單片機串口實驗

1、串口點陣顯示屏設(shè)計專業(yè)工程實踐報告單片機控制系統(tǒng)課程設(shè)計作品40%報告20%答辯20%平時20%總分100% 設(shè)計題目： 串口點陣顯示屏設(shè)計 班級學(xué)號： 機械121班(08030512115)學(xué)生姓名： 廖東平 目錄一、預(yù)備知識- 1 -二、課程設(shè)計題目：串口點陣顯示屏設(shè)計- 9-三、課程設(shè)計目的及基本要求- 9-四、設(shè)計內(nèi)容提要及說明- 9-4.1設(shè)計內(nèi)容- 9 -4.2設(shè)計說明- 9-五、原理圖及步進(jìn)電機原理- 10-5.1功能模塊電路原理圖-10 -5.28*8點陣顯示屏的工作原理- 11 -六、單片機各引腳定義- 11 -七、系統(tǒng)程序流程圖- 11 -八、系統(tǒng)源程序- 12 -九、課程

2、設(shè)計心得體會- 16 -十、參考文獻(xiàn)- 17-一、預(yù)備知識1.1 PLC串口通訊的原理 1.2 點陣顯示屏 1.3 51單片機原理1.3.1 51單片機I/O口的使用原理與設(shè)置1.3.2 51單片機最小系統(tǒng)的基本構(gòu)成1.3.3 51單片機產(chǎn)生波特率定時器的計算 1.3.4 串口的操作步驟1.1 PLC串口通訊的原理單片機PLC各型主機均內(nèi)建2個通信接口的標(biāo)準(zhǔn)配置，即一個RS232和一個RS485通信接口，其RS232接口主要用于上下載程序或用來與上位機、觸摸屏通信，而RS485接口主要用于組建使用RS485協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)通信控制，本次我們主要介紹RS232接口類型。RS232-C接口連接器一

3、般使用型號為DB-9的9芯插頭座，只需3條接口線，即發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)和信號地即可傳輸數(shù)據(jù)，其9個引腳的定義如圖1所示。腳位簡寫意義Pin1CD載波檢測Pin2RXD接收字符Pin3TXD傳送字符Pin4DTR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好Pin5GND地線Pin6DSR數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好Pin7RTS要求傳送Pin8CTS清楚傳送Pin9RI振鈴指示圖1RS232-C接口連接器定義在RS232的規(guī)范中，電壓值在+3V+15V（一般使用+6V）稱為0或ON。電壓在-3V-15V（一般使用-6V）稱為1或OFF；計算機上的RS232高電位約為9V，而低電位則約為-9V。RS232為全雙工工作模式，其信號的電壓是參考

4、地線而得到的，可以同時進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送和接收。在實際應(yīng)用中采用RS232接口，信號的傳輸距離可以達(dá)到15m。不過RS232只具有單站功能，即一對一通信。串行通信可分為兩種類型，一種是同步通信，另一種是異步通信。采用同步通信時，將所有字符組成一個組，這樣，字符可以一個接一個地傳輸，但是，在每組信息的開始要加上同步字符，在沒有信息要傳輸時，填上空字符，因為同步傳輸不允許有空隙。采用異步通信時，兩個字符之間的傳輸間隔是任意的，所以，每個字符的前后都要用一些數(shù)據(jù)位來作為分隔位。比較起來，在傳輸率相同時，同步通信方式下的信息有效率要比異步方式高，因為同步方式的非數(shù)據(jù)信息比例比較小。但是，從另一方面看，同步

5、方式要求進(jìn)行信息傳輸?shù)碾p方必須用同一個時鐘進(jìn)行協(xié)調(diào)，正是這個時鐘確定了同步串行傳輸過程中每一個信息位的位置。這樣一來，如果采用同步方式，那么，在傳輸數(shù)據(jù)的同時，還必須傳輸時鐘信號。而在異步方式下，接收方的時鐘頻率和發(fā)送方的時鐘頻率不必完全一樣，而只要比較相近，即不超過一定的允許范圍就行了。在數(shù)據(jù)傳輸中，較為廣泛采用的是異步通信，異步通信的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式如圖2所示。圖2串行通信的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)從圖2所列格式可以看出，異步通信的特點是一個字符一個字符地傳輸，并且每個字符的傳送總是以起始位開始，以停止位結(jié)束，字符之間沒有固定的時間間隔要求。每一次有一個起始位，緊接著是58個的數(shù)據(jù)位，再后為校驗位，可以是奇檢

