微處理器程序設(shè)計(jì)-以51單片機(jī)為例 課件 項(xiàng)目4 智慧校園一卡通應(yīng)用及維護(hù)

項(xiàng)目四智慧校園一卡通應(yīng)用及維護(hù)

《微處理器程序設(shè)計(jì)》教學(xué)目標(biāo)和技能要求知識(shí)目標(biāo)1、理解微處理器的串行通信原理；2、掌握串行通信寄存器設(shè)置；3、掌握串行通信中斷服務(wù)程序編寫(xiě)。能力目標(biāo)1、能靈活設(shè)計(jì)串行口電路實(shí)現(xiàn)通信；2、能靈活針對(duì)硬件通信電路、編寫(xiě)串行通信應(yīng)用程序；3、能對(duì)雙機(jī)通信電路進(jìn)行正確連線；4、能靈活應(yīng)用MAX232進(jìn)行單片機(jī)與PC之間的串行口通信；5、能靈活應(yīng)用通信的標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)通信；6、能使用編譯器下載程序到單片機(jī)中。教學(xué)目標(biāo)和技能要求任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)目標(biāo)通過(guò)本任務(wù)的設(shè)計(jì)和制作，要求學(xué)生利用微處理器之間的串行通信，實(shí)現(xiàn)智慧校園一卡通數(shù)據(jù)的獲取，并根據(jù)卡里余額控制學(xué)生是否具備用水用電條件。培養(yǎng)學(xué)生利用串行通信解決實(shí)際問(wèn)題的能力，從而能更好地應(yīng)用與維護(hù)一卡通數(shù)據(jù)。知識(shí)準(zhǔn)備1、串行通信基礎(chǔ)

實(shí)際應(yīng)用中，不但計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間需要進(jìn)行信息交換，在計(jì)算機(jī)之間也需要交換信息，這些信息的交換稱(chēng)為“通信”知識(shí)準(zhǔn)備1.1串行通信與并行通信

通信的基本方式分為并行通信和串行通信兩種。

并行通信，即數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送；其特點(diǎn)是傳輸速度快，但當(dāng)距離較遠(yuǎn)、位數(shù)又多時(shí)通信線路復(fù)雜且成本高。

串行通信，即數(shù)據(jù)一

位一位的順序傳送。其特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，只要一對(duì)傳輸線就可實(shí)現(xiàn)通信，大大降低系統(tǒng)成本，尤其適合遠(yuǎn)距離通信，不過(guò)其傳輸速度慢。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)圖4-1并行通信和串行通信示意圖

知識(shí)準(zhǔn)備1.2單工通信與雙工通信

按照數(shù)據(jù)的傳送方向，串行通信可分為單工、半雙工和全雙工三種制式，如圖所示。

在單工制式下，通信一方只具備發(fā)送器，另一方只具備接收器，數(shù)據(jù)只能按照一個(gè)固定的方向傳送，圖(a)所示。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)圖4-2單工通信、半雙工通信、全雙工通信三種通信制式

知識(shí)準(zhǔn)備1.2單工通信與雙工通信

在半雙工制式下，通信雙方都具備發(fā)送器和接收器，但同一時(shí)刻只能有一方發(fā)送，另一方接收；兩個(gè)方向上的數(shù)據(jù)傳送不能同時(shí)進(jìn)行，其收發(fā)開(kāi)關(guān)一般由軟件控制的電子開(kāi)關(guān)，如圖(b)所示。

在全雙工制式下，通信雙方都具備發(fā)送器和接收器，可以同時(shí)發(fā)送和接收，即數(shù)據(jù)可以在兩個(gè)方向上同時(shí)傳送，如圖(c)所示。

在實(shí)際應(yīng)用中，盡管多數(shù)串行通信電路接口具有全雙工功能，但一般情況下，只工作于半雙工制式下，這種用法簡(jiǎn)單、實(shí)用。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備1.3異步通信和同步通信

按照串行數(shù)據(jù)的始終控制方式，串行通信可以分為異步通信和同步通信兩類(lèi)。1.3.1異步通信(AsynchronousCommunication)

在異步通信中，數(shù)據(jù)通常以字符為單位組成字符幀傳送的。字符幀由發(fā)送端一幀一幀地發(fā)送，每一幀數(shù)據(jù)是低位在前、高位在后，通過(guò)傳輸線由接收端一幀一幀的接收。

發(fā)送端和接收端分別使用各自獨(dú)立的時(shí)鐘來(lái)控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個(gè)時(shí)鐘彼此獨(dú)立，互不同步。

異步通信設(shè)備簡(jiǎn)單、便宜，但由于需要傳輸其字符幀中的開(kāi)始位和停止位，因此異步通信的數(shù)據(jù)開(kāi)銷(xiāo)比例較大，傳輸效率較低。

異步通信有兩個(gè)比較重要的指標(biāo)：字符幀格式和波特率。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備（1）字符幀字符幀也稱(chēng)為數(shù)據(jù)幀，由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位四部分組成。如圖所示。（i）起始位:位于字符幀開(kāi)頭，只占一位，為邏輯低電平，用于向接收設(shè)備表示發(fā)送端開(kāi)始發(fā)送一幀信息。（ii）數(shù)據(jù)位：緊跟在起始位之后，根據(jù)情況可以取5位、6位、7位或8位，低位在前，高位在后。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)圖4-3串行通信字符幀格式

知識(shí)準(zhǔn)備（iii）奇偶校驗(yàn)位：位于數(shù)據(jù)位之后，僅占一位，用來(lái)表示串行通信中采用奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)，由用戶(hù)編程決定。（iv）停止位：位于字符幀最后，為邏輯高電平。通?？扇?位、1.5位或2位，用于向接收端表示一幀字符信息已經(jīng)發(fā)送完，也為發(fā)送下一幀做準(zhǔn)備。

停止位之后緊接著可以是下一個(gè)字符幀的起始位，也可以是空閑位（邏輯1高電平），意味著線路處于等待狀態(tài)。（2）波特率（BaudRate）

波特率為每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，單位為b/s(位/秒)，或bps(bitpersecond的縮寫(xiě))。波特率用于表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋ㄌ芈试礁?，?shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣仍娇臁Ｍǔ．惒酵ㄐ诺牟ㄌ芈蕿?0-19200bps。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備1.3.2同步通信（SynchronousCommunication）

同步通信是以數(shù)據(jù)塊方式傳輸數(shù)據(jù)。通常在面向字符的同步傳輸中，其幀的格式由三部分組成，即由若干個(gè)字符組成的數(shù)據(jù)塊，在數(shù)據(jù)塊前加上1~2個(gè)同步字符SYN，在數(shù)據(jù)塊的后面根據(jù)需要加入若干個(gè)校驗(yàn)字符CRC，如圖所示。

同步通信方式的同步由每個(gè)數(shù)據(jù)塊前面的同步字符實(shí)現(xiàn)。同步字符的格式和數(shù)量可以根據(jù)需要約定。接收端在檢測(cè)到同步字符之后，便確認(rèn)開(kāi)始接收有效數(shù)據(jù)字符。

與異步通信不同的是，同步方式需要提供單獨(dú)的時(shí)鐘信號(hào)，且要求接收器時(shí)鐘和發(fā)送器時(shí)鐘嚴(yán)格保持同步。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)圖4-4同步通信數(shù)據(jù)格式知識(shí)準(zhǔn)備1.4串行口的連接方法

根據(jù)通信距離的不同，串行口的電路連接方式有三種。如果距離很近，只要兩根信號(hào)線（TXD,RXD）和一根地線（GND）就可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)；為了提高通信距離，并且距離在15m以?xún)?nèi)可以采用RS-232接口實(shí)現(xiàn)；如果是遠(yuǎn)距離通信，可通過(guò)調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行通信互聯(lián)。2、串行接口

