單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)-基于STC15系列單片機(jī) 課件 項(xiàng)目5 密碼鍵盤的實(shí)現(xiàn)

項(xiàng)目

密碼鍵盤的實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目介紹項(xiàng)目：密碼鍵盤的實(shí)現(xiàn)任務(wù)1：單片機(jī)PC機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)任務(wù)2：數(shù)碼管顯示矩陣鍵盤鍵值任務(wù)3：密碼鍵盤的設(shè)計(jì)密碼鍵盤項(xiàng)目：綜合應(yīng)用了數(shù)碼管、按鍵、串行通訊等模塊。項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)任務(wù)

單片機(jī)PC機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)任務(wù)介紹實(shí)現(xiàn)單片機(jī)通過USB串口與PC機(jī)的連接；完成USB轉(zhuǎn)串行口通信電路的搭建；完成方式1下雙機(jī)串行通信的程序編寫；實(shí)現(xiàn)通過串口，將26個(gè)字母’A’~’Z’發(fā)送出去。單片機(jī)PC機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)單片機(jī)PC機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)5.1.1數(shù)據(jù)通信的概念計(jì)算機(jī)CPU與外部設(shè)備之間、計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的信息交換稱為數(shù)據(jù)通信?；镜耐ㄐ欧绞接袃煞N：并行通信和串行通信。并行通信：所傳送數(shù)據(jù)的各位同時(shí)進(jìn)行發(fā)送或接收。如圖5.2所示，并行方式傳輸一個(gè)字節(jié)（假定是8位二進(jìn)制數(shù)10010011B）時(shí)，需要8條數(shù)據(jù)線，D0~D7是同時(shí)進(jìn)行傳送的。這種方式的特點(diǎn)是通信速度快，但傳輸線多，價(jià)格較貴，適合近距離傳輸。串行通信：所傳送數(shù)據(jù)的各位按順序一位一位地發(fā)送或接收。圖5.3表示同樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行串行通信，只需要一條數(shù)據(jù)線。最初傳遞的是D0位，然后是D1位，最后傳遞D7位。這種方式的特點(diǎn)是傳輸速度慢，但因數(shù)據(jù)傳輸線少，線路結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng)，特別適用于遠(yuǎn)距離通信。單片機(jī)PC機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)任務(wù)硬件設(shè)計(jì)5.1.2同步串行通信和異步串行通信1．同步通信在同步通信中，發(fā)送器和接收器由同一個(gè)時(shí)鐘控制，發(fā)送方在時(shí)鐘的控制下逐位發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方在時(shí)鐘的控制下逐位接收數(shù)據(jù)，由此實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方的嚴(yán)格同步；發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先發(fā)送1~2個(gè)字節(jié)的特殊數(shù)據(jù)（稱為同步字符），接收方一旦檢測到規(guī)定的同步字符就開始接收，發(fā)送方接著連續(xù)按順序傳送n個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。當(dāng)n個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，發(fā)送校驗(yàn)碼。同步通信如圖5.4所示。2．異步串行通信：異步串行通信的數(shù)據(jù)或字符是一幀一幀地傳送的，一幀數(shù)據(jù)由1位低電平的起始位、5~8位數(shù)據(jù)位、1位奇偶校驗(yàn)位，1~2位高電平的終止位組成。起始位：在通信線上沒有數(shù)據(jù)傳送時(shí)處于邏輯“1”狀態(tài)，當(dāng)發(fā)送器要發(fā)送一幀數(shù)據(jù)時(shí)，首先發(fā)出一個(gè)邏輯“0”信號，這個(gè)邏輯低電平就是起始位。起始位通過通信線傳給接收器，當(dāng)接收器檢測到這個(gè)邏輯低電平后，就開始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位信號。因此起始位表示一幀數(shù)據(jù)傳送的開始。數(shù)據(jù)位：緊跟在起始位后的是數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)位的位數(shù)可以是5、6、7、8位，傳輸時(shí)低位在先，高位在后。