目錄1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求.1總體方案設(shè)計(jì).1 2.1串行通信的方式設(shè)計(jì).1 2.1.1并行I/O口.12.1.2通信的基本原理.22.1.3 89C51的串行口.5 2.1.4 用IO口模擬串口通信.7 2.2 數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì).7 2.3 LED燈顯示設(shè)計(jì).8單元電路設(shè)計(jì).8 3.1硬件設(shè)計(jì).8 3.1.1復(fù)位電路設(shè)計(jì).10 3.1.2時鐘電路.10 3.1.3 顯示電路設(shè)計(jì).11 3.1.4電平轉(zhuǎn)換電路.12 3.2軟件設(shè)計(jì).14 3.2.1 程序設(shè)計(jì)流程圖.14 3.2.2 單片機(jī)IO口模擬串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的源程序.154系統(tǒng)仿真.185收獲與體會.206參考文獻(xiàn).21單片機(jī)IO口模擬串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求本設(shè)計(jì)為單片機(jī)IO口模擬串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，它可以用單片機(jī)的IO口實(shí)現(xiàn)單片機(jī)RX和TX的功能。具體要求如下：l 用單片機(jī)的P3.4和P3.5分別模擬RX和TX的串行通信功能，能夠接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。l 通過PC機(jī)的鍵盤輸入字符，并傳送給單片機(jī)，由單片機(jī)接收后，發(fā)達(dá)給PC機(jī)，由PC機(jī)加以顯示。l 單片機(jī)接收由鍵盤輸入的數(shù)據(jù)后，如果是數(shù)字，則由數(shù)碼管顯示，并由LED燈表示其ASCII碼，如果是其他字符，則由僅由LED燈顯示其ASCII碼。總體方案設(shè)計(jì)2.1串行通信的方式設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求用單片機(jī)的IO口來模擬串口的串行通信，因此有必要先簡要介紹一下單片機(jī)的IO和通信的基本原理與串行口P3.0和P3.1。2.1.1并行I/O口MCS-51單片機(jī)共有4個雙向的8位并行I/O端口（Port），分別記作P0-P3，共有32根口線，各口的每一位均由鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器所組成。實(shí)際上P0-P3已被歸入特殊功能寄存器之列。這四個口除了按字節(jié)尋址以外，還可以按位尋址。由于它們在結(jié)構(gòu)上有一些差異，故各口的性質(zhì)和功能有一些差異。P0口是雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用口，可驅(qū)動8個LS型TTL負(fù)載。P1口是8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動4個LS 型負(fù)載。P2口是8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線（高8位）復(fù)用，可驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。P3口是8位準(zhǔn)雙向I/O口，是雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。P1口、P2口、P3口各I/O口線片內(nèi)均有固定的上拉電阻，當(dāng)這3個準(zhǔn)雙向I/O口做輸入口使用時，要向該口先寫“1”，另外準(zhǔn)雙向I/O口無高阻的“浮空”狀態(tài)，故稱為雙向三態(tài)I/O 口。2.1.2通信的基本原理串行通信只用一位數(shù)據(jù)線傳送數(shù)據(jù)的位信號，即使加上幾條通信聯(lián)絡(luò)控制線，也用不了很多電纜線。因此串行通信適合遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送。，如大型主機(jī)與其遠(yuǎn)程終端之間、處于兩地的計(jì)算機(jī)之間采用串行通信就非常經(jīng)濟(jì)。當(dāng)然串行通信要求有轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式、時間控制等邏輯電路，這些電路目前已被集成在大規(guī)模集成電路（稱為可編程串行通信控制器），使用很方便。通信方式有兩種：并行通信和串行通信。通常根據(jù)傳送的的距離決定采用哪種通信方式。例如，在IBMPC機(jī)與外部設(shè)備（如打印機(jī)等）通信時，距離小于30m，則可采用并行通信方式，當(dāng)距離大于30m時，則要采用串行通信方式。