51單片機(jī)內(nèi)部集成了1~2個(gè)可編程通用異步串行通信接口（UniversalAsychronousReceive/Transmitter,即UART），采用全雙工制式，可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，也可以做同步移位寄存器。該串行通信接口有四種工作方式，可以通過(guò)軟件編程設(shè)置為8位、10位、11位的數(shù)據(jù)幀格式，并能設(shè)置各種波特率。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備2.1串行口結(jié)構(gòu)51系列單片機(jī)的串行口主要由兩個(gè)獨(dú)立的串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF（一個(gè)發(fā)送緩沖寄存器，一個(gè)接收緩沖寄存器）、串行口控制寄存器SCON、輸入移位寄存器PCON及若干控制門(mén)電路組成?；窘Y(jié)構(gòu)如圖所示。圖4-5串行口內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備2.2特殊功能寄存器（1）串行口數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF串行口數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF用于存放發(fā)送/接收的數(shù)據(jù)；（2）串行口控制寄存器SCON串行口控制寄存器SCON用于控制串行口的工作方式和工作狀態(tài)，可進(jìn)行位尋址，復(fù)位時(shí)，SCON各位均清0。波特率發(fā)生器由定時(shí)器T1構(gòu)成，波特率與單片機(jī)晶振頻率、定時(shí)器T1初值、串行口工作方式以及波特率選擇位SMOD有關(guān)。表4-1為SCON的格式；表4-2為SCON各位的含義。表4-1串行口控制寄存器SCON的格式位序號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0位符號(hào)SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備表4-2串行口控制寄存器SCON各位的含義控制位說(shuō)明SM0SM1工作方式選擇位SM0SM1工作方式功能波特率00方式08位同步移位寄存器fosc/1201方式110位UART可變10方式211位UARTfosc/64或fosc/3211方式311位UART可變SM2多機(jī)通信控制位在方式0中，SM2應(yīng)為0。.在方式1處于接收時(shí)，若SM2=1，則只有當(dāng)接收到有效的停止位后，RI才置1。在方式2、3處于接收時(shí)，若SM2=1，且接收到的第9位數(shù)據(jù)RB8為0時(shí)，不激活RI；若SM2=1，且RB8=1時(shí)，置RI=1。在方式2、3處于發(fā)送方式時(shí)，若SM2=0，則無(wú)論接收到的第9位RB8為0還是1，TI、RI都以正常方式被激活。REN允許串行接收位由軟件置位或清零。REN=1，允許接收；REN=0，禁止接收。TB8發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位在方式2、3中由軟件置位或清零。一般可做奇偶校驗(yàn)位。在多機(jī)通信中，可作為區(qū)別地址幀或數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位，一般約定地址幀時(shí)TB8為1，數(shù)據(jù)幀時(shí)TB8為0。RB8接收數(shù)據(jù)的第9位功能同TB8。TI發(fā)送中斷標(biāo)志位在方式0中，發(fā)送完8位數(shù)據(jù)后，由硬件置位；在其他方式中，在發(fā)送停止位之初由硬件置位。因此，TI=1是發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)的標(biāo)志，其狀態(tài)既可供軟件查詢(xún)使用，也可請(qǐng)求中斷。TI位必須由軟件清0。RI接收中斷標(biāo)志位在方式0中，接收完8位數(shù)據(jù)后，由硬件置位；在其他方式中，當(dāng)接收到停止位時(shí)該位由硬件置1。因此，RI=1是接收完一幀數(shù)據(jù)的標(biāo)志，其狀態(tài)既可供軟件查詢(xún)使用，也可請(qǐng)求中斷。RI位也必須由軟件清0。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備（3）電源控制寄存器PCON

電源控制寄存器PCON是一個(gè)特殊的功能寄存器，它主要用于電源控制方面。另外，PCON中的最高位SMOD位稱(chēng)為波特率加倍位，用于對(duì)串行口的波特率控制。它的格式如表4-3所示。表4-3PCON格式D7D6D5D4D3D2D1D0SMON---GF1GF0PDIDL其中，最高位SMON位串行口波特率選擇位。當(dāng)SMOD=1時(shí)，串行口工作方式1、方式2、方式3時(shí)的波特率加倍。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備2.3串行口工作方式（1）方式0

在方式0下，串行口做同步移位寄存器使用，其波特率固定為Fosc/12。串行數(shù)據(jù)從RXD(P3.0)端輸入或輸出，同步移位脈沖由TXD(P3.1)送出。這種方式用于擴(kuò)展I/0端口。（2）方式1

在方式1下，串行口為波特率可調(diào)的10位通用異步接口UART，發(fā)送或接受的一幀信息包括1位起始位、8位數(shù)據(jù)位和1位停止位。數(shù)據(jù)幀格式如圖4-6所示。圖4-6方式1下的10位幀格式任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備

發(fā)送時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)寫(xiě)入發(fā)送緩沖器SBUF后，啟動(dòng)發(fā)送器發(fā)送，數(shù)據(jù)從TXD輸出。當(dāng)發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，置中斷標(biāo)志TI為1.方式1的波特率取決于定時(shí)器T1的溢出率和PCON中的SMOD位。具體算法參見(jiàn)2.4小節(jié)的介紹。接收時(shí)，REN置1，允許接收，串行口采樣RXD，當(dāng)采樣由1到0跳變時(shí)，確認(rèn)是起始位“0”，開(kāi)始接收一幀數(shù)據(jù)。當(dāng)RI=0,且停止位為1或SM2=0時(shí)，停止位進(jìn)入RB8位，同時(shí)置中斷標(biāo)志RI；否則信息將丟失。所以，采用方式1接收時(shí)，應(yīng)先用軟件清除RI或SM2標(biāo)志。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備（3）方式2

在方式2下，串行口為11位UART,傳送波特率與SMOD有關(guān)。發(fā)送或接收的一幀數(shù)據(jù)包括1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位可編程位（用于奇偶校驗(yàn)）和1位停止位。其幀格式如圖4-7所示。圖4-7方式2下的11位幀格式任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備

發(fā)送時(shí)，先根據(jù)通信協(xié)議由軟件設(shè)置TB8，然后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入SBUF，啟動(dòng)發(fā)送。寫(xiě)SBUF語(yǔ)句，除了將8位數(shù)據(jù)送入SBUF外，同時(shí)還將TB8裝入發(fā)送移位寄存器的第9位，并通知發(fā)送控制器進(jìn)行一次發(fā)送，一幀信息即從TXD發(fā)送。在發(fā)送完一幀信息后，TI被自動(dòng)置1，在發(fā)送下一幀信息之前，TI必須在中斷服務(wù)程序或查詢(xún)程序中清零。

當(dāng)REN=1時(shí)，允許串行口接收數(shù)據(jù)。當(dāng)接收器采樣到RXD端負(fù)跳變，并判斷起始位有效后，數(shù)據(jù)有RXD端輸入，開(kāi)始接收一幀信息。當(dāng)接收器接收到第9位數(shù)據(jù)后，若同時(shí)滿足以下條件：RI=0和SM2=0或接收到的第9位數(shù)據(jù)為1，則接收數(shù)據(jù)有效，將8位數(shù)據(jù)送入SBUF，第9位送入RB8，并置RI=1。若不滿足上述條件，則信息丟失。（4）方式3

方式3為波特率可變的11為UART通信方式，除了波特率以外，方式3和方式2完全相同。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備

2.4波特率設(shè)置方法51單片機(jī)串行口通過(guò)編程可以有4種工作方式，其中方式0和方式2的波特率是固定的，方式1和方式3的波特率可變，由定時(shí)器T1的溢出率決定。（1）方式0和方式2在方式0下，波特率為時(shí)鐘頻率的1/12，即fosc/12，固定不變。在方式2下，波特率取決于PCON中的SMOD的值，當(dāng)SMOD=0時(shí)，波特率為fosc/64；當(dāng)SMOD=1時(shí)，波特率為fosc/32，即波特率=2SMOD*fosc/64。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備（2）方式1和方式3