奇偶校驗(yàn)位：串行通信用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送時(shí)，受到的干擾較大，為了保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性，可在每幀數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位后，加上奇偶校驗(yàn)位。奇校驗(yàn)：發(fā)送字符中（包括校驗(yàn)位內(nèi)）含“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)。偶校驗(yàn)：發(fā)送字符中（包括校驗(yàn)位內(nèi)）含“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)。在異步通信中，數(shù)據(jù)按圖5.5的格式一幀接一幀地傳送。在發(fā)送的間隙，即空閑時(shí)，通信線路總是處于邏輯“1”（高電平）狀態(tài)，每個(gè)數(shù)據(jù)幀（字符）的傳送均以邏輯“0”（低電平）開始。異步串行通信的線路比較簡單，但是每一幀中的位數(shù)比較少，而且還要有啟始位、終止位等用于同步的位，所以傳送的效率不高、速度比較慢，而同步方式在數(shù)據(jù)傳送時(shí)省去了起始位和停止位，一幀可以連續(xù)傳送若干個(gè)字節(jié)，所以其速度高于異步傳送，但對硬件結(jié)構(gòu)要求較高。5.1.3通信方向串行通信有單工通信、半雙工通信和全雙工通信3種方式。單工通信：數(shù)據(jù)只能單方向地從一端向另一端傳送。半雙工通信：數(shù)據(jù)可以雙向傳送，但任一時(shí)刻只能向一個(gè)方向傳送，即分時(shí)雙向傳送數(shù)據(jù)。全雙工通信：數(shù)據(jù)可同時(shí)向兩個(gè)方向傳送，全雙工通信效率最高，適用于計(jì)算機(jī)之間的通信。5.1.4波特率波特率：通信中對數(shù)據(jù)傳送速率的規(guī)定，指每秒傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，單位為位/秒（bit/s）。例如：在某異步串行通信中，每傳送一個(gè)字符需要10位（1位起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1位停止位），如果采用波特率為4800波特進(jìn)行串行通信，則每秒可以傳送480個(gè)字符。在串行通信中，收、發(fā)雙方必須按照同樣的速率進(jìn)行串行通信，即收發(fā)雙方采用相同的波特率。在串行傳輸中，二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列是以數(shù)字信號波形的形式出現(xiàn)的；發(fā)送時(shí)，在發(fā)送時(shí)鐘作用下將發(fā)送移位寄存器的數(shù)據(jù)串行移位輸出；接收時(shí)，在接收時(shí)鐘的作用下將通信線上傳來的數(shù)據(jù)串行移入移位寄存器。發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘也可稱為移位時(shí)鐘，產(chǎn)生移位時(shí)鐘的電路稱為波特率發(fā)生器。為了提高采樣分辨率，準(zhǔn)確地測定數(shù)據(jù)位的上升沿或下降沿，時(shí)鐘頻率總是高于波特率的若干倍，這個(gè)倍數(shù)稱為波特率因子。在單片機(jī)中發(fā)送/接收時(shí)鐘可以由系統(tǒng)時(shí)鐘fosc產(chǎn)生，其波特率因子取為12、32、64，由于fosc為常數(shù)，這種方式也稱為固定波特率方式；發(fā)送/接收時(shí)鐘也可以由定時(shí)器T1產(chǎn)生，只要改變定時(shí)器的計(jì)數(shù)初值，就能改變由T1產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率，因此稱為可變波特率方式。5.1.5通信線的連接根據(jù)傳輸線路的電氣特性，串行通信的傳輸速率隨傳輸距離的增加而降低，通信距離不同，電路的連接方式也不相同。如果兩片單片機(jī)相距很近，或在同一塊PCB板上，通信雙方的連接只需3根信號線：TXD（串行數(shù)據(jù)發(fā)送線）、RXD（串行數(shù)據(jù)接收線）和GND（地線），直接以TTL電平連接，如圖5.7所示。通常需將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，以提高信號的幅度，增加傳輸距離，如圖5.8所示，這種連接方式最大距離一般不超過15m。5.1.6RS-232簡介RS-232是一種串行通信標(biāo)準(zhǔn)，是由美國電機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）為了利用電話線及調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而制定的，它對信號的功能、電氣特性、連接器等都作了明確的規(guī)定。由于RS-232早期不是專為計(jì)算機(jī)通信設(shè)計(jì)的，因此有25針D型連接器和9針D型連接器，目前的PC機(jī)采用的都是9針D型連接器。這里僅對9針D型連接器進(jìn)行說明。1.RS-232的信號

RS-232除了基本的數(shù)據(jù)收發(fā)線TXD、RXD外，還有用于收發(fā)雙方聯(lián)絡(luò)、協(xié)調(diào)的握手信號。（1）基本的數(shù)據(jù)傳送引腳