89C51單片機(jī)具有并行和串行兩種基本通信方式。并行通信是指數(shù)據(jù)的各位同時進(jìn)行傳送（發(fā)送或接收）的通信方式。其優(yōu)點(diǎn)是傳送速度高；缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)有多少位，就需要多少根傳送線。例如，89C51單片機(jī)與打印機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送就屬于并行通信。圖1所示為89C51單片機(jī)與外設(shè)之間8位數(shù)據(jù)并行通信的連接方法。并行通信在位數(shù)多、傳送距離又遠(yuǎn)時就不太合適了。 圖1 兩種通信方式連接串行通信指數(shù)據(jù)是一位一位按順序傳送的通信方式。它的突出優(yōu)點(diǎn)是只需一對傳輸線（利用電話線就可以作為傳輸線），這樣大大降低了傳送成本，特別適用于遠(yuǎn)距離通信；其缺點(diǎn)是傳送速度較低。假設(shè)并行傳送N位數(shù)據(jù)所需時間為T，那么串行傳送的時間至少為NT，實(shí)際上問題總是大于NT的，圖1(b)所示為串行通信方式的連接方法。串行通信的傳送方式通常有3種：單向（或）單工配置，只允許數(shù)據(jù)向一個方向傳送；半雙向（或半雙工）配置，允許數(shù)據(jù)向兩個方向中的任一方向傳送，但每次只能有一個站點(diǎn)發(fā)送；全雙向（或全工）配置，允許同時雙向傳送數(shù)據(jù)，因此，全雙工配置是一對單向配置，它要求兩端的通信設(shè)備都有完整和獨(dú)立的發(fā)送和接收能力。串行通信有兩種基本的通信方式：異步通信和同步通信。l 異步通信在異步通信中，數(shù)據(jù)是一幀一幀（包括一個字符代碼或一字節(jié)數(shù)據(jù)）傳送的，第一幀的數(shù)據(jù)格式如圖2所示。在幀格式中，一個字符由4部分組成：起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位。首先是一個起始位（0），然后是58位數(shù)據(jù) （規(guī)定低位在前，高位在后），接下來是奇偶校驗(yàn)位（可省略），最后是停止位（1）。起始位（0）信號只占一位，用來通知接收設(shè)備一個待接收的字符開始到達(dá)。線路上在不傳送字符時應(yīng)保持為1。接收端不斷檢測線路的狀態(tài)，若連續(xù)為1以后又測到一個0，就知道發(fā)來一個新字符，應(yīng)馬上準(zhǔn)備接收。字符的起始位還被用作同步接收端的時鐘，以保證以后的接收能正確進(jìn)行。起始位后面緊接著是數(shù)據(jù)位，它可以 5位（D0D4）、6位、7位或8位（D0D7）。奇偶校驗(yàn)（D8）只占一位，但在字符中也可以規(guī)定不用奇偶校驗(yàn)位，則這一位就可以省去。也可用這一位（1/0）來確定這一幀中的字符所代表信息的性質(zhì)（地址/數(shù)據(jù)等）。停止位用來表征字符的結(jié)束，它一定是高電位（邏輯1）。停止位可以是1位、1.5位或2位。接收端收到停止位后，知道上一字符已傳送完畢，同時也為接收下一個字符作好準(zhǔn)備只發(fā)再接收到0，就是新字符的起始位。若停止位以后不是緊接著傳送下一個字符，則使線路電平保持為高電平（邏輯1）。圖2（a）表示一個字符緊接一個字符傳送的情況，上一個字符的停止位和下一個字符的起始位是緊鄰的；圖2（b）則是兩個字符間有空閑位的情況，空閑位為期不遠(yuǎn)，線路處于等待狀態(tài)。存在空閑位正是異步通信的特征之一。例如規(guī)定用ASCII編碼，字符為7位，加1個奇偶校驗(yàn)位、1個起始位、1個停止位，則一幀共10位。l 同步通信 同步通信中，在數(shù)據(jù)開始傳送前用同步字符來指示（常約定12個），并由時鐘來實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步，即檢測到規(guī)定的同步字符后，下面就連續(xù)按順序傳送數(shù)據(jù)，直到通信告一段落。同步傳送時，字符與字符之間沒有間隙，也不用起始位和停止位，僅在數(shù)據(jù)塊開始時用同步字符SYNC來指示。波特率 波特率，即數(shù)據(jù)傳送速率，表示每秒鐘傳送二進(jìn)制代碼的位數(shù)，它的單位是b/s。波特率對于CPU與外界的通信是很重要的。假設(shè)數(shù)據(jù)傳送速率是120字符/s，而每個字符格式包含1個代碼位（1個起始位、1個終位、8個數(shù)據(jù)位）。這時，傳送的波特率為： 10b字符120字符s1200bs每一位代碼的傳送時間Td為波特率的倒數(shù)。 Td1b（1200bs-1）0.833ms異步通信的傳送速率在50b/s-19200b/s之間，常用于計(jì)算機(jī)到終端機(jī)和打印機(jī)之間的通信、直通電報以及無線電通信的數(shù)據(jù)發(fā)送等。 圖2 異步通信的一般數(shù)據(jù)格式串行通信協(xié)議: 通信協(xié)議是對數(shù)據(jù)傳送方式的規(guī)定，包括數(shù)據(jù)格式定義和數(shù)據(jù)位定義等。