单片机与PC机双工通信课程设计

等级:

课程设计

课程名称单片机原理与应用课程设计

课题名称________单片机与PC机双工通信________

专业________________________________________

班级________________________________________

学号________________________________________

姓名________________________________________

指导老师______________________

2022年03月25日

电气信息学院

课程设计任务书

课题名称________________________单片机与PC机双工通信_________________________

姓名专业班级学号

有导老师____________________________________________________________

课程设计时间2022年03月14日-2022年03月25日(3、4周)

教研室意见意见；同意审核人；汪超

一、任务及要求

本课题以MCS-51系列单片机为核心，设计实现MCS51单片机与PC机的双向通信。

(1)PC做接收且显示屏幕显示该值，也可由PC键盘发送数据：调试时可用虚拟终端

或串口调试助手实现。P0口接8个发光二级管显示PC键盘的状态。

（2）MCS51采纳4*4键盘（O-F）；P2口可接8个发光二极管显示4X4键盘对应状

态。

设计要求：

（1）确定系统设计方案；

（2）进行系统的硬件设计；

（3）完成应用程序设计；

（4）应用系统的硬件和软件的调试。

二、进度支配

第一周：

周一：集中布置课程设计任务和相关事宜，查资料确定系统总体方案。

周二〜周三：完成硬件设计和电路连接

周四〜周日：完成软件设计

其次周：

周一〜周三：程序调试

周四〜周五：设计报告撰写。周五进行答辩和设计结果检查。

三、参考资料

[1]王迎旭等.单片机原理及及应用["].2版.机械工业出版社，2022.

[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术M.3版.清华高校出版社，2022.

[3]戴灿金.51单片机及其C语言程序设计开发实例[M].清华高校出版社，2022.