在方式1和方式3下，波特率由定時(shí)器T1的溢出率和SMOD共同決定，即波特率=2SMOD*T1溢出率/32。其中T1的溢出率取決于定時(shí)器T1的計(jì)數(shù)速率和定時(shí)器的預(yù)置值。當(dāng)定時(shí)器T1設(shè)置在定時(shí)方式時(shí)，定時(shí)器T1的溢出率=（T1計(jì)數(shù)速率）/(產(chǎn)生溢出所需機(jī)器周期數(shù))，T1計(jì)數(shù)速率=fosc/12；產(chǎn)生溢出所需機(jī)器周期數(shù)=定時(shí)器最大計(jì)數(shù)值M-計(jì)數(shù)初值X，所以，串行口接口工作在方式1和方式3時(shí)的波特率計(jì)算公式為：波特率=(2SMOD/32)*(fosc/(12*(256-X)))計(jì)算初值X=256-(2SMOD/32)*(fosc/(12*波特率))表4-4列出了常用的波特率及獲得方法。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備表4-4常用的波特率及獲得方法波特率fosc（MHz）SMOD定時(shí)器T1C/T方式初始值方式0:1Mbps12XXXX方式2：375kbps121XXX方式1、3：62.5kbps11.05921020xff19.2kbps11.05921020xfd9.6kbps11.05920020xfd4.8kbps11.05920020xfa2.4kbps11.05920020xf41.2kbps11.05920020xe8137.5kbps11.05920020x1d110bps60020x72110bps120010xfeeb任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備綜上所述，設(shè)置串行口波特率的步驟如下：（i）寫(xiě)TMOD，設(shè)置定時(shí)器T1的工作方式；（ii）給TH1和TL1賦值，設(shè)置定時(shí)器T1的初值X;（iii）置位TR1，啟動(dòng)定時(shí)器T1工作，即啟動(dòng)波特率發(fā)生器。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備3、串行通信程序設(shè)計(jì)串行口通信程序的編程主要包括以下幾個(gè)部分：（1）串行口的初始化編程

串行口的初始化編程主要是對(duì)串行口控制寄存器SCON、電源控制寄存器PCON中的SMOD進(jìn)行設(shè)置及串行口波特率發(fā)生器T1的初始化。若涉及中斷系統(tǒng)，則還需要對(duì)中斷允許控制寄存器IE及中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP進(jìn)行設(shè)定。

一般步驟為：設(shè)定串行口工作方式；若波特率加倍時(shí)，設(shè)定SMOD；波特率可變時(shí)，設(shè)定定時(shí)器T1工作方式；計(jì)算T1的初始值；禁止定時(shí)器T1中斷；啟動(dòng)T1，產(chǎn)生波特率；若使用中斷方式，開(kāi)放CPU中斷，開(kāi)串行口中斷；根據(jù)需要設(shè)定串行口中斷優(yōu)先級(jí)為高。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備例4-1若fosc=6MHz，波特率為2400bps，SMOD=1，請(qǐng)進(jìn)行初始化編程。解：1）設(shè)定串行口工作方式為1波特率可調(diào)的10位UART,則SM0=0，SM1=1;即SCON=01000000B=0X40;2）假設(shè)波特率加倍，則設(shè)定SMOD=1;3）設(shè)定定時(shí)器T1工作方式2，計(jì)算TH1，TL1初始值TMOD=00100000B=0X20;利用公式：波特率=(2SMOD/32)*(fosc/(12*(256-X)))；推出2400=(2/32)*(6*106)/(12*(256-X))=(1/16)*(500000/(256-X))得到X=243D=0xf3;即TH1=0XF3;TL1=0XF3;如果在表格中有相應(yīng)數(shù)據(jù)可以直接查表，也可以利用51單片機(jī)波特率計(jì)算器（網(wǎng)上可以下載）直接計(jì)算。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備4）禁止T1中斷，設(shè)置ET1=0;5）啟動(dòng)T1產(chǎn)生波特率，設(shè)置TR1=1;6）開(kāi)放CPU中斷，設(shè)置EA=1;7）開(kāi)串行口中斷，設(shè)置ES=1；8）根據(jù)需要設(shè)定串行口中斷優(yōu)先級(jí)為高，設(shè)置PS=1。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備2）發(fā)送和接收程序設(shè)計(jì)

通信過(guò)程包括發(fā)送和接收兩部分，一次通信軟件也包括發(fā)送程序和接收程序，它們分別位于發(fā)送機(jī)和接收機(jī)中。發(fā)送程序和接收程序的設(shè)計(jì)一般采用查詢(xún)和中斷兩種方法。

異步串行通信是以幀為基本信息單位傳送的。在每次發(fā)送或接收完一幀數(shù)據(jù)后，將由硬件使SCON中的TI或RI的狀態(tài)是否有效來(lái)判斷一次數(shù)據(jù)發(fā)送或接收是否完成如圖4-8所示。在發(fā)送程序中，首先是將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，然后查詢(xún)是否發(fā)送完畢，再?zèng)Q定是否發(fā)下一幀數(shù)據(jù)。即“先發(fā)后查”。在接收程序中，首先判斷是否接收到一幀數(shù)據(jù)，然后保存這一幀數(shù)據(jù)，即“先查后收”。

如果采用中斷方法編程，則將TI、RI作為中斷申請(qǐng)標(biāo)志。如果設(shè)置系統(tǒng)允許串行口中斷，則每當(dāng)TI或RI產(chǎn)生一次中斷申請(qǐng)，就表示一幀數(shù)據(jù)發(fā)送或接收完成。CPU響應(yīng)一次中斷請(qǐng)求，執(zhí)行一次中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中完成數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，如圖4-9所示。其中發(fā)送程序中必須有一次發(fā)送數(shù)據(jù)的操作，目的是為了啟動(dòng)第一次中斷，之后的所有數(shù)據(jù)的發(fā)送均在中斷服務(wù)程序中完成。而接收程序中，所有的數(shù)據(jù)接收操作均在中斷服務(wù)程序程序中完成。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備(a)發(fā)送程序(b)接收程序