通信雙方必須遵守統(tǒng)一的通信協(xié)議。串行通信協(xié)議包括同步協(xié)議和異步協(xié)議兩種。在此只討論異步串行通信協(xié)議和異步串性協(xié)議規(guī)定的字符數(shù)據(jù)的傳送格式。（1）起始位通信線上沒有數(shù)據(jù)被傳送時處于邏輯1狀態(tài)。當(dāng)發(fā)送設(shè)備要發(fā)送一個字符數(shù)據(jù)時，首先發(fā)出一個邏輯0信號，這個邏輯低電平就是起始位。起始位通過通信線傳向接收設(shè)備，接收設(shè)備檢測到這個邏輯低電平后，就開始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位信號。起始位所起的作用就是設(shè)備同步，通信雙方必須在傳送數(shù)據(jù)位前協(xié)調(diào)同步。（2）數(shù)據(jù)位當(dāng)接收設(shè)備收到起始位后，緊接著就會收到數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)位的個數(shù)可以是5、6、7或8。IBM-PC中經(jīng)常采用7位或8位數(shù)據(jù)傳送，89C51串行口采用8位或9位數(shù)據(jù)傳送。這些數(shù)據(jù)位被接收到移位寄存器中，構(gòu)成傳送數(shù)據(jù)字符。在字符數(shù)據(jù)傳送過程中，數(shù)據(jù)位從最低有效位開始發(fā)送，依次順序在接收設(shè)備中被轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)。（3）奇偶校驗(yàn)位數(shù)據(jù)位發(fā)送完之后，可以發(fā)送奇偶校驗(yàn)位。奇偶校驗(yàn)用于有限差錯檢測，通信雙方需約定已知的奇偶校驗(yàn)方式。如果選擇偶校驗(yàn)，那么組成數(shù)據(jù)位和奇偶位的邏輯1的個數(shù)必須是偶數(shù)；如果選擇奇校驗(yàn)，那么邏輯1的個數(shù)必須是奇數(shù)。（4）停止位約定 在奇偶位或數(shù)據(jù)位（當(dāng)無奇偶校驗(yàn)時）之后發(fā)送的是停止位。停止位是一個字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志，可以是1位，1.5位或2位的高電平。接收設(shè)備收到停止位之后，通信線路上便又恢復(fù)邏輯1狀態(tài)，直至下一個字符數(shù)據(jù)的起始位到來。（5）波特率設(shè)置 通信線上傳送的所有位信號都保持一致的信號持續(xù)時間，每一位的信號持續(xù)時間都由數(shù)據(jù)傳送速度確定，而傳送速度是以每秒多少個二進(jìn)制位來衡量的，這個速度叫波特率。如果數(shù)據(jù)以300個二進(jìn)制位每秒在通信線上傳送，那么傳送速度為300波特，通常記為300b/s。2.1.3 89C51的串行口89C51單片機(jī)除具有4個8位并行口外，還具有串行接口。此串行接口是一個全雙工串行通信接口，即能同時進(jìn)行串行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。它可以作UATR（通用異步接收和發(fā)送器）用，也可以作同步移位寄存器用。使用串行接口可以實(shí)現(xiàn)89C51單片機(jī)系統(tǒng)之間點(diǎn)對點(diǎn)的單機(jī)通信和89C51與系統(tǒng)機(jī)（如IBM-PC機(jī)等）的單機(jī)或多機(jī)通信。通信和89C51與系統(tǒng)機(jī)（如IBM-PC機(jī)等）的單機(jī)或多機(jī)通信。圖3 串行口內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖l 結(jié) 構(gòu)89C51通過引腳RXD（P3.0，串行數(shù)據(jù)接收端）和引腳TXD（P3.1，串行數(shù)據(jù)發(fā)送端）與外界進(jìn)行通信。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化示意圖如圖3所示。圖3中有兩個物理獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，它們占用同一低值99H，可同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。發(fā)送緩沖器只能寫入，不能讀出；接收緩沖器只能讀出，不能寫入。串行發(fā)送與接收的速率與移位時鐘同步。89C51用定時器T1作為串行通信的波特率發(fā)生器，T1溢出率經(jīng)2分頻（或不分頻）后又經(jīng)16分頻作為串行發(fā)送或接收的移位脈沖。移位脈沖的速率即是波特率。從圖中可看出，接收器是雙緩沖結(jié)構(gòu)，在前一個字節(jié)被從接收緩沖器SBUF讀出之前，第二個字節(jié)即開始被接收（串行輸入至移位寄存器），但是，在第二個字節(jié)接收完畢而前一個字節(jié)CPU未讀取時，會丟失前一個字節(jié)。