TXD：數(shù)據(jù)輸出端，串行數(shù)據(jù)由此送出。

RXD：數(shù)據(jù)輸入端，串行數(shù)據(jù)由此輸入。

GND：信號地線。在串行通信中，最簡單的通信只需連接這3根線。在PC機(jī)與PC機(jī)之間，PC機(jī)與單片機(jī)之間、單片機(jī)與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信大多采用這種連接方式。（2）握手信號

RTS：請求發(fā)送信號，輸出。

CTS：清除傳送，是對RTS的響應(yīng)信號，輸入。

DSR：數(shù)據(jù)通信準(zhǔn)備就緒，輸入。

DTR：數(shù)據(jù)終端就緒，表明計(jì)算機(jī)已做好接收準(zhǔn)備，輸出。

DCD：數(shù)據(jù)載波檢測，輸入。以上握手信號在和調(diào)制/解調(diào)器連接時(shí)使用，為便于理解，我們舉例如下：當(dāng)一臺(tái)PC機(jī)與調(diào)制解調(diào)器相連，要向遠(yuǎn)方發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，如果PC機(jī)作好了發(fā)送準(zhǔn)備，就用RTS信號通知調(diào)制解調(diào)器；當(dāng)調(diào)制解調(diào)器也作好發(fā)送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，就向PC機(jī)發(fā)出CTS信號，RTS和CTS這對握手信號溝通后，就可以進(jìn)行串行數(shù)據(jù)發(fā)送了。當(dāng)PC機(jī)要從遠(yuǎn)方接收數(shù)據(jù)時(shí)，如果PC機(jī)作好了接受準(zhǔn)備，就發(fā)出DTR信號通知調(diào)制解調(diào)器；當(dāng)調(diào)制解調(diào)器也作好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備就向PC機(jī)發(fā)出DSR信號，DTR和DSR這對握手信號溝通后，就可以進(jìn)行串行數(shù)據(jù)接收了。2.

接口的電氣特性RS-232采用的是EIA電平，信號線上的電壓為負(fù)邏輯關(guān)系：邏輯1對應(yīng)的電壓為-3V~-15V邏輯0對應(yīng)的電壓為+3V~+15V介于-3V~+3V之間的電壓，低于-15V或高于+15V的電壓是沒有意義的。3.

電平轉(zhuǎn)換電路RS-232的EIA電平是以正/負(fù)電壓來表示邏輯0/1的，與TTL電路以低/高電平表示邏輯0/1不同。因此為了實(shí)現(xiàn)與TTL器件的連接，必須在EIA電平與TTL電平之間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。為此半導(dǎo)體公司特別為RS-232制造了用于信號電平轉(zhuǎn)換的專用集成電路，常見的型號有：MAX232、TSC232、ICL232等，它們的引腳及特性是兼容的，可以相互之間代換使用。MAX232芯片內(nèi)部具有電壓倍增電路，只需+5V電源供電，外接4個(gè)電容器，使用非常方便。如圖5.10所示，該芯片可連接兩對收發(fā)線，既能將兩路TTL電平（T1IN、T2IN）轉(zhuǎn)換成RS232電平（T1OUT、T2OUT）送到傳輸線上，又能將傳輸線上的兩路RS232電平（R1IN、R2IN）轉(zhuǎn)換成TTL電平（R1OUT、R2OUT）。4.

單片機(jī)與PC機(jī)之間的連接在許多應(yīng)用場合，由單片機(jī)構(gòu)成的自動(dòng)控制系統(tǒng)、智能儀器往往需要與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。PC機(jī)提供的兩個(gè)RS-232串行口COM1、COM2是EIA電平，而單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)收發(fā)線RXD、TXD都是TTL電平，因此單片機(jī)需使用MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，通過串行電纜線與PC機(jī)相連接，如圖5.11所示。5.1.7單片機(jī)通過USB串口與PC機(jī)連接目前在筆記本電腦上基本上已不配置9針的RS-232接口，取而代之的是即插即用的USB接口，一些芯片生產(chǎn)商提供了USB轉(zhuǎn)串口的接口芯片，比如PL2303HX、CH340G，通過這類芯片，將USB接口轉(zhuǎn)換為串行口后與單片機(jī)連接，同時(shí)如果單片機(jī)系統(tǒng)功耗不大的話，還可以通過USB接口向單片機(jī)供電，這樣反而較傳統(tǒng)的RS-232連接方式更加方便5.1.8認(rèn)識STC15單片機(jī)的串行口1STC15單片機(jī)串行口結(jié)構(gòu)STC15W4K61S4系列單片機(jī)具有4個(gè)采用UART工作方式的全雙工異步串行通信接口(串口1、串口2、串口3和串口4)。這里主要介紹串口1的使用，串口1的兩個(gè)緩沖器共用的地址碼是99H；串口1的兩個(gè)緩沖器統(tǒng)稱串行通信特殊功能寄存器SBUF。串口1有4種工作方式，其中兩種方式的波特率是可變的，另兩種是固定的，以供不同應(yīng)用場合選用。用戶可用軟件設(shè)置不同的波特率和選擇不同的工作方式。主機(jī)可通過查詢或中斷方式對接收/發(fā)送進(jìn)行程序處理，使用十分靈活。STC15W4K61S4系列單片機(jī)串行口對應(yīng)的硬件部分是TxD和RxD。串口1可以在3組引腳之間進(jìn)行切換。通過設(shè)置特殊功能寄存器