圖4-8查詢(xún)方式程序流程圖任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備(a)發(fā)送程序任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備(b)接收程序圖4-9中斷方式程序流程圖任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備例4-2用查詢(xún)方式將甲機(jī)中數(shù)據(jù)塊“950706”傳遞給乙機(jī)。解：設(shè)波特率為9600bps，由T1工作方式2，fosc=11.0596MHz，SMOD=0;查表8-4得到TH1=0XFD;TL1=0XFD;設(shè)定串行口工作方式1,10位UART。發(fā)送數(shù)據(jù)參考程序如下：unsignedchara[6]={9,5,0,7,0,6};//發(fā)送的數(shù)據(jù)放到一數(shù)組中voidmain(){TMOD=0X20;//定時(shí)器T1工作方式2TH1=0XFd;//波特率為9600bpsTL1=0XFd;PCON=0X00;//波特率不加倍SCON=0X40;//串行口工作方式1，10位UARTTR1=1;//啟動(dòng)T1，產(chǎn)生波特率for(i=0;i<6;i++){SBUF=a[i];//把數(shù)組中的數(shù)據(jù)循環(huán)發(fā)送到SBUF中 while(!TI){;}//查詢(xún)TI是否為1，數(shù)據(jù)被取走，TI會(huì)變成1 TI=0;//一旦數(shù)據(jù)被取走，則軟件給TI清零 delay(100);//調(diào)用延時(shí)程序，以確保數(shù)據(jù)被對(duì)方接收后再發(fā)下一幀數(shù)據(jù)。}while(1);}任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)參考程序如下：unsignedchari,receive;voidmain(){TMOD=0X20;//定時(shí)器T1工作方式2TH1=0XFD;//波特率為9600bpsTL1=0XFD;PCON=0X00;//波特率不加倍SCON=0X40;//串行口工作方式1，10位UARTTR1=1;//啟動(dòng)T1，產(chǎn)生波特率//EA=1;//CPU開(kāi)中斷，因?yàn)橥ㄟ^(guò)查詢(xún)接收數(shù)據(jù)，所以不需要開(kāi)中斷，EA默認(rèn)值為0//REN=1;//允許接收數(shù)據(jù)，通過(guò)查詢(xún)接收數(shù)據(jù)，不需要利用中斷，所以此句可取消，REN默認(rèn)值為0i=0;//數(shù)組元素下標(biāo)從0開(kāi)始while(1){while(RI){;}//查詢(xún)RI是否為1RI=0;//如果RI為1，則清RIReceive[i]=SBUF;//把接收到的數(shù)據(jù)放入數(shù)組receive中i++;//數(shù)組元素下標(biāo)加1if(i>=6){i=0;}//當(dāng)數(shù)組元素滿6個(gè)，則數(shù)組下標(biāo)從0開(kāi)始}}任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)知識(shí)準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)參考程序如下：unsignedchari,receive;voidmain(){TMOD=0X20;//定時(shí)器T1工作方式2TH1=0XFD;//波特率為9600bpsTL1=0XFD;PCON=0X00;//波特率不加倍SCON=0X40;//串行口工作方式1，10位UARTTR1=1;//啟動(dòng)T1，產(chǎn)生波特率//EA=1;//CPU開(kāi)中斷，因?yàn)橥ㄟ^(guò)查詢(xún)接收數(shù)據(jù)，所以不需要開(kāi)中斷，EA默認(rèn)值為0//REN=1;//允許接收數(shù)據(jù)，通過(guò)查詢(xún)接收數(shù)據(jù)，不需要利用中斷，所以此句可取消，REN默認(rèn)值為0

i=0;//數(shù)組元素下標(biāo)從0開(kāi)始while(1){while(RI){;}//查詢(xún)RI是否為1RI=0;//如果RI為1，則清RIReceive[i]=SBUF;//把接收到的數(shù)據(jù)放入數(shù)組receive中

i++;//數(shù)組元素下標(biāo)加1if(i>=6){i=0;}//當(dāng)數(shù)組元素滿6個(gè)，則數(shù)組下標(biāo)從0開(kāi)始}}任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施子任務(wù)一4.1.3獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)

獲取智慧校園一卡通卡號(hào)數(shù)據(jù)，通過(guò)單片機(jī)的雙機(jī)通信實(shí)現(xiàn)一卡通卡號(hào)的獲取。假設(shè)一卡通卡號(hào)950706通過(guò)刷卡后發(fā)送到了甲機(jī)中（刷卡機(jī)連接單片機(jī)甲機(jī)串口，RFID卡卡號(hào)被刷卡機(jī)讀取到后送入到單片機(jī)甲的緩存中，關(guān)于刷卡讀取數(shù)據(jù)部分內(nèi)容將在RFID技術(shù)課程中進(jìn)行學(xué)習(xí)，本案例中利用甲機(jī)模擬刷卡機(jī)），甲機(jī)發(fā)送此數(shù)據(jù)給乙機(jī)，乙機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，在6個(gè)數(shù)碼管上顯示出來(lái)，并且回發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)0xaa給甲機(jī)，甲機(jī)收到此數(shù)據(jù)后點(diǎn)亮一個(gè)綠色LED，以表示雙機(jī)通信成功。為表示甲機(jī)正在給乙機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，我們可以在甲機(jī)上連接一個(gè)紅色LED，發(fā)送數(shù)據(jù)期間此LED點(diǎn)亮，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，此燈熄滅。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施

通過(guò)本任務(wù)的設(shè)計(jì)與制作，加深學(xué)生理解串行通信與并行通信方式的異同，要求學(xué)生掌握串行通信的重要指標(biāo)、字符幀和波特率，并熟練應(yīng)用單片機(jī)串行通信接口的使用方法。

本任務(wù)在實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生重點(diǎn)掌握串行通信的初始化方法，掌握串行通信中斷服務(wù)程序的編程方法，熟悉中斷的執(zhí)行過(guò)程。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施1、硬件電路設(shè)計(jì)（1）任務(wù)分析

根據(jù)本任務(wù)的工作內(nèi)容和要求，甲機(jī)需要發(fā)送卡號(hào)數(shù)據(jù)950706給乙機(jī)，這串?dāng)?shù)據(jù)可以存放在一字符數(shù)組中，循環(huán)發(fā)送6次，將數(shù)組中的數(shù)據(jù)通過(guò)串行口利用中斷方法或者查詢(xún)方式發(fā)送給乙機(jī)。乙機(jī)可以通過(guò)中斷方式，也可利用查詢(xún)方式接收數(shù)據(jù)。一旦數(shù)據(jù)接收成功，則通過(guò)串口發(fā)送0xaa給甲機(jī)，以表示成功接收完成甲機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。甲機(jī)接收到0xaa后點(diǎn)亮綠色LED。甲機(jī)和乙機(jī)均需要完成接收和發(fā)送數(shù)據(jù)操作。

乙機(jī)需要連接6個(gè)數(shù)碼管，顯示從甲機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施（2）電路設(shè)計(jì)

根據(jù)任務(wù)分析，乙機(jī)的6個(gè)數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)連接方式，各位共陽(yáng)極數(shù)碼管相應(yīng)的段選控制端并聯(lián)字一起，由P1口控制，用八同相三態(tài)緩沖器/線驅(qū)動(dòng)器74LS245驅(qū)動(dòng)。各位數(shù)碼管的公共端，也稱(chēng)為“位選端”，由單片機(jī)的P2口通過(guò)六個(gè)反相驅(qū)動(dòng)器74LS04驅(qū)動(dòng)。甲機(jī)作為發(fā)送器，乙機(jī)作為接收器，將甲機(jī)的TXD端連接乙機(jī)的RXD端；甲機(jī)的RXD端連接乙機(jī)的TXD端。需要注意的是兩個(gè)系統(tǒng)必須共地。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施

在甲機(jī)的P1.0口連接綠色LED，一旦甲乙兩個(gè)單片機(jī)成功通信后會(huì)點(diǎn)亮此綠色LED；在甲機(jī)的P1.1口連接紅色LED，在甲乙兩機(jī)進(jìn)行串行通信期間，此燈點(diǎn)亮，其余時(shí)間此燈熄滅。硬件電路如圖4-10所示。注意，此電路圖中晶振電路和復(fù)位電路均沒(méi)體現(xiàn)，在仿真環(huán)境中默認(rèn)含有此兩部分的電路，可以正常運(yùn)行，在開(kāi)發(fā)板中不能省略此兩部分電路。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)圖4-10雙機(jī)通信硬件電路圖任務(wù)實(shí)施2、軟件編程甲機(jī)程序設(shè)計(jì)