6、驗，也可以是偶校驗，也可不設(shè)置，最后是1比特，或1比特半，或2比特的停止位，停止位后面是不定長度的空閑位。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平。這樣就保證起始位開始處一定有一個下降沿，以此標(biāo)識開始傳送數(shù)據(jù)。串口通信電路采用MAX232作為通信電平轉(zhuǎn)換芯片，可用于串口通信或單片機的程序下載，具體電路如圖3所示。圖3串口接口電路原理圖1.2 點陣顯示屏 8X8點陣共需要64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當(dāng)對應(yīng)的某一列置1電平，某一行置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮；因此要實現(xiàn)一根柱形的亮法，如圖49所示，對應(yīng)的一列為一根豎柱，或者對應(yīng)的一行為一根橫柱，因此實現(xiàn)柱的亮的方法如下

7、所述： 一根豎柱：對應(yīng)的列置1，而行則采用掃描的方法來實現(xiàn)。一根橫柱：對應(yīng)的行置0，而列則采用掃描的方法來實現(xiàn)。點陣屏有兩個類型，一類為共陰極（左），另一類則為共陽極（右），如圖4給出了兩種類型的內(nèi)部電路原理及相應(yīng)的管腳圖。圖4串點陣屏兩種類型的內(nèi)部電路原理及相應(yīng)的管腳圖LED陣列的顯示方式是按顯示編碼的順序，一行一行地顯示。每一行的顯示時間大約為4ms,由于人類的視覺暫留現(xiàn)象，將感覺到8行LED是在同時顯示的。若顯示的時間太短，則亮度不夠，若顯示的時間太長，將會感覺到閃爍。本文采用低電平逐行掃描，高電平輸出顯示信號。即輪流給行信號輸出低電平，在任意時刻只有一行發(fā)光二極管是處于可以被點亮的狀態(tài)

8、 ，其它行都處于熄滅狀態(tài)。1.3 51單片機原理 1.3.1 51單片機I/O口的使用原理與設(shè)置LED51系列單片機有4組I/O接口：P0、P1、P2和P3，每組都是8位準(zhǔn)雙向口，共占32個引腳。每個接口都有鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。其中P0口和P2口通常用于外部總線的擴展，P0口用于數(shù)據(jù)總線和地址總線低8位的復(fù)用，P2口用于地址總線的高8位。51系列單片機4組I/O接口線路設(shè)計得非常巧妙，學(xué)習(xí)I/O口用于邏輯電路，不僅有利于正確合理地使用接口，而且會給設(shè)計單片機外圍邏輯電路有所啟發(fā)。 P0口的結(jié)構(gòu)及工作原理P0口是一個三態(tài)雙向口，可作為地址總線/數(shù)據(jù)分時復(fù)用，也可作為通用I/O接口。它

9、由一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)輸入緩沖器、一個輸出驅(qū)動電路和一個輸出控制電路組成。其中1位的結(jié)構(gòu)原理如圖5所示，P0口由8個這樣的電路組成，輸出驅(qū)動電路由一對場效應(yīng)管組成，其工作狀態(tài)受輸出控制電路的控制；輸出控制電路由一個與門電路、一個反相器和一個數(shù)字多路開關(guān)MUX組成。圖5 P0口的1位結(jié)構(gòu)與原理圖P1口的結(jié)構(gòu)及工作原理P1端口與P0端口的主要差別在于，P1端口用內(nèi)部上拉電阻R代替了P0端口的場效應(yīng)管T1，并且輸出的信息僅來自內(nèi)部總線。由內(nèi)部總線輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)鎖存器反相和場效應(yīng)管反相后，鎖存在端口線上，所以，P1端口是具有輸出鎖存的靜態(tài)口。要正確地從引腳上讀入外部信息，必須先使場效應(yīng)管關(guān)斷，以便由

10、外部輸入的信息確定引腳的狀態(tài)。為此，在作引腳讀入前，必須先對該端口寫入l。具有這種操作特點的輸入/輸出端口，稱為準(zhǔn)雙向I/O口。8051單片機的P1、P2、P3都是準(zhǔn)雙向口。P0端口由于輸出有三態(tài)功能，輸入前，端口線已處于高阻態(tài)，無需先寫入l后再作讀操作。單片機復(fù)位后，各個端口已自動地被寫入了1，此時，可直接作輸入操作。如果在應(yīng)用端口的過程中，已向P1一P3端口線輸出過0，則再要輸入時，必須先寫1后再讀引腳，才能得到正確的信息。此外，隨輸入指令的不同，P1端口也有讀鎖存器與讀引腳之分。圖6 P1口的1位結(jié)構(gòu)與原理圖P2口的結(jié)構(gòu)及工作原理P2端口在片內(nèi)既有上拉電阻，又有切換開關(guān)MUX，所以P2端

