài)任務(wù)二知識儲備—虛擬串口軟件VSPD4.通過兩個串口調(diào)試助手測試虛擬串口COM1和COM2（1）打開兩個串口調(diào)試助手，分別記為1#串口調(diào)試助手與2#串口調(diào)試助手，將1#串口調(diào)試助手與2#串口調(diào)試助手的串口分別配置為虛擬串口COM1與COM2。（2）使兩個串口調(diào)試助手的波特率與數(shù)據(jù)格式配置一致。（3）使用1#串口調(diào)試助手發(fā)送字符“data”，在2#串口調(diào)試助手接收區(qū)顯示字符“data”。任務(wù)二知識儲備—虛擬串口軟件VSPD虛擬串口COM1與COM2通信測試狀態(tài)發(fā)送4字節(jié)接收4字節(jié)任務(wù)二任務(wù)實施

1.確定設(shè)計方案通過COMPIM組件實現(xiàn)單片機與計算機的通信。對COMPIM組件進行如下設(shè)置。任務(wù)二任務(wù)實施

使用虛擬串口軟件VSPD虛擬串口COM1與COM2（若本計算機無串口），COMPIM組件的通信串口設(shè)置為COM1，串口調(diào)試助手的通信串口設(shè)置為COM2。終端數(shù)據(jù)上傳路徑為：單片機的TXD引腳→COMPIM組件的TX引腳→COM1→COM2→串口調(diào)試助手。上位機發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)路徑為：串口調(diào)試助手→COM2→COM1→COMPIM組件的RX引腳→單片機的RXD引腳。任務(wù)二任務(wù)實施

2.硬件電路設(shè)計設(shè)計簡易終端數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)仿真電路圖，仿真時可使用虛擬終端顯示串口調(diào)試助手發(fā)送至單片機的數(shù)據(jù)。參考電路圖如圖所示，RS-232接口模型關(guān)鍵字為COMPIM。任務(wù)二任務(wù)實施

3.串口配置使用虛擬串口軟件VSPD虛擬一對串口COM1與COM2（若本計算機無串口）為RS-232接口模型COMPIM組件配置串口COM1為串口調(diào)試助手配置串口COM2。4.源程序設(shè)計掃描教材中二維碼可獲取本任務(wù)參考源程序。任務(wù)二任務(wù)實施

5.仿真分析（1）按下“上傳”按鍵，數(shù)據(jù)“Dataupload”上傳，下位機LCD1602首行居中顯示上傳數(shù)據(jù)（見圖1），上位機接收到該數(shù)據(jù)后顯示該數(shù)據(jù)（見圖2），圖2中狀態(tài)欄中的RX后面的數(shù)據(jù)為11