在主程序中首先進(jìn)行串行口參數(shù)初始化以及其它參數(shù)的初始化，主要包括：波特率、串行口工作方式、CPU中斷允許、串行口中斷允許，允許接收數(shù)據(jù)等參數(shù)的設(shè)置。銀行動(dòng)態(tài)密碼存放在send數(shù)組中，在主程序中利用查詢(xún)方式循環(huán)6次將6個(gè)字符發(fā)送給乙機(jī)。每發(fā)送一個(gè)字符需要延時(shí)一段時(shí)間，以確保數(shù)據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)被對(duì)方接收。主要代碼如下：任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施voidmain(){TMOD=0X20;//定時(shí)1工作方式2TH1=0XFd;//波特率為9600bpsTL1=0XFd;PCON=0X00;//波特率不加倍SCON=0X40;//串行口工作方式1，10位UARTTR1=1;//啟動(dòng)T1，產(chǎn)生波特率EA=1;//運(yùn)行CPU中斷ES=1;//運(yùn)行串行口中斷REN=1;//運(yùn)行接收數(shù)據(jù)i=0;//發(fā)送數(shù)組下標(biāo)從0開(kāi)始gled=1;//綠色led熄滅rled=1;//紅色led熄滅for(i=0;i<6;i++){//循環(huán)6次將動(dòng)態(tài)密碼發(fā)送出去任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施for(i=0;i<6;i++){//循環(huán)6次將動(dòng)態(tài)密碼發(fā)送出去SBUF=a[i];//發(fā)送第i個(gè)字符 while(!TI){;}//查詢(xún)TI是否為1 TI=0;

rled=0;//點(diǎn)亮發(fā)送數(shù)據(jù)指示燈 delay(100);//延時(shí)}

rled=1;//熄滅紅色ledwhile(1);}任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施甲機(jī)利用中斷方式接收乙機(jī)發(fā)來(lái)的握手信號(hào)0xaa，中斷服務(wù)程序如下：voidmyrece()interrupt4using0{//串行口中斷服務(wù)程序if(RI){//緩沖器中有數(shù)據(jù)receivedata=SBUF;//取出緩沖器中的數(shù)據(jù)if(receivedata==0xaa){//判斷接收到的數(shù)據(jù)是否為雙方約定的握手信號(hào)gled=0;//如果是握手信號(hào)，則點(diǎn)亮綠色led，表示串行通信成功rled=1;//紅色led熄滅}elsegled=1;//否則，綠色led熄滅，以示串行通信失敗}RI=0;//請(qǐng)RI標(biāo)志}任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施乙機(jī)程序設(shè)計(jì)乙機(jī)利用串行口中斷接收數(shù)據(jù)，串行口中斷服務(wù)程序主要代碼如下：voidmyserial()interrupt4using0{//串行口中斷服務(wù)程序if(RI){//緩沖器中有數(shù)據(jù)到來(lái)rec[i]=SBUF;//將接收到的數(shù)據(jù)存放到一數(shù)組中 i++;//數(shù)組元素下標(biāo)加1 RI=0;//清RI標(biāo)志 if(i>=6){//數(shù)組下標(biāo)超過(guò)6

i=0;//將下標(biāo)清0lable=1;//一旦6個(gè)字符全部收到，置標(biāo)志label為1，表示可以發(fā)送握手信號(hào)給甲機(jī) }}}任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施乙機(jī)將接收到的6位動(dòng)態(tài)密碼，通過(guò)6個(gè)數(shù)碼管輪流顯示，利用視覺(jué)暫留效應(yīng)，只要輪流顯示足夠快，人的眼睛會(huì)認(rèn)為6個(gè)數(shù)碼管是同時(shí)顯示的。輪流顯示方法為，首先第一個(gè)位選端置1，第一個(gè)數(shù)碼管顯示動(dòng)態(tài)密碼的第一個(gè)數(shù)字，然后第二個(gè)位選端置1，第二個(gè)數(shù)碼管顯示動(dòng)態(tài)密碼的第二個(gè)數(shù)字，依次類(lèi)推，直到顯示第6個(gè)數(shù)字。上述顯示過(guò)程在主程序中循環(huán)進(jìn)行。顯示部分主要代碼如下：任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施voiddisplay(){//數(shù)碼管輪流顯示s=0x01;//s=00000001bP2=~s;//P20為0，則通過(guò)反相器后第一個(gè)位選端為高電平for(j=0;j<6;j++){//循環(huán)6次P1=table[rec[j]];//將接收到的數(shù)字對(duì)應(yīng)table數(shù)組中段碼賦給P1端口delay(10);//延時(shí) s=s<<1;//左移一位 P2=~s;//輪流置位選端為高電平}}任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施乙機(jī)主程序主要完成初始化設(shè)置，并循環(huán)顯示接收到的數(shù)據(jù)，一旦6位動(dòng)態(tài)密碼全部接收完畢，則通過(guò)查詢(xún)方式向甲機(jī)發(fā)送握手信號(hào)0xaa。主要代碼如下：voidmain(){TMOD=0X20;//定時(shí)器1工作方式2TH1=0XFD;TL1=0XFD;//設(shè)置波特率為9600bpsPCON=0X00;//波特率不加倍SCON=0X40;//串行口通信方式1TR1=1;//啟動(dòng)T1，產(chǎn)生波特率EA=1;//允許CPU中斷ES=1;//允許串行口中斷REN=1;//允許接收數(shù)據(jù)

lable=0;//6個(gè)數(shù)據(jù)接收完畢標(biāo)志位，0為未接收完畢

i=0;//接收數(shù)據(jù)數(shù)組下標(biāo)從0開(kāi)始

任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施delay(100);while(1){display();//顯示接收到的數(shù)據(jù) if(lable){//6個(gè)字符全部接收完畢 SBUF=0XAA;//發(fā)送握手信號(hào)0xaa給甲機(jī) while(!TI);//查詢(xún)TI是否為1 TI=0;//清TIlable=0;//清數(shù)據(jù)接收完畢標(biāo)志位 }}}任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施4.1.4能力拓展

甲機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)由和甲機(jī)連接的矩陣鍵盤(pán)按鍵值決定。甲機(jī)將矩陣鍵盤(pán)中的按鍵值通過(guò)串口發(fā)送給乙機(jī)，乙機(jī)接收到數(shù)據(jù)后在數(shù)碼管中顯示，同時(shí)對(duì)此數(shù)加1后通過(guò)串口回發(fā)給甲機(jī)，甲機(jī)顯示乙機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)。1、硬件電路設(shè)計(jì)矩陣鍵盤(pán)按鍵連接到甲機(jī)的P1端口，列線連接P1的低4位，行線連接P1的高4位，連接方式和之前任務(wù)的連接方法一樣，任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)圖4-11矩陣式鍵盤(pán)與甲機(jī)的連接電路圖

任務(wù)實(shí)施

甲機(jī)的TXD和乙機(jī)的RXD連接，甲機(jī)的RXD和乙機(jī)的TXD連接，甲機(jī)和乙機(jī)的P2端口各自連接共陽(yáng)極數(shù)碼管，如圖任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)圖4-12雙機(jī)串行通信電路圖

任務(wù)實(shí)施

2、軟件編程甲機(jī)主函數(shù)首先需要對(duì)和串口通信相關(guān)的寄存器進(jìn)行初始化。代碼如下：TMOD=0X20;//00100000 ，定時(shí)器1工作方式2，TH1=0XFA; //波特率為9600，11.0592MHz晶振，波特率翻倍TL1=0XFA;PCON=0X80;//波特率翻倍SCON=0X50;//01010000 串口工作方式1,10位異步通信，波特率可變,允許串口接收數(shù)據(jù)TR1=1;//啟動(dòng)定時(shí)器1任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施EA=1;//允許總中斷ES=1;//允許串行中斷REN=1;//允許接收數(shù)據(jù),此句可省keynum=16;//按鍵值初始化

主函數(shù)的while（1）循環(huán)中反復(fù)做三件事，讀取矩陣鍵盤(pán)的按鍵值、串口發(fā)送按鍵的值、顯示從串口收到的數(shù)據(jù)。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施while(1){//1讀鍵盤(pán)值readkey();//2發(fā)送按鍵值SBUF=keynum;while(!TI);TI=0;//3顯示收到的數(shù)據(jù)P2=table[keynum1];}讀取矩陣鍵盤(pán)，獲取按鍵值的代碼和之前的讀取矩陣鍵盤(pán)的方法一樣。任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施把按鍵值放到SBUF緩存中，等待數(shù)據(jù)發(fā)送完成后清TI中斷標(biāo)志。串口發(fā)送數(shù)代碼如下：