AUXR1/P_SW1中的位

S1_

S1和S1_S0兩位決定。如圖5.14所示，設(shè)有A、B兩臺(tái)單片機(jī)串行通信，A機(jī)發(fā)送、B機(jī)接收。A機(jī)的CPU將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送SBUF，就啟動(dòng)了發(fā)送過程，按設(shè)定的波特率，每來一個(gè)移位脈沖，SBUF中的數(shù)據(jù)便移出一位，按先低位后高位的順序一位一位地將數(shù)據(jù)移到TXD引腳上，當(dāng)A機(jī)的一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢（發(fā)送SBUF移空），硬件電路自動(dòng)將發(fā)送中斷標(biāo)志TI置1，向CPU發(fā)出中斷請求，請求CPU將下一個(gè)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送SBUF。與此同時(shí)B機(jī)按設(shè)定的波特率，每來一個(gè)移位脈沖，就會(huì)將RXD引腳上的數(shù)據(jù)移入SBUF，這樣先低位后高位，直到一幀數(shù)據(jù)接收完成（接收SBUF滿），硬件電路自動(dòng)將RI標(biāo)志置1，向CPU發(fā)中斷請求，請求CPU及時(shí)取走剛剛收到的數(shù)據(jù)。2串行口的控制寄存器(1)串行通信控制寄存器SCONMCS-51單片機(jī)串行口的工作方式、接收和發(fā)送控制及串行口的狀態(tài)標(biāo)志都是由寄存器SCON來控制和指示。其格式如下：位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H位名SM0/FESM1SM2RENTB8RB8TIRISM0/FE、SM1：當(dāng)PCON寄存器中的SMOD0位為1時(shí)，SM0/FE用于幀錯(cuò)誤檢測，當(dāng)檢測到一個(gè)無效停止位時(shí)，通過UART接收器設(shè)置該位，它必須由軟件清零。當(dāng)PCON寄存器中的SMOD0位為0時(shí)，SM0/FE、SM1兩位決定了串口通信的工作方式，如下表所示：SM0/FESM1工作方式功能波特率0008位的移位寄存器fosc/12或fosc/20118位的UART由定時(shí)器T1的溢出率確定1029位的UARTfosc/32或fosc/641139位的UART由定時(shí)器T1的溢出率確定SM2：是多機(jī)通信控制位。通常應(yīng)把該位置為“0”；在串口方式2和方式3，進(jìn)行多機(jī)通信時(shí)，該位需要置成“1”。REN：允許接收位REN=1時(shí)，允許接收數(shù)據(jù)；REN=0時(shí)，禁止接收數(shù)據(jù)。TB8：發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位在方式2、方式3，TB8的內(nèi)容是要發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位，其值由用戶通過軟件設(shè)置。在雙機(jī)通信時(shí)，TB8一般作為奇偶校驗(yàn)位使用；在多機(jī)通信時(shí)，常以TB8的狀態(tài)表示主機(jī)發(fā)送的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀，一般約定：TB8=0為數(shù)據(jù)幀，TB8=1為地址幀。RB8：接收數(shù)據(jù)第9位在方式2、方式3時(shí)，RB8存放接收到的第9位數(shù)據(jù)，對應(yīng)于發(fā)送方的TB8。TI：發(fā)送中斷標(biāo)志在方式0時(shí)，發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)后，該位由硬件置1。在其它方式，在發(fā)送停止位前由硬件置1。因此TI=1，表示一幀數(shù)據(jù)已發(fā)送結(jié)束，其狀態(tài)可供程序查詢，也可請求中斷。TI必須用程序清0。RI：接收中斷標(biāo)志在方式0時(shí)，接收到第8位數(shù)據(jù)后，該位由硬件置1。在其它方式，當(dāng)接收到停止位時(shí)，該位由硬件置1。因此RI=1，表示串行口已接收到一幀數(shù)據(jù)，其狀態(tài)可供程序查詢，也可請求中斷。RI必須用程序清0。SCON寄存器可以位尋址。(2)PCON寄存器PCON寄存器中只有其最高位（SMOD位）與串行通信有關(guān)，其它位則用于電源管理。位地址B7B6B5B4B3B2B1B0位名SMODSMOD0——GF1GF0PDIDSMOD：波特率加倍位當(dāng)該位設(shè)為“1”時(shí)，所設(shè)定的波特率被加倍。注意PCON寄存器是不能位尋址的，所以使用“SMOD=1；”或“SMOD=0；”語句都是非法的，將SMOD置“1”可用“PCON|=0x80；”語句，將SMOD清“0”可用“PCON&=0x7F；”語句。SMOD0：幀錯(cuò)誤檢測有效控制位。當(dāng)SMOD0為1時(shí)，SM0/FE用于幀錯(cuò)誤檢測；當(dāng)SMOD0為0時(shí)，由SM0/FE、SM1兩位決定串口通信的工作方式。(3)輔助寄存器AUXR輔助寄存器的格式和各位含義如下：位地址B7B6B5B4B3B2B1B0位名T0x12T1x12UART_M0x6T2RT2_C/TT2x12EXTRAMS1ST2其中與串行通信相關(guān)的位介紹如下：

