单片机与PC串行通信设计.doc

目 录一、 课题的设计要求、目的、意义二、 系统总体方案选择与说明三、 系统结构框图与工作原理四、 各单元硬件设计说明计算方法五、 软件设计与说明（包括流程图）六、 调试结果与必要的调试说明七、 使用说明八、 程序清单九、 总结十、 参考文献十一、 附录 附录A 附录B1、 课题的设计要求、目的、意义1) 课题的设计要求：a) 确定系统设计方案；b) 进行系统的硬件设计；c) 完成必要的参数计算与元器件选择；d) 完成应用程序设计；e) 进行单元电路及应用程序的调试；f) 写出使用说明书。2) 目的：1 进一步掌握8051单片机的结构及工作原理。2 掌握接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。3 通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术，了解表关电路参数的计算方法。4 通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。3) 意义：了解串行通信方式，了解RS232的工作原理和结构，掌握PC机与单片机串行通行的程序设计及电路连接。通过本次课程设计对8051及其系统进行学习，了解各个模块的功能及系统的电路原理，加强了个人对单片机的应用能力。2. 系统总体方案选择与说明 系统由8051及MAX232CPE两块芯片构成，232的p3.1与8051发射端连接，P3.0与8051接收端连接。PC机通过232与8051通信即PC机发送的信息通过232转换送到8051，8051再进行相应的控制，如彩灯循环，继电器的启动，及数码管的显示等。PC发送信息由相应的VB程序完成，再VB程序中输入相应信息即可。3.系统结构框图与工作原理工作原理：系统由8051及MAX232CPE两块芯片构成，232的p3.1与8051发射端连接，P3.0与8051接收端连接。PC机通过232与8051通信即PC机发送的信息通过232转换送到8051，8051再进行相应的控制。4.各单元硬件设计说明及计算方法a.232芯片 电气特性：逻辑“1”：3V15V；逻辑“0”：3V15V。传输距离15米。最大负载电容2500pF。波特率20kb/s。 接受器输入阻抗：37k。动器输出阻抗300。 驱动器转换速率30V/s。输出短路电流0.5A。 b.T89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能的CMOS8位单片机片内4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存储器（RAM） 主要性能参数：与MCS-51产品指令系统的全兼容 4k字节可重擦写Flash闪速存储器1000次可擦写周期全静态操作：0Hz-24MHz三级加密程序存储器1288字节内部RAM 32个可编程I/O口线 2个16位定时/计数 6个中断源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式 c.LED显示器此外，其中的dp用于显示小数点。通过7个发光二极管暗亮的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其他符号。LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法：共阳极和共阴极法。为了显示数字或符号，要为LED显示器提供显示字型代码。字型代码可用硬件译码和软件查表方法实现。使用LED显示器时要注意区分这两种不同的接法所适应的硬件译码器件或软件译码的代码。LED显示器的字形各代码位的对应关系如下表代码位D7D6D5D4D3D2D1D0显示段dpgfedcbaLED显示器十六进制数的字形代码见下表。在程序设计时，把下表作为表格存入存储单元，通过改变表格内容时字形变化，所以，用软件译码字形显示比较灵活性。 字形013456789共阳极代码C0HF9HA4H99H92H82HF8H80H90H共阴极代码3FH06H5BH66H6DH7DH07H7FH6FH字形ABCDEF全灭共阳极代码88H83HC6HA1H86H8EHFFH共阴极代码77H7CH39H5EH79H71H00H5.软件设计与说明（流程图） 6.调试结果与必要的调试说明 1)硬件的调试机器故障排除硬件的调试在上电后的工作是不是正常，主要包括不插单片机的调试和插上单片机的检测。2) 无单片机的调试无单片机调试主要检查电路工作是否正常，调试数码管是否点亮，显示数据是否正确，具体步骤如下：A：打开电源，将输出电压调到5伏，然后关闭电源。B：将电路板的火线与电源正极相连，地线与负极相连。C：打开电源，用万用表检测电路板是否有输出电压，如果有就是好的，没有就要检测是否有短路。D：电路检查完后，关闭电源，用一根导线与电源负极相连，然后打开电源，用导线的另一端逐个与P0、P2口的管脚接触，看数码管显示是否正确。调试过程中遇到的问题及解决办法：（1）上电后，用导线一端接低电平，另一端逐一连接P0、P2管脚，数码管显示不正常，检测后发现管脚有短路现象，将短路管脚重新焊接后，显示正常。（2）反复调试几次后，发现电路不稳定，有时没反应。仔细分析后，觉得是稳压管有问题，拆除后直接接5V电压源，问题解决。3) 有单片机的调试加上单片机，目的是看单片机能否正常工作，有效地控制显示数据。编写一个小程序，烧入芯片中加点调试。A：程序如下：ORG 0000HLJMP MAINORG 0030H MAIN：MOV DPTR，#DDSSMOV A，#0MOVC A，A+DPTR MOV P0,A MOV P2，A DDSS:DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H DB 6DH 7DH，07H，7FH，6FH ENDB：将编好的程序进行编译，即将*.ASM文件转化为*.BIN文件，然后烧入片子。