//發(fā)送按鍵值SBUF=keynum;while(!TI);TI=0; P2口連接的數(shù)碼管顯示從串口收到的數(shù)據(jù)：//顯示收到的數(shù)據(jù)P2=table[keynum1];任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施串口中斷接收數(shù)據(jù)：voidmyrec()interrupt4using0{if(RI){

keynum1=SBUF; RI=0;}}任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施乙機(jī)的代碼：

乙機(jī)主函數(shù)初始化和甲機(jī)初始化代碼一樣。在while（1）循環(huán)中，反復(fù)執(zhí)行下面幾件事：P2口顯示串口收到的數(shù)、對(duì)其加1后、通過(guò)串口發(fā)送給甲機(jī)。代碼如下：任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)任務(wù)實(shí)施while(1){

P2=table[receive]; //顯示收到的數(shù) senddata=receive+1;//數(shù)加1

if(senddata>=16){

SBUF=0X00; //超過(guò)16，串口發(fā)送0 } elseSBUF=senddata;//串口發(fā)送數(shù)據(jù) while(!TI); TI=0;}任務(wù)4.1獲取智慧校園一卡通數(shù)據(jù)項(xiàng)目四智慧校園一卡通應(yīng)用及維護(hù)

馮蓉珍

《微處理器程序設(shè)計(jì)》任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)目標(biāo)通過(guò)本任務(wù)的設(shè)計(jì)與制作，要求學(xué)生掌握利用微處理器的串行通信功能實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的通信，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制連接在微處理器上的直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。培養(yǎng)學(xué)生利用串行通信解決實(shí)際問(wèn)題的能力，從而進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)一卡通數(shù)據(jù)的應(yīng)用與維護(hù)能力

。

知識(shí)準(zhǔn)備

本項(xiàng)目要求完成的工作是通過(guò)PC控制連接窗簾的直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、速度調(diào)整和停止運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)敲擊PC鍵盤(pán)上的數(shù)字1控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，敲擊數(shù)字2控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，敲擊數(shù)字3控制電機(jī)加速旋轉(zhuǎn)，敲擊數(shù)字4控制電機(jī)減速旋轉(zhuǎn)，敲擊數(shù)字5或其他非1,2,3,4的數(shù)字鍵，控制電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。PC和單片機(jī)通過(guò)串行口進(jìn)行通信。

敲擊連接在電腦上鍵盤(pán)的數(shù)字按鍵，該按鍵的ASCII碼輸入到電腦中，電腦通過(guò)串行口將相應(yīng)按鍵的ASCII碼的信息發(fā)送給單片機(jī)。單片機(jī)將收到的數(shù)據(jù)解析成相應(yīng)的數(shù)字，根據(jù)PC和單片機(jī)雙方的約定，由不同的數(shù)字控制直流電機(jī)不同的運(yùn)行狀態(tài)。任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信知識(shí)準(zhǔn)備

由于51單片機(jī)輸入、輸出的邏輯電平為T(mén)TL電平；而PC機(jī)配置的RS-232標(biāo)準(zhǔn)接口邏輯電平為負(fù)邏輯。邏輯0為+5~+15V，而邏輯1為-5~-15V,所以在單片機(jī)和PC之間的通信需要增加電平轉(zhuǎn)換電路，常用的電平轉(zhuǎn)換芯片有MAX232等。任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施

本任務(wù)實(shí)現(xiàn)智能控制智慧家居窗簾。利用電腦，按下鍵盤(pán)上的某幾個(gè)指定字符，分別控制連接窗簾的電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、速度和啟停，從而實(shí)現(xiàn)智慧家居窗簾的開(kāi)、關(guān)等智能控制。1、硬件電路設(shè)計(jì)

由任務(wù)分析可知，51單片機(jī)輸入、輸出的邏輯電平為T(mén)TL電平；而PC機(jī)配置的RS-232標(biāo)準(zhǔn)接口邏輯電平為負(fù)邏輯。所以在單片機(jī)和PC之間的通信需要增加由MAX232構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路。一般的PC上都有DB9接口的串行接口。如果沒(méi)有DB9接口，則有USB接口，利用USB轉(zhuǎn)串口專(zhuān)用接口可以實(shí)現(xiàn)串行口的功能。任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施由于單片機(jī)的I/O端口驅(qū)動(dòng)能力有限，所以往往不能提供足夠大的功率去驅(qū)動(dòng)電機(jī)，必須要外加驅(qū)動(dòng)電路。常用的驅(qū)動(dòng)電路有H橋驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)只要用一組H橋電路。(a)直流電機(jī)實(shí)物圖(b)H橋驅(qū)動(dòng)電路任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信圖4-12直流電機(jī)的H橋驅(qū)動(dòng)電路

任務(wù)實(shí)施

通過(guò)控制使得T2和T5導(dǎo)通，T3和T4截止，則電流從電機(jī)的左側(cè)流到右側(cè)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；那么如果T2和T5截止，T3和T4導(dǎo)通，則電流從電機(jī)的右側(cè)流到左側(cè)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。因此我們將T2和T5的基極連在一起并同時(shí)連接到單片機(jī)的某個(gè)端口；將T3和T4的基極連接在一起并同時(shí)連接到單片機(jī)的另一端口。這兩個(gè)端口的電平同時(shí)為高或同時(shí)為低時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)；而兩個(gè)端口電平一高一低或一低一高時(shí)，電機(jī)就會(huì)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。本項(xiàng)目的硬件電路設(shè)計(jì)如圖8-12所示。任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施圖4-13通過(guò)計(jì)算機(jī)控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬件電路圖任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施2、軟件編程

調(diào)節(jié)電機(jī)的速度，有好多種方法。其中利用脈沖寬度調(diào)制PWM來(lái)調(diào)節(jié)直流電機(jī)的速度是目前廣泛使用的方法。隨著大規(guī)模集成電路的不斷發(fā)展，很多單片機(jī)都有內(nèi)置PWM模塊，因此，單片機(jī)的PWM控制技術(shù)可以用內(nèi)置PWM模塊實(shí)現(xiàn)，也可以用單片機(jī)的其它資源由軟件模擬實(shí)現(xiàn)，還可以通過(guò)控制外置硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于51單片機(jī)內(nèi)部沒(méi)有PWM模塊，因此本設(shè)計(jì)采用軟件模擬法，利用單片機(jī)的I/O引腳，通過(guò)軟件對(duì)該引腳不斷地輸出高低電平來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM波輸出，這種方法簡(jiǎn)單實(shí)用，缺點(diǎn)是占用CPU的大量時(shí)間。本設(shè)計(jì)采用PWM技術(shù)，是一種周期一定而高低電平可調(diào)的方波信號(hào)。當(dāng)輸出脈沖的頻率一定時(shí)，輸出脈沖的占空比越大，其高電平持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)，電機(jī)的速度越快。任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施2、軟件編程

本項(xiàng)目中利用定時(shí)器0中斷來(lái)定時(shí)，每發(fā)送一次T0中斷，計(jì)數(shù)變量n加1，n的值為中斷的次數(shù)，當(dāng)n>=100時(shí)，n重新從0開(kāi)始計(jì)數(shù)。假設(shè)T0為1ms一次中斷，那么100次中斷就為0.1s，如果定義PWM的周期為0.1S，假設(shè)變量zkb為高電平持續(xù)的時(shí)間，則當(dāng)n<zkb時(shí)，電機(jī)維持轉(zhuǎn)動(dòng)，否則，電機(jī)停止。只要上述過(guò)程足夠快，人的眼睛感覺(jué)不到電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)停停，而是感覺(jué)到電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度會(huì)由zkb這個(gè)變量的值來(lái)決定。這就是PWM調(diào)速的原理。任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施