T1x12：定時(shí)器1速度控制位。T1x12為0時(shí)，定時(shí)器1是傳統(tǒng)8051速度，12分頻；T1x12為1時(shí)，定時(shí)器1的速度是傳統(tǒng)8051的12倍,不分頻。如果UART串口1用T1作為波特率發(fā)生器，則由T1x12決定UART1串口是12T還是1T。UART_M0x6：串口模式0的通信速度設(shè)置位。UART_M0x6為0時(shí)，串口1模式0的速度是傳統(tǒng)8051單片機(jī)串口的速度，即12分頻；UART_M0x6為1時(shí)，串口1模式0的速度是傳統(tǒng)8051單片機(jī)串口速度的6倍，即2分頻。T2R：定時(shí)器2允許控制位。T2R為0時(shí)，不允許定時(shí)器T2運(yùn)行；T2R為1，允許定時(shí)器T2運(yùn)行。T2_C/T：控制定時(shí)器T2用作定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。T2_C/T為0時(shí)，用作定時(shí)器(對內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù))；T2_C/T為1時(shí)，用作計(jì)數(shù)器(對引腳T2/P3.1的外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)）。T2x12:定時(shí)器2速度控制位。T2x12為0時(shí)，定時(shí)器T2是傳統(tǒng)8051速度，12分頻1，定時(shí)器T2的速度是傳統(tǒng)8051的12倍，不分頻。

如果串口1或串口2用T2作為波特率發(fā)生器，則由T2x12決定串口1或串口2是12T還是1T。S1ST2：串口1選擇定時(shí)器2作波特率發(fā)生器的控制位。S1ST2為0，選擇定時(shí)器T1作為串口1的波特率發(fā)生器；S1ST2為1，選擇定時(shí)器T2作為串口1的波特率發(fā)生器，此時(shí)定時(shí)器T1得到釋放，可以作為獨(dú)立定時(shí)器使用。串口1默認(rèn)選擇定時(shí)器T2作為其波特率發(fā)生器。(4)定時(shí)器T2的寄存器T2HT2L定時(shí)器T2寄存器T2H(地址為D6H,復(fù)位值為00H）及寄存器T2L(地址為D7H,復(fù)位值為00）用于保存重裝時(shí)間常數(shù)。(5)與串行中斷相關(guān)的控制位ES和PS串行口中斷允許位ES位于中斷允許寄存器IE中，中斷允許寄存器的格式如下:中斷允許寄存器IE（可位尋址）:位地址B7B6B5B4B3B2B1B0位名EAELVDEADCESET1EX1ET0EX0ES:串行口中斷允許位。ES為1時(shí)，允許串行口中斷；ES為0時(shí)，禁止串行口中斷。中斷優(yōu)先級控制寄存器IP（可位尋址）:PS：串口1中斷優(yōu)先級控制位。PS為0時(shí)，串口1中斷為低優(yōu)先級中斷(優(yōu)先級0）PS為1時(shí)，串行口中斷為高優(yōu)先級。(6)串行口1引腳切換寄存器AUXR1/P_SW1位地址B7B6B5B4B3B2B1B0位名PPCAPLVDPADCPSPT1PX1PT0PX0位地址B7B6B5B4B3B2B1B0位名S1_S1S1_S0CCP_S1CCP_S0CCP_S1CCP_S10DPSS1_S1、S1_S0用于切換串口1通信引腳：S1_S1S1_S0串口1通信引腳00[RxD/P3.0,TxD/P3.1]01[RxD_2/P3.6,TXD_2/P3.7]10[P1.6/RxD_3/XTAL2,P1.7/TxD_3/XTAL1]11無效5.1.9串行口的應(yīng)用5.1.9.1