名目

第1章设计任务及要求1

1.1课程设计目的1

1.2课程设计要求1

第2章系统方案设计2

2.1矩阵键盘的设计思路2

2.2再行通信的设计思路2

第3章系统硬件电路设计3

第4章系统软件设计5

4.1双工通信设计5

4.2矩阵键盘设计6

第5章系统仿真及调试7

参考文献8

附录A电路仿真图9

附录B汇编程序10

第一章：设计任务及要求

1.1课程设计目的

JMP@A+DPTR

JA=OOHJA=OIHVA=NNH

00#键01#键.…NN#键盘

-------------------------

2.2串行通信的设计思路

MCS-51单片机具有一个可编程的全双工串行I/O口，通过TXD和RXD与外

界进行通信，它可以做通用异步接收和发送器(UART),也可以做同步移位寄存

器。

现在的PC机上均带有RS-232接口，是在异步串行通信中应用最为广泛的标

准总线接口，适合于短距离通信，所以本次设计我们采纳RS232接口，它使用的

是RS-232规律电平，但是由于我们采纳的是AT89C51芯片，其输入输出皆为TTL

电平，因此PC机与单片机通信时必需进行电平转换。我们采纳MAX232电平转换

芯片来实现这一功能。如图2-2所示：

单片机——>MAX232RS-232接口—>PC机

2

第三章:系统硬件电路设计

3.1：RS232总线标准

RS-232采纳负规律，将-5V到T5V规定为规律1,+5V到+15V规定为规律0,

最高传输速率为19.2Kbil/s,传输距离一般不超过15米。RS-232采纳标准的

DB-25连接器，也可采纳DB-9连接器，在本次设计中我们采纳了DB-9连接器，

其引脚功能如下表37.1,模型如图3T.2：

表3-1.1：

引脚123456789

编号

功能DCDRXDTXDDTRGNDDSRRTSCTSRI

符号

功能数据接收发送数据信号数据恳求允许振铃

说明载波数据数据终端地通信发送发送指小

检测预备建立

就绪就绪

图3-1.2

3.2：MAX232电平转换芯片

MAX232电平转换芯片是美信（MAXIM）公司生产的具有两路接收器和驱动器的IC

芯片，其内部有一个电源电压变换器，可以将输入的+5V电压变成RS-232输出

电平需要的+/T2V电压。在其内部也可以完成TTL信号电平和RS-232信号电平

的转换。所以，采纳此芯片实现接口电路只需单一的+5V电源就可以。MAX232芯

片组成框图如图3-2.1所示。MAX232引脚如图3-2.2所示，其管脚1-6用于电

源电压转换，只要在其内部接入响应电解电容即可，管脚7T0和1174组成两

组TTL信号电平与RS-232信号电平的转换电路，对应管脚可以直接与单片机串

行口的TTL电平引脚和RS-232引脚相连接。

图3-2.1

图3-2.2

第四章：系统软件设计

4.1：双工通信原理：

AT89c51串行口主要由2个数据缓冲器（SBUF）,发送掌握器，接收掌握器，

发送端口，接收端口等组成。串行口的工作方式和波特率由专用寄存器SC0N和

PCON掌握。木次设计我们采纳了工作方式1,波特率为2400,以便实现点对点

的异步通信。

发送时，只需要执行一条“MOVA,SBUF”指令,就启动了发送功能，累加器

A中的数据就会按事先设置的方式和波特率从TXD端口串行输出。一帧数据发送

完毕，则发送中断标志Tl=l,串行口向CPU恳求中断。此时让Tl=0,就可以发

送下一帧数据。

接收时，让SCON中的接收允许掌握位REN=LAT89C51就以16倍波特率的速

率检测RXD上的信号，检测时实行3中取二的原则，即当联系检测3次RXD,消

失2次以匕0到1的负跳变时，就启动掌握器接收数据，一帧数据接收完毕，接

收中断标志位Rl=l,串行口向CPU恳求中断。此时需要执行一条“MOVA,SBUF”

指令，就可以将数据读入累加器中。

有关双工通信的汇编程序如下:

ORGOOH

JMPSTART

START:MOVSP,#6011;设置堆栈

MOVSCON,#50H;UART工作在方式1,SM1=1,REN=1

MOVTMOD,#20H；T1工作在方式2

MOVTH1,#OF3H；波特率为2400

MOVTL1,#OF3H

SETBTRI；启动T1

SCANO:MOVR3,#0F7H；行扫描初值

SCAN:JBRI,UART;检测SCON的RI是否为1?是则表示收到

MOVRI,#0011;TABLE取码指针

SCAN1:MOVA,R3;扫描输出

MOVPl,A

MOVA,Pl

MOVR4,A

SETBC

MOVR5,»04H;4列

UART:MOVA,SBUF;将58许的值载入ACC

CPLA;显示至PO

MOVPO,A

CLRRI;清除RI=0

JMPSCAN

4.2:有关矩阵键盘的汇编程序如下:

LI:RLCA；检测有按键否？

JNCKEYIN

INCRI；指针码加1

DJNZR5,LI

MOVA,R3；扫描下一行

SETBC

RRCA

MOVR3,A

JCSCANl；4行是否扫描完毕

JMPSCANO

KEYIN:MOVR7,#10；消退抖动

D2:MOVR6,#248

DJNZR6,$

DJNZR7,D2

D3:MOVA,Pl；按键放开否？

XRLA,R4

JZD3

MOVA,RI，至TABLE取码

MOVDPTR,STABLE

MOVCA,©A+DPTR

MOVSBUF,A;载入SBUF发送出去

CPLA

MOVP2,A

JMPSCANO

TABLE:DBO1H,02H,03H,04H

DB05H,06H,07H,0811

DB09H,OAH,OBH,OCH

DBODH,OEH,OFH,OOH

END

第五章：系统仿真及调试

本次系统设计的仿真平台选择了Protuce,整个系统由芯片AT89c51,虚拟终

端，端个发光二极管,4X4键盘,RS-232,MAX232芯片构成。

如图5-1所示系统初始化状态：

图5-1

如图5-2所示，按下矩阵键盘数字7后：

图5-2

如图5-3所示，在虚拟终端上输入字母A：

图5-3

参考文献

［1］王迎旭等.单片机原理及及应用［M］.2版.机械工出出版社，2022o

［2］胡汉才.单片机原理及其接口技术［M］.3版.清华高校出版社，2022。

［3］戴灿金.51单片机及其C语言程序设计开发实例［川.清华高校出版社,2022。

附录A：电路仿真图

附录B:汇编程序

ORG00H

JMPSTART

START:MOVSP,#60H；设置堆栈

MOVSCON,#50H;UART工作在方式LSM1=1,REN=1

MOVTMOD,#20H;T1工作在方式2

MOVTH1,#0F3H;波特率为2400

MOVTL1,#0F3H

SETBTRI;启动T1

SCANO:MOVR3,#0F7H;行扫描初值

SCAN:JBRI,CART;检测SCON的RI是否为1?是则表示收到

MOVR1,#OOH.TABLE取码指针

SCAN1:MOVA,R3；扫描输出

MOVPl,A

MOVA,Pl

MOVR4,A

SETBC

MOVR5,#04H；4列

LI:RLCA；检测有按键否？

JNCKEYIN

INCRI；指针码加1

DJNZR5,L1

MOVA,R3；扫描下一行

SETBC

RRCA

MOVR3,A

JCSCAN1；4行是否扫描完毕

JMPSCANO

KEYIN:MOVR7,#1O；消退抖动

D2:MOVR6,#248

DJNZR6,$

DJNZR7,D2

D3:MOVA,Pl;按键放开否？

XRLA,R4

JZD3

MOVA,RI;至TABLE取码

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,©A+DPTR

MOVSBUF,A;载入SBUF发送出去

CPLA

MOVP2,A

JMPSCANO

UART:MOVA,SBLF;将513计的值载入ACC

CPLA;显示至P0

MOVP0,A

CLRRI；清除RI=0

JMP