主程序中主要進(jìn)行一些初始化，確定定時(shí)器T0和T1的工作方式，TH0，TL0，TH1，TL1的初值，T0做定時(shí)器使用，T1用作產(chǎn)生波特率，還有計(jì)數(shù)變量n和占空比變量zkb的初始值設(shè)置，允許CPU中斷和定時(shí)器0中斷，允許串行口中斷等。在主程序中利用循環(huán)根據(jù)電機(jī)狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。電機(jī)狀態(tài)在串行口中斷服務(wù)程序中確定。主要代碼如下：任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施voidmain(){TMOD=0X21;//00100000,T1工作方式2,T0工作方式1TH0=0XFC;//1ms=(65536-x)*1us=>x=65536-1000=64536;TH0=64536/256=0XFCTL0=0X18;//TL0=64536%256=0X18TH1=0XFD;//波特率9600bps,SMOD=0;11.0592MHz誤差0%TL1=0XFD;PCON=0X00;//SMOD=0;波特率不加倍SCON=0X40;//01000000串口工作方式1，10位UARTEA=1;//允許CPU中斷ES=1;//允許串行口中斷ET0=1;//允許定時(shí)器0中斷PS=1;//串行口中斷為高優(yōu)先級(jí)TR0=1;//啟動(dòng)定時(shí)器0TR1=1;//啟動(dòng)定時(shí)器1，產(chǎn)生波特率REN=1;//允許接收數(shù)據(jù)n=0;//計(jì)數(shù)初始化為0zkb=50;//占空比變量初始化為50，即一半的速度

receive=5;//默認(rèn)收到的數(shù)字為5state=3;//state表示根據(jù)從電腦鍵盤(pán)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)字決定電機(jī)的狀態(tài)，默認(rèn)為停止?fàn)顟B(tài)任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施

while(1){if(state==1){//1表示正轉(zhuǎn) if(n<=zkb){motor1=1;motor2=0;} else{motor1=0; motor2=0;}}if(state==2){//2表示反轉(zhuǎn) if(n<=zkb){motor1=0;

motor2=1;} else{motor1=0;

motor2=0;}}if(state==3){//表示停止 motor1=1; motor2=1;}

}//while(1)}//main（）任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)二電腦與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施

定時(shí)器0負(fù)責(zé)定時(shí)1ms，到1ms就產(chǎn)生一次中斷，在中斷服務(wù)程序中給計(jì)數(shù)變量n加1，統(tǒng)計(jì)發(fā)生了多少次中斷，n最大值為100，即當(dāng)計(jì)時(shí)滿0.1s，認(rèn)為一個(gè)定時(shí)周期已到，也就是說(shuō)PWM的周期為0.1s，高電平持續(xù)的時(shí)間最大為0.1s。n滿100后歸0，計(jì)下一個(gè)周期的時(shí)間。定時(shí)器0中斷服務(wù)程序如下：voidmyto()interrupt1using0{TH0=0XFC;TL0=0X18;n++;if(n>100)n=0;}任務(wù)實(shí)施

串行口中斷程序主要負(fù)責(zé)接收PC發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行解析，因?yàn)镻C發(fā)送的是字符的ASCII碼，數(shù)字1的ASCII碼是0x31，因此解析數(shù)據(jù)時(shí)，只需要將收到的數(shù)據(jù)根據(jù)ASCII碼來(lái)確定具體的數(shù)字，然后根據(jù)不同的數(shù)字確定電機(jī)的狀態(tài)，如果收到是0x31，則電機(jī)狀態(tài)為1，即正轉(zhuǎn)的狀態(tài)，如果為0x32，電機(jī)狀態(tài)為2，即為反轉(zhuǎn)狀態(tài)。如果為0x33，增加電機(jī)的PWM中高電平的占空比，如果為0x34，減少電機(jī)的PWM中高電平的占空比。如果是其他數(shù)字，電機(jī)狀態(tài)為3，即停止?fàn)顟B(tài)。為驗(yàn)證串行口收到的數(shù)據(jù)是否為我們按下PC鍵盤(pán)上的數(shù)字，在串行中斷服務(wù)程序中添加將收到的數(shù)據(jù)原樣的從串口返回給PC的代碼。任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施主要代碼如下：voidmys()interrupt4using0{ES=0;//關(guān)串行口中斷if(RI){//緩沖器中有數(shù)據(jù)到來(lái)RI=0;//清RIreceive=SBUF;//將緩沖器中的數(shù)據(jù)收下來(lái)，存入某個(gè)變量SBUF=receive;//將數(shù)字通過(guò)串行口發(fā)回PC，while(!TI);//等待數(shù)據(jù)發(fā)送TI=0;//清TI}任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施switch(receive){//解析收到的數(shù)據(jù)并設(shè)置電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

case0x31://如果收到的是數(shù)字1

state=1;break;//電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)為1，正轉(zhuǎn)

case0x32:

//如果收到的是數(shù)字2

state=2;break;//電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)為2，反轉(zhuǎn)

case0x33:

//如果收到的是數(shù)字3

zkb=zkb+10;//占空比加10

if(zkb>100)zkb=0;

break;

case0x34://如果收到的是數(shù)字4

zkb=zkb-10;//占空比減10

if(zkb<0)zkb=100;break;

default://收到其他按鍵 state=3;break;

//電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)為3，停止}任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施n=0;//計(jì)數(shù)從0開(kāi)始ES=1;//開(kāi)串行口中斷}任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施在程序的開(kāi)頭添加以下內(nèi)容：#include<reg51.h>sbitmotor1=P1^0;//控制直流電機(jī)的端口1sbitmotor2=P1^1;//控制直流電機(jī)的端口2unsignedcharreceive;//存放收到數(shù)據(jù)的變量unsignedcharn;//計(jì)時(shí)變量intzkb;//占空比變量unsignedcharstate;//正反轉(zhuǎn)狀態(tài)變量，1表示正轉(zhuǎn)，2表示示反轉(zhuǎn)，3表示停止由上面這些代碼組合起來(lái)就是本項(xiàng)目的完整程序。任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施3、程序調(diào)試并運(yùn)行

在進(jìn)行PC與單片機(jī)的串口通信軟件調(diào)試時(shí)，最簡(jiǎn)單的辦法是在PC機(jī)上安裝“串口調(diào)試助手”應(yīng)用軟件，只要設(shè)定好波特率等參數(shù)就可以直接使用。調(diào)試成功后再在PC機(jī)上運(yùn)行自己編寫(xiě)的通信程序。先在PC上安裝“串口調(diào)試助手”程序，連接PC和單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，做如下測(cè)試。（1）在PC上運(yùn)行運(yùn)行“串口調(diào)試助手”程序，設(shè)置波特率參數(shù)如圖4-13所示。圖4-14“串口調(diào)試助手”程序的參數(shù)設(shè)置任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施（2）給開(kāi)發(fā)板下載好程序并上電（3）在“串口調(diào)試助手”主界面中，用PC鍵盤(pán)在下部的發(fā)送窗口輸入數(shù)字，選手動(dòng)發(fā)送，可以看到電機(jī)是否按照要求在運(yùn)轉(zhuǎn)。（4）在PC機(jī)的接收窗口觀察所接收到的數(shù)據(jù)，是否與發(fā)送的一樣。即觀察“串口調(diào)試助手”上面的接收窗口會(huì)接收到十六進(jìn)制形式的數(shù)字是否和發(fā)送的一樣。比如，按了數(shù)字1，接收窗口會(huì)出現(xiàn)十六進(jìn)制的01。說(shuō)明單片機(jī)能收到PC發(fā)來(lái)的數(shù)字。任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施4.2.4能力拓展