方式0串行口工作方式0又稱為“移位寄存器方式”，是將串行口作為同步移位寄存器使用，這時(shí)以RXD端作為數(shù)據(jù)的輸入/輸出端，在TXD端輸出移位脈沖。實(shí)際上是把串行口變作并行口使用，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，如果并行口不夠用，可通過外接串入并出移位寄存器擴(kuò)展輸出口，通過外接并入串出移位寄存器擴(kuò)展輸入接口。串行口工作于方式0時(shí)，數(shù)據(jù)長度為8位，當(dāng)串行口模式0的通信速度設(shè)置位UARTM0x6AUXR=0時(shí)，其波特率固定為SYSclk/12。當(dāng)串行口模式0的通信速度設(shè)置位UARTMOX6/AUXR5=1時(shí)，其波特率固定為SYSclk2?，F(xiàn)對方式0發(fā)送數(shù)據(jù)方法進(jìn)行說明：（1）

設(shè)置控制寄存器SCON的SM0、SM1為方式0（2）

清除TI標(biāo)志。（3）

將發(fā)送的數(shù)據(jù)送入SBUF，這樣SBUF中的數(shù)據(jù)在TXD腳移位脈沖的作用下，一位一位地在RXD腳送出。（4）

當(dāng)?shù)?位發(fā)送完畢，TI標(biāo)志自動(dòng)置1，如果還有數(shù)據(jù)要發(fā)送，重復(fù)（2）~（4）。5.1.9.2方式1方式1是異步串行通信方式，以TXD為串行數(shù)據(jù)發(fā)送端，RXD為數(shù)據(jù)接收端，每幀數(shù)據(jù)共10位：一個(gè)起始位“0”，8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)停止位“1”。其中起始位和停止位是由硬件電路自動(dòng)插入的。方式1下，波特率由定時(shí)器T1的溢出率（每秒鐘溢出的次數(shù)）和SMOD共同決定，其公式為：

波特率=串行通信模式1的波特率是可變的，可變的波特率由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1或定時(shí)器T2產(chǎn)生，優(yōu)先選擇定時(shí)器T2產(chǎn)生波特率。（1）當(dāng)串行口1用定時(shí)器T2作為其波特率發(fā)生器時(shí)：串行口1的波特率=(定時(shí)器T2的溢出率)/4（注意：此時(shí)波特率也與SMD無關(guān)。）當(dāng)T2工作在1T（不分頻）時(shí)模式(AUXR2/T2x12=1)，定時(shí)器2的溢出率=

FOSC/(65536-[RL_TH2,RL_TL2]);即此時(shí)，串行口1的波特率=

FOSC/(65536-[RL_TH2,RL_TL2])/4；當(dāng)T2工作在12T(12分頻)模式時(shí)(AUXR2/T2x12=0)，定時(shí)器2的溢出率=FOSC/12/(65536-[RL_TH2,RL_TL2]);即此時(shí)，串行口1的波特率=

FOSC/12/(65536-

[RL_TH2,RL_TL2])/4RL_TH2是T2H的自動(dòng)重裝載寄存器，RL_TL2是12L的自動(dòng)重裝載寄存器。（2）當(dāng)串行口1用定時(shí)器T1作為其波特率發(fā)生器且定時(shí)器T1工作于模式0(16位自動(dòng)重裝載模式)時(shí)：串行口1的波特率=(定時(shí)器1的溢出率)/4(注意:此時(shí)波特率與SMOD無關(guān)。)當(dāng)定時(shí)器T1工作于模式0(16位自動(dòng)重裝載模式)且Tx12=0(12分頻)時(shí)，定時(shí)器T1的溢出率=