11、口在功能上兼有P0端口和P1端口的特點。這主要表現(xiàn)在輸出功能上，當(dāng)切換開關(guān)向下接通時，從內(nèi)部總線輸出的一位數(shù)據(jù)經(jīng)反相器和場效應(yīng)管反相后，輸出在端口引腳線上；當(dāng)多路開關(guān)向上時，輸出的一位地址信號也經(jīng)反相器和場效應(yīng)管反相后，輸出在端口引腳線上。P2口作為地址總線時，“控制”信號為1，多路開關(guān)車向地址線（即向上接通），地址信息經(jīng)反相器V2管柵極漏極輸出。由于P2口輸出高8位地址，與P0口不同，無須分時使用，因此P2口上的地址信息（程序存儲器上的A15A8）功數(shù)據(jù)地址寄存器高8位DPH保存時間長，無須鎖存。圖7 P2口的1位結(jié)構(gòu)與原理圖 P3端、口的結(jié)構(gòu)及工作原理P3口是一個多功能口，它除了可以作為I

12、/O口外，還具有第二功能,P3端口和Pl端口的結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別僅在于P3端口的各端口線有兩種功能選擇。當(dāng)處于第一功能時，第二輸出功能線為1，此時，內(nèi)部總線信號經(jīng)鎖存器和場效應(yīng)管輸入/輸出，其作用與P1端口作用相同，也是靜態(tài)準(zhǔn)雙向I/O端口。當(dāng)處于第二功能時，鎖存器輸出1，通過第二輸出功能線輸出特定的內(nèi)含信號，在輸入方面，即可以通過緩沖器讀入引腳信號，還可以通過替代輸入功能讀入片內(nèi)的特定第二功能信號。由于輸出信號鎖存并且有雙重功能，故P3端口為靜態(tài)雙功能端口。圖8 P3口的1位結(jié)構(gòu)與原理圖 1.3.2 51單片機最小系統(tǒng)的基本構(gòu)成單片機最小系統(tǒng)板由電源模塊和單片機最小系統(tǒng)電路模塊以及IO擴展和引出

13、模塊構(gòu)成，具體電路如圖9所示，采用的是Philips公司P89V51RB2型號單片機。圖9 單片機最小系統(tǒng)電路圖1.3.3 51單片機產(chǎn)生波特率定時器的計算 波特率的定義是：串行口每秒鐘發(fā)送的位數(shù)稱為波特率。比如說2400的波特率就是沒秒鐘發(fā)送2400個位數(shù)。串行口的波特率是用定時器T1作為波特率發(fā)生器的，這是定時器自動設(shè)置在工作方式2（可自動重裝初值）。波特率=（2*SMOD）/32*定時器T1的溢出率定時器T1的溢出率=單片機內(nèi)部時鐘頻率/（256-X）其中X是定時器的初值波特率=(2*SMOD）/32*（單片機內(nèi)部時鐘頻率。51波特率計算公式 ：如TH1=0XFD TL1=OXFD; S

14、mod=0 Fose=11.0592*1000000 計算出來的是9600 TMOD=0X20; /定時器1工作方式2，8位自動重載 TH1=OXFD; /初值 TL1=OXFD; PCON=0X00; /SMOD=0 TCON=0X40; /TR1=0 SCON=0X50 /,SM0=0,SM1=1,REN=1; 下表是常用波特率與定時器1的參數(shù)關(guān)系1.3.4 串口的操作步驟 (1) 先設(shè)置波特率：設(shè)置定時器T1為工作方式2（設(shè)置TMOD寄存器）給計數(shù)器賦初值（工作方式2會自動重裝） (2)設(shè)置串口工作方式：設(shè)置SCON（如果允許） (3)如果使用中斷方式，那么打開相應(yīng)的中斷和總中斷。 (4

15、)打開定時器T1，開始產(chǎn)生波特率。設(shè)置TRx二、課程設(shè)計題目：串口點陣顯示屏設(shè)計三、課程設(shè)計目的及基本要求 目的：單片機控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中，在各種領(lǐng)域中起到越來越重要的作用。因此，掌握單片機的基本應(yīng)用是項非常重要的技能。進(jìn)行課程設(shè)計是加強實踐，提高動手能力的重要環(huán)節(jié)，是將所學(xué)理論知識與實際聯(lián)系起來的橋梁和紐帶。通過課程設(shè)計，掌握單片機開發(fā)的過程，為將來的實際工作打下一定基礎(chǔ)。基本要求是：1熟悉單片機最小系統(tǒng)基本構(gòu)成；2掌握單片機的使用方法；3掌握單片機匯編語言或C語言的一般編程技巧；4掌握單片機系統(tǒng)調(diào)試的一般步驟及方法；5掌握單片機串口的設(shè)置使用方法；6. 掌握點陣顯示屏的工