本任務(wù)實(shí)現(xiàn)智慧教室照明智能控制。當(dāng)教室授課播放投影時(shí)，需要關(guān)閉教室講臺(tái)邊的照明燈；板書(shū)時(shí)打開(kāi)黑板前的照明燈；當(dāng)所有學(xué)生離開(kāi)教室后，教師一鍵關(guān)閉所有照明燈；學(xué)生進(jìn)入教室后，教師一鍵打開(kāi)所有照明燈；教師也可一鍵打開(kāi)或關(guān)閉學(xué)生的照明燈。1、硬件電路設(shè)計(jì)用8個(gè)LED燈模擬教室里的照明燈。LED1和LED2表示講臺(tái)前的兩個(gè)燈，其余6個(gè)LED燈，表示教室里安裝在學(xué)生座位上方的照明燈。任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施RXD連接電腦串口的TXD，TXD連接電腦串口的RXD。用串口助手觀察電腦發(fā)送的數(shù)據(jù)。任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信圖4-15電路圖

任務(wù)實(shí)施2、軟件編程主函數(shù)中首先對(duì)串口相關(guān)寄存器進(jìn)行初始化設(shè)置。//串口工作方式3，11位數(shù)據(jù)通信SCON=0XC0;//定時(shí)器1用于產(chǎn)生波特率，設(shè)置工作方式2，寄存器初始值為0xfd，波特率不翻倍，波特率為9600TMOD=0X20;//9600BPSTH1=0XFD;TL1=0XFD;PCON=0X00;TR1=1;//啟動(dòng)定時(shí)器1產(chǎn)生波特率ET1=0;//定時(shí)器1不產(chǎn)生中斷REN=1;EA=1;ES=1;PS=1;任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施串口中斷函數(shù)完成接收電腦發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，并+1后回發(fā)給電腦。代碼如下：voidmyserial()interrupt4{if(RI){ RI=0; receive=SBUF;//接收電腦串口發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù) SBUF=receive+1;//將收到的數(shù)據(jù)+1后會(huì)發(fā)給電腦 while(!TI);//等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢 TI=0; }}任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施

在主函數(shù)的while循環(huán)中，利用switch函數(shù)，根據(jù)收到的不同數(shù)據(jù)點(diǎn)亮或關(guān)閉不同的照明燈。代碼如下：while(1){//如果電腦發(fā)送字符1，關(guān)講臺(tái)燈led1，led2，//電腦發(fā)送字符2，打開(kāi)講臺(tái)燈led1，led2//電腦發(fā)送字符3，關(guān)閉學(xué)生照明燈led3-led8//電腦發(fā)送字符4，打開(kāi)學(xué)生照明燈led3-led8//電腦發(fā)送字符5，關(guān)閉所有照明燈led1-led8//電腦發(fā)送字符6，打開(kāi)所有照明燈led1-led8switch(receive){case0x31: //關(guān)講臺(tái)燈led1，led2， P1|=0x03;//xxxxxx11 break; case0x32: //打開(kāi)講臺(tái)燈led1，led2 P1&=0xfc;//xxxxxx00 break;

任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信任務(wù)實(shí)施 case0x33: //關(guān)閉學(xué)生照明燈led3-led8 P1|=0xfc;//111111xx break; case0x34: //打開(kāi)學(xué)生照明燈led3-led8 P1&=0x03;//00000011 break; case0x35: //關(guān)閉所有照明燈led1-led8 P1=0xff;//11111111 break; case0x36://打開(kāi)所有照明燈led1-led8 P1=0x00;//00000000 break; default: P1=0xff;//關(guān)閉所有燈 break;}}//while任務(wù)4.2計(jì)算機(jī)與微處理器之間串行通信項(xiàng)目四智慧校園一卡通應(yīng)用及維護(hù)

馮蓉珍

《微處理器程序設(shè)計(jì)》任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)目標(biāo)

有一種醫(yī)療設(shè)備叫作手術(shù)顯微鏡，醫(yī)生通過(guò)手術(shù)顯微鏡對(duì)病人實(shí)施手術(shù)。

顯微鏡鏡頭部件中連接有直流電機(jī)，通過(guò)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)鏡頭焦距，以便醫(yī)生能清晰地看到手術(shù)視野。顯微鏡鏡鏡頭里的照明燈通過(guò)光纖聚光后照亮手術(shù)視野，醫(yī)生手術(shù)時(shí)雙手持有手術(shù)刀，無(wú)法用雙手對(duì)顯微鏡鏡頭進(jìn)行焦距和光源亮度的調(diào)節(jié)。通常會(huì)給手術(shù)顯微鏡配置一個(gè)腳踏控制器，腳踏控制器上有上、下、左、右四個(gè)按鍵，左、右按鍵控制顯微鏡直流電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，上、下按鍵調(diào)節(jié)燈光亮、暗。腳踏控制器和顯微鏡鏡身進(jìn)行串行通信。

通過(guò)本任務(wù)的設(shè)計(jì)與制作，培養(yǎng)學(xué)生利用串行通信技術(shù)解決各個(gè)領(lǐng)域中智能設(shè)備數(shù)據(jù)通信的問(wèn)題，進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)智能設(shè)備的應(yīng)用與維護(hù)。知識(shí)準(zhǔn)備

本項(xiàng)目中需要采集和甲機(jī)連接的四個(gè)按鍵的狀態(tài)，并通過(guò)串口發(fā)送給乙機(jī)。乙機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，控制和乙機(jī)相連的燈光亮度及鏡頭的聚焦點(diǎn)。

完成本項(xiàng)目需要具備前幾個(gè)項(xiàng)目涉及的串行通信和通過(guò)繼電器控制直流電機(jī)的知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，需要利用獨(dú)立式按鍵的狀態(tài)變化來(lái)判斷按鍵是否被按下。

任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施

醫(yī)生踩下腳踏控制器上左側(cè)按鍵，電機(jī)反正；踩下右側(cè)按鍵，電機(jī)正轉(zhuǎn)；踩下上面的按鍵，燈光調(diào)亮；踩下下面的按鍵，燈光調(diào)暗。腳踏控制器中有一微處理器，連接上下左右四個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)，顯微鏡鏡頭里也有一個(gè)微處理器與電機(jī)和光源相連接。腳踏控制器中的微處理器和顯微鏡鏡頭里的微處理器通過(guò)串口進(jìn)行通信。1、硬件電路設(shè)計(jì)

在仿真電路圖中，甲機(jī)是在腳踏控制器中的微處理器，乙機(jī)是顯微鏡鏡頭里的微處理器。任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施

甲機(jī)的P1.0~P1.3連接四個(gè)按鍵。甲機(jī)的TXD和乙機(jī)的RXD連接，甲機(jī)的RXD和乙機(jī)的TXD連接。甲機(jī)電路圖如圖

圖4-16腳踏控制（甲機(jī)）電路圖

任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施

乙機(jī)的串口和甲機(jī)連接，P1.0~P1.2連接3個(gè)LED燈，模擬顯微鏡鏡頭里的光源。電機(jī)兩極連接P3.6和P3.7。圖4-17乙機(jī)控制電路圖

任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施2、軟件編程

甲機(jī)主函數(shù)對(duì)串口中斷進(jìn)行初始化設(shè)置，定時(shí)器1工作方式2，11.0592MHz晶振下，波特率翻倍，波特率設(shè)定為9600bps時(shí)，定時(shí)器1寄存器初始值為0xfa。串口通信方式1，10位數(shù)據(jù)異步通信，波特率可設(shè)置。啟動(dòng)定時(shí)器1，允許串行口中斷。初始化串口發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。TMOD=0X20;//00100000，定時(shí)器1工作方式2，TH1=0XFA; //波特率為9600，11.0592MHz晶振，波特率翻倍TL1=0XFA;PCON=0X80;//波特率翻倍SCON=0X50;//01010000 串口工作方式1,10位異步通信，波特率可變,允許串口接收數(shù)據(jù)TR1=1;//啟動(dòng)定時(shí)器1EA=1;//允許總中斷ES=1;//允許串行中斷send_data=0;//按鍵值初始化任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施主函數(shù)循環(huán)執(zhí)行以下語(yǔ)句。while(1){//1讀鍵盤(pán)值

readkey();//2