FOSC/12/(65536[

RL_THI,

RL_TL1])，即此時(shí)，串行口1的波特率=

FOSC/12/(65536-[RL_TH1,RL_TL1])/4；當(dāng)定時(shí)器T1工作于模式0(16位自動(dòng)重裝載模式)且Tx12=1(不分頻)時(shí)，定時(shí)器T1的溢出率=

FOSC/(65536[

RL_THI,

RL_TL1])，即此時(shí)，串行口1的波特率=

FOSC/(65536-[RL_TH1,RL_TL1])/4；RL_TH是TH的自動(dòng)重裝載寄存器，RL_TL是TL的自動(dòng)重裝載寄存器。（3）當(dāng)串行口1用定時(shí)器T1作為其波特率發(fā)生器且定時(shí)器T1工作于模式2(8位自動(dòng)重裝模式)時(shí)：串行口1的波特率=(2SMOD/32)x(定時(shí)器1的溢出率)當(dāng)定時(shí)器1工作于模式2(8位自動(dòng)重裝模式)且T1x12=0(12分頻)時(shí)，定時(shí)器T1的溢出率=

FOSC/12/(256-TH1)，即此時(shí)，串行口1的波特率=(2SMOD/32)×

FOSC/12/(256-TH1)當(dāng)定時(shí)器1工作于模式2(8位自動(dòng)重裝模式)且T1x12=1(不分頻)時(shí)，定時(shí)器T1的溢出率=

FOSC/(256-TH1)，即此時(shí)，串行口1的波特率=(2SMOD/32)

xFOSC/(256-TH1)具體應(yīng)用時(shí)，總是根據(jù)預(yù)先確定的波特率，去計(jì)算定時(shí)器的計(jì)數(shù)初值，當(dāng)時(shí)鐘頻率fosc=11.0592MHz時(shí)，波特率為9600，不分頻時(shí)，通過推導(dǎo)，我們可以得到T2計(jì)數(shù)初值的公式為：T2H=(65536-((FOSC/4)/BAUD))/256; //裝入時(shí)間常數(shù)，T2L=(65536-((FOSC/4)/BAUD))%256;5.1.9.3方式2方式2是異步串行通信方式，在STC15中建議不學(xué)習(xí)。方式2以TXD為串行數(shù)據(jù)發(fā)送端，RXD為數(shù)據(jù)接收端，每幀數(shù)據(jù)共11位：一個(gè)起始位“0”，9個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)停止位“1”。發(fā)送時(shí)，第9個(gè)數(shù)據(jù)位由SCON寄存器中的TB8提供，接收時(shí)，收到的第9位數(shù)據(jù)存放在SCON寄存器中的RB8。第9位數(shù)據(jù)可作為奇偶校驗(yàn)位，也可在多機(jī)通信時(shí)，作為數(shù)據(jù)信息或地址信息的標(biāo)志位。方式2的波特率是固定的：