16、作原理及使用方法。四、設(shè)計內(nèi)容提要及說明4.1設(shè)計內(nèi)容 要求利用單片機最小系統(tǒng)板、串口通信板以及本系統(tǒng)的功能模塊板，實現(xiàn)下述功能：在PC機上使用串口調(diào)試軟件，向單片機發(fā)送字符，單片機將接收到的字符顯示在點陣顯示屏上。4.2設(shè)計說明4.2.1系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)設(shè)計題目的要求分析，系統(tǒng)可分為三大部分(1) 單片機控制部分(2) 8*8點陣顯示屏部分(3）串口通訊控制部分 五、原理圖及點陣顯示屏原理5.1功能模塊電路原理圖 1、功能模塊電路原理如下圖所示：2、8*8點陣顯示屏的工作原理：5.2 8*8點陣顯示屏的工作原理將對應(yīng)的列與行順向偏壓，即可使點陣顯示屏發(fā)亮。例如，如果想使左角上點陣顯示屏點亮，則P

17、1.0=0，P3.0=0即可。應(yīng)用時限流電阻可以放在P1口或P3口。當(dāng)我們讓每一點按要求分別亮或滅時，點陣就可以顯示出圖形或文字了。六、單片機各引腳定義單片機引腳各器件引腳功能描述P1接行18腳控制點陣屏行掃描P0接列18腳控制點陣屏列掃描七、系統(tǒng)程序流程圖八、系統(tǒng)源程序/* * 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 機械121班 廖東平-* 實 驗 名 : 串口點陣顯示屏設(shè)計* 實驗說明 : 單片機將串口接收到的數(shù)據(jù)顯示在串口點陣顯示屏上。* 連接方式 : 見連接圖* 注 意 : */#include#include#define unit unsigned int#define uchar unsig

18、ned char unit temp,flag;void delay(unit);/* 函 數(shù) 名 :Usar()* 函數(shù)功能 :設(shè)置串口* 輸 入 : 無* 輸 出 : 無*/void usar() TMOD=0x20; /設(shè)置定時器1為工作方式2 TH1=0xfd;/計數(shù)器初始值設(shè)置，注意波特率是9600的 TL1=0xfd; TR1=1; /打開計數(shù)器 REN=1; SM0=0; /設(shè)置串行口的工作方式為 方式2 SM1=1; EA=1;/總中斷允許控制位 ES=1; /串行口中斷允許控制位/* 函 數(shù) 名 : main* 函數(shù)功能 : 主函數(shù)* 輸 入 : 無* 輸 出 : 無*/vo

19、id main()usar();P1=0x00; P0=0xff;while(1) if(flag=1) ES=0; flag=0; SBUF=O; while(!TI); TI=0; SBUF=K; while(!TI); TI=0; SBUF= ; while(!TI); TI=0; ES=1; P1=0x00; P0=0xff; switch(temp) case 0: P1=0x04; P0=0x80; delay(10); P1=0x08; P0=0xbe; delay(5); P1=0x10; P0=0xbe; delay(5); P1=0x20; P0=0x80; delay(1

20、0);break; /顯示0case 1: P1=0x04; P0=0x80; delay(10);break; /顯示1case 2: P1=0x04; P0=0xb0; delay(10); P1=0x08; P0=0xb6; delay(10); P1=0x10; P0=0xb6; delay(10); P1=0x20; P0=0x86; delay(10);break; /顯示2 case 3: P1=0x04; P0=0x80; delay(10); P1=0x08; P0=0xb6; delay(5); P1=0x10; P0=0xb6; delay(5); P1=0x20; P0

21、=0xb6; delay(5);break; /顯示3case 4: P1=0x04; P0=0x80; delay(10); P1=0x08; P0=0xf7; delay(5); P1=0x10; P0=0xf7; delay(5); P1=0x20; P0=0xf0; delay(10);break; /顯示4case 5: P1=0x04; P0=0x86; delay(10); P1=0x08; P0=0xb6; delay(10); P1=0x10; P0=0xb6; delay(10); P1=0x20; P0=0xb0; delay(10);break; /顯示5 case 6

22、: P1=0x04; P0=0x86; delay(10); P1=0x08; P0=0xb6; delay(10); P1=0x10; P0=0xb6; delay(10); P1=0x20; P0=0x80; delay(10);break; /顯示6 case 7: P1=0x04; P0=0x80; delay(10); P1=0x08; P0=0xfe; delay(5); P1=0x10; P0=0xfe; delay(5); P1=0x20; P0=0xfe; delay(5);break; /顯示7 case 8: P1=0x04; P0=0x80; delay(10); P1=0x08; P0=0xb6; delay(5); P1=0x10; P0=0xb6; delay(5); P1=0x20; P0=0x80; delay(10);break; /顯示8 case 9: P1=0x04; P0=0x80; delay(10); P1=0x08; P0=0xb6; delay(5); P1=0x10; P0=0xb6; delay(5); P1=0x20; P0=0xb0; delay(