程序的编译和烧入将在以后介绍。C：把单片机AT89C51接入底座插入底座，加电，看各位显示是不是正确。 D: 用复位键看显示是否正确，如果稳定，表示调试成功。调试过程中遇到的问题：上电后，用示波器检测30脚，发现没有时钟频率输出，仔细分析发现30脚没接高电平，重新焊接后，输出漂亮的时钟脉冲。小结： 调试过程中遇到了很多的问题，简单的如数码管的开通不能用位开通，必须端口全部打开。数码管的显示必须进行延时，否则会出现闪烁，导致不能正确显示。最好多人同时进行调试，由别人调试自己的程序，方能有效找出错误，否则由编程人员本人的先入为主的观念很难进行调试。7.使用说明： 在PC机窗口中打开VB发送程序，输入字母A并发送，LED由HELO字样变为字母A，彩灯循环点亮，循环结束后变为LED变为HELO,当输入错误字符时屏幕显示FAIL字样。(每次输入前需按复位键)8.程序清单 见附录B 9.总结 通过这次实验，我认为学习的不仅仅是知识，更重要的是解决问题时坚毅不拔的精神和做事的方法。人不会被打败，只有被摧毁。在求知的道路上我们不能轻易放弃，不能放纵退缩。只有迎难而上，放能摘取胜利的果实！只有做不到，没有想不到。面对问题，我们不能逃避。只有一步一步的去发现去探索，才可以解决问题。一开始根本不知如何下手，于是在网上曾看相关的单片机的文章，学习了别人的经验，然后用自己的知识和方法完成这次设计。学习单片机一方面要提高自身的知识水平和编程能力，同时多看多学别人已经写好的模块也是一种好的方法。由于本人确实水平有限，再加上时间的限制，这次实验并不尽善尽美，但我用心了，而且也确实学会了很多东西，所以还是算有收获的。 10. 参考文献51系列单片机应用与实践教程， 周向红单片机原理与应用，王迎旭单片机应用及C51程序设计 陈涛11. 附录附录A 系统原理图附录B 程序清单ORG 0000HAJMP STARTORG 0030HSTART: MOV TMOD,#20H ；设置串口工作方式 MOV PCON,#80H MOV TH1,#0FDH ；设置速率 MOV SCON,#40H SETB REN ；允许接收 SETB TR1 CLR RI MOV P0,#00H ；开数码管 WAIT: JBC RI,READ ；判断是否有数据进入寄存器 ACALL TOO1 ；调用开机“HELO”显示 SJMP WAIT ；等待数据输入READ: CLR RI MOV A,SBUF ； 缓冲数据东送到A CJNE A,#01000001B ,TOO2 ；判断是否是所要求控制字符 MOV P2,#0EFH ；开彩灯 MOV P0,#060H ；将要求正确控制字符显示在LED上 LCALL LED MOV P1,#0FFH ；关彩灯 MOV P2,#0FFH ；关数码管 LJMP WAITLED: ；彩灯循环程序 MOV A,#0FEH MOV R2,#30LOOP:MOV P1,A RL A CALL DELAY DJNZ R2,LOOP RETDELAY: ；延时程序 MOV R7,#200 D2:MOV R6,#250 DJNZ R6,$ DJNZ R7,D2 RET TOO1: ；开机“HELO”字母显示程序段 MOV P2,#0EFH MOV P0,#074H MOV R4,#255 DJNZ R4,$ MOV P2,#0DFH MOV P0,#060H MOV R4,#255 DJNZ R4,$ MOV P2,#0BFH MOV P0,#07DH MOV R4,#255 DJNZ R4,$ MOV P2,#07FH MOV P0,#03DH MOV R4,#255 DJNZ R4,$ MOV R4,#255 DJNZ R4,TOO1TOO2: ；发送代码错误“FAIL”字母显示程序段 MOV P2,#0EFH MOV P0,#061H MOV R4,#255 DJNZ R4,$ MOV P2,#0DFH MOV P0,#034H MOV R4,#255 DJNZ R4,$ MOV P2,#0BFH MOV P0,#03DH MOV R4,#255 DJNZ R4,$ MOV P2,#07FH MOV P0,#028H MOV R4,#255 DJNZ R4,$ MOV R4,#255 DJNZ R4,TOO2 END设计内容与设计要求一、 设计内容：本课题以单片机为核心，设计实现单片机与PC机RS-232串行通信：PC机发送相应控制命令数据，单片机接收后执行LED灯循环点亮，或是通过继电器启动电机运行，并通过数码管显示出接收到相应控制命令数据。二、 设计要求：1）确定系统设计方案； 2）进行系统的硬件设计；3）完成必要的参数计算与元器件选择；4）完成应用程序设计；5）进行单元电路及应用程序的调试；6）写出使用说明书。主 要 设 计 条 件1、MCS-51单片机实验操作台1台；2、PC机及单片机调试软件；3、单片机应用系统板1套；4、制作工具1套；5、系统设计所需的元器件。 说 明 书 格 式1. 课程设计任务书2. 目录3. 说明书内容1）课题的设计要求、目的、意义2）系统总体方案选择与说明3）系统结构框图与工作原理4）各单元硬件设计说明及计算方法5）软件设计与说明（包括流程图）6）调试结果与必要的调试说明7）使用说明8）程序清单9）总结10）参考文献附录附录A 系统原理图附录B 程序清单评分表进 度 安 排设计时间为两周第一周星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍 下午：借阅有关资料，总体方案讨论星期二、确定总体设计方案星期三、硬件模块方案设计星期四、软件模块方案设计星期五、各硬件模块设计第二周星期一、各硬件模块设计星期二、各软件模块设计星期三、各软件模块设计星期四、写说明书星期五、上午：写说明书，整理资料下午：交设计资料，答辩参 考 文 献51系列单片机应用与实践教程，