波特率=5.1.9.4方式3方式3為9位數(shù)據(jù)異步通信UART模式，用于多機(jī)通信，其一幀的信息由11位組成：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位(低位在先)，1位可編程位(第9位數(shù)據(jù))和1位停止位。發(fā)送時(shí)可編程位(第9位數(shù)據(jù))由SCON中的TB8提供，可軟件設(shè)置為1或0，或者可將PSW中的奇/偶校驗(yàn)位P值裝入TB8(TB8既可作為多機(jī)通信中的地址數(shù)據(jù)標(biāo)志位，又可作為數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位)。接收時(shí)第9位數(shù)據(jù)裝入SCON的RB8。TxD/P3.1為發(fā)送端口，RxDP3.0為接收端口，以全雙工模式進(jìn)行接收/發(fā)送。模式3和模式1相比，除發(fā)送時(shí)由TB8提供給移位寄存器第9數(shù)據(jù)位不同外，其余功能結(jié)構(gòu)均基本相同，其接收“發(fā)送操作過程及時(shí)序也基本相同。在模式3中，接收到的停止位與SBUF、RB8和R無關(guān)，通過軟件對SCON中的SM2、TB8的設(shè)置以及通信協(xié)議的約定,為多機(jī)通信提供了方便。串行通信模式3的波特率也是可變的，可變的波特由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1或定時(shí)器2產(chǎn)生。本任務(wù)選用串口方式1完成單片機(jī)與虛擬終端的通信，我們首先完成一個(gè)簡單的示例：示例5.1：通過串行口，將26個(gè)字母‘A’~‘Z’發(fā)送出去，已知單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為11.0592MHz。要求采用串口方式1，波特率為9600。任務(wù)硬件設(shè)計(jì)：為了便于觀察、調(diào)試，我們在Proteus環(huán)境下，可加入虛擬終端(VIRTUALTERMINAL)，如圖5.15所示，將單片機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD與虛擬終端的RXD相連，以監(jiān)視串行口發(fā)出數(shù)據(jù)的情況。任務(wù)軟件設(shè)計(jì)方式1發(fā)送程序的編寫方法：（1）根據(jù)波特率，對定時(shí)器T1進(jìn)行初始化。（2）設(shè)置控制寄存器SCON，選擇串口方式1。（3）清除TI標(biāo)志。（4）將數(shù)據(jù)送入發(fā)送緩沖器SBUF。當(dāng)SBUF中的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，硬件電路自動(dòng)將TI標(biāo)志置1。（5）如果還有數(shù)據(jù)要發(fā)送，重復(fù)（3）~（5）。方式1接收程序的編寫方法：（1）根據(jù)波特率，對定時(shí)器T1進(jìn)行初始化，注意波特率應(yīng)與發(fā)送端一致。（2）設(shè)置控制寄存器SCON，選擇串口方式1，并令REN=1。（3）清除RI標(biāo)志。（4）當(dāng)串行口收到一幀數(shù)據(jù)后，RI置1，會(huì)產(chǎn)生中斷請求，通知CPU從接收SBUF中讀取數(shù)據(jù)。（5）如果還有數(shù)據(jù)要接收，重復(fù)（3）~（5）。數(shù)據(jù)的發(fā)送程序既可采用查詢方式，也可采用中斷方式。任務(wù)調(diào)試方法如果虛擬終端收不到單片機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)，可設(shè)置虛擬終端的屬性，打開如圖5.16所示的窗口，檢查‘BaudRate’欄的波特率是否與程序中所設(shè)置的一致。另外還要檢查單片機(jī)的時(shí)鐘頻是否為11.0592MHz，在Proteus下單片機(jī)默認(rèn)的時(shí)鐘頻率為12MHz。圖5.16虛擬終端屬性設(shè)置如果希望在真實(shí)的硬件環(huán)境中實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的串行通信，通過學(xué)習(xí)板將‘A’~‘Z’26個(gè)字母發(fā)送給PC機(jī)，可利用STC-ISP工具提供的串口助手配合實(shí)施：（1）將案例2產(chǎn)生的hex文件通過STC-ISP寫入單片機(jī)。（2）如圖4.18所示，點(diǎn)擊STC-ISP工具的“串口助手”選項(xiàng)卡，在“串口”選擇欄選擇的串口號，必須與STC-ISP界面左上方的“串口號”保持一致。（3）如圖4.18所示，設(shè)置好波特率（與案例2設(shè)定的波特率一致），接緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)都選擇文本模式。（4）點(diǎn)擊“打開串口”按鈕，該按鈕的標(biāo)題變?yōu)椤瓣P(guān)閉串口”（5）按下學(xué)習(xí)板上的復(fù)位按鈕，在STC-ISP工具的接收緩沖區(qū)將顯示‘A’~‘Z’26個(gè)字母，如圖5.17所示。圖5.17STC-ISP工具的串口助手任務(wù)效果展示在Proteus環(huán)境下虛擬終端(VIRTUALTERMINAL)虛擬終端接收到的數(shù)據(jù)，如圖5.18所示。任務(wù)

數(shù)碼管顯示矩陣鍵盤鍵值任務(wù)介紹本任務(wù)將實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示矩陣鍵盤的按鍵值，編寫程序，將所按鍵值送LED顯示器顯示。單片機(jī)PC機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)任務(wù)硬件設(shè)計(jì)圖

行列式鍵盤與動(dòng)態(tài)LED顯示器接口電路圖5.2.1行列式鍵盤的基本原理鍵盤是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的輸入設(shè)備，矩陣式鍵盤也稱為行列式鍵盤，其結(jié)構(gòu)如圖5.19所示。圖中有3根行線和4根列線，按鍵跨接在行線和列線上。3×4的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成12個(gè)按鍵的鍵盤，與獨(dú)立式鍵盤相比，按鍵數(shù)量相同時(shí)占用口線少，因此適用于按鍵數(shù)量較多的場合。如圖5.19中3根行線接到P2.0~P2.2，作為輸出口，4根列線接到P2.4~P2.7，作為輸入口，通常采用掃描法檢測鍵盤有