基于单片机的串口扩展设计

,学院 (系)： 电子与电气工程系专 业：电气工程及其自动化,南阳工学院电子系2007级本科生毕业论文答辩,基于单片机的串口扩展设计,完成日期：2011年5月,单片机小系统串口扩展芯片SP2538模块RS232接口键盘模块电源模块,1 硬件系统总体框图设计,电源模块,单片机小系统,串口扩展芯片SP2538,RS232接口,键盘模块,单片机小系统作为本系统的控制核心，监控整个系统的运行，无论键盘模块控制子串口的工作模式，或是数据接收与发送，或是中断响应都要通过单片机小系统完成，单片机小系统电路图设计如图1。,图1 单片机小系统,图2 电路时钟,图3 复位时钟,(1) 单片机小系统硬件设计,芯片SP2538的硬件接口电路如图，芯片SP2538采用低功耗CMOS工艺设计生产的专用串口RS232扩展芯片，它可以轻松将任意单片机（如：89C51）或DSP等现有的RS232串行口扩展成5个全新的全双工RS232串行口（所有串行口可同时独立接收和发送数据）。,（2） 串口扩展芯片SP2538模块设计,（3） RS232接口硬件电路设计,PC机发送出的信号从RS232的2口R1IN送到MAX232的13引脚经MAX232转换电平后，从MAX232的12引脚R1OUT送出，送到芯片SP2538的RX4引脚。然后发送给单片机；单片机发送数据给芯片SP2538，芯片SP2538发出的信号从TX4脚发出，送入MAX232的11引脚T1IN，经处理后从MAX232的14引脚T1OUT送出，送达RS232的4脚T1OUT。,（4 ）键盘模块硬件设计,本模块中的键盘为独立 式中断查询键盘，在键盘查询中，如果有键按下，相应的I/O端口就会变成低电平，而其他的端口侧仍旧保持高电平。如果让各路信号经过一个多输入与门，只要其中有一路的输入为低电平，与门的输入即为低电平。也就是说， 只要有键按下，与门的输出就会变成低电平。利用与门的输出作为外部中断源，就可以保证每次有键按下产生有中断效应。具体电路图如图所示。按键S1按下后，中断响应，芯片SP2538工作在单通道模式，只能有一个子串口工作其他子串口禁止工作。按键S2按下后，中断响应，芯片SP2538工作在多通道模式，5个子串口可以同时工作且相互独立。,（5）电源模块硬件设计,78L05是一种固定电压(5V)三端集成稳压器电源。VCC经过稳压器78L05后输出稳定的5V电源，为整个系统中的各芯片提供所需的电源。,2 串口扩展系统软件设计总体流程,（1）数据接收与发送,单片机接收来自母串口的数据：单片机从母串口接收到一个字节数据后，会立即读取SP2538的输出地址ADRO2ADRO0（编码方式为：8-4-2-1码），然后根据输出地址的编码即可判断接收到的数据来自哪个子串口。上位机向母串口发送数据：发送数据时，单片机首先通过串口写入欲发送数据的子串口号，即先由单片机的串口发送数据地址ADRI2ADRI0（编码方式：8-4-2-1码），然后将欲发送的数据由单片机串口发出。需要注意的是：母串口的波特率是子串口的倍，即单片机在连续向母串口发送个字节的时间内，子串口才能发送完一个字节。母串口接到单片机发送来的数据地址信息，选中待发送数据对应的子串口，然后接收数据存入数据缓存器，与地址相互匹配，发送给相对应的子串口，流入对应的子串口数据缓冲器中，最后子串口将数据发送走。子串口接收到数据放入数据接收缓冲器中，然后流入母串口数据缓冲器，母串口分配地址，然后将数据和对应的地址发送给单片机。,图1 地址模块时序,图2 数据接收模块时序,图3 数据发送模块时序,（2）键盘软件程序设计,中断申请，进行初始化，中断开始，函数声明，变量定义，将P1.6定义为KEY_1，P1.7定义为KEY_2。变量声明，延时子程序，实现（16xN+24）的延时，设定定时器1的工作方式按键1处理程序，按键2处理程序，外部中断0处理。,（3）RS232接口程序流程设计,本设计的RS232接口程序中将SM0、SM1两位设为11，单片机串行口工作在方式3，此时串行口被定义位9位异步通信接口。采用中断方式传输和接收数