串行口的發(fā)送和接收都是以特殊功能寄存器SBUF的名義進(jìn)行讀或?qū)懙?。?dāng)向SBUF發(fā)“寫”命令時（執(zhí)行“MOV SBUF,A”指令），即是向發(fā)送緩沖器SBUF裝載并開始由TXD引腳向外發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，發(fā)送完便使發(fā)送中斷標(biāo)志位TI=1。在滿足串行口接收中斷標(biāo)志位RI（SCON.0）=0的條件下，置允許接收位REN（SCON.4）=1就會接收一幀數(shù)據(jù)進(jìn)入移位寄存器，并裝載到接收SBUF中，同時使RI=1。當(dāng)發(fā)讀SBUF命令時（執(zhí)行“MOV A,SBUF”命令），便由接收緩沖器（SBUF）取出信息通過89C51內(nèi)部總線送CPU。 對于發(fā)送緩沖器，因?yàn)榘l(fā)送時CPU是主動的，不會產(chǎn)生重疊錯誤，一般不需要用雙緩沖器結(jié)構(gòu)來保持最大傳送速率。l 串行口控制字及控制寄存器89C51串行口是可編程接口，對它初始化編程只用兩個控制字分別寫入特殊功能寄存器SCON（98H）和電源控制寄存器PCON（87H）中即可。2.1.4 用IO口模擬串口通信 IO口沒有89C51的串口結(jié)構(gòu)，因此IO不能自動發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，也沒有發(fā)送中斷標(biāo)志和接收中斷標(biāo)志。而89C51串口還有T1計(jì)時器的參與，用來產(chǎn)生波特率。因此，需要在程序中模擬串口的通信方式以及定義數(shù)據(jù)的格式。模擬串口的通信方式采用方式1，即為10位為一幀數(shù)據(jù)接口，1個起始位、8位數(shù)據(jù)位（低位在前）和1位停止位，共10位。并且每位持續(xù)的時間為100us。先發(fā)送或接收起始位0，接著準(zhǔn)備發(fā)送或接收8位數(shù)據(jù)位，最后發(fā)送或接收停止位1。本設(shè)計(jì)中采用P3.4來模擬TX串口發(fā)送端口，用P3.5來模擬RX串口接收端口。因此發(fā)送的10位數(shù)據(jù)由P3.4送出，接收的10位數(shù)據(jù)由P3.5輸入，并等待CPU進(jìn)行處理。2.2 數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要在于顯示，顯示由鍵盤輸入的字符的ASCII碼，如果是數(shù)字，則由一位LED數(shù)據(jù)管顯示，并由LED燈顯示。若為其他的字符，僅由LED燈顯示。從鍵盤輸入字符通過軟件模擬或者通過PC機(jī)中附件中終端設(shè)備來顯示。輸入與顯示可以由C函數(shù)庫存中的函數(shù)printf和scanf來實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)中通常使用7段LED構(gòu)成字型“8”，另外，還有一個小數(shù)點(diǎn)發(fā)光二極管，以顯示數(shù)字、符號及小數(shù)點(diǎn)。這種顯示器有共陰極和共陽極兩種。發(fā)光二極管的陽極連在一起的（公共端K0）稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的（公共端K0）稱為共陰極顯示器。一位顯示器由8個發(fā)光二極管組成，其中，7個發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個筆劃a-g，另一個小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管上施加一定的正向電壓時，該段筆劃即亮；不加電壓則暗。為了保護(hù)各段LED不被損壞，須外加限流電阻。以共陰極LED為例，各LED公共陰極K0接地。若向個控制端a、b、g、dp順次送入11100001信號，則該顯示器顯示“7.”字型共陰極與共陽極7段LED顯示數(shù)字0-9的編碼（a段為最低位，dp點(diǎn)為最高位）。如表1所示。表1 共陰極和共陽極7段LED顯示字型編碼表顯示字符0123456789共陰極段選碼3F（B）06（36）5B（DB）4F（CF）66（F6）6D（FD）7D（FD）07（87）7F（FF）6F（EF）共陽極段選碼C0（40）F9（79）A4（24）B0（30）99（19）92（12）82（02）F8（78）80（00）90（10）LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。為了節(jié)省單片機(jī)的外部資源，采用動態(tài)顯示技術(shù)。但是，本設(shè)計(jì)只需要采用一位數(shù)碼管顯示ASCII碼，因此無須采用動態(tài)顯示，因?yàn)镻口有鎖存器的功能，只要將待輸出的七段碼輸出到接數(shù)碼管的P口即可無須重復(fù)掃描。數(shù)碼管的顯示會維持到下一個七段碼輸出改變?yōu)橹埂?.3 LED燈顯示設(shè)計(jì)LED，即發(fā)光二極管，當(dāng)它的兩端正向?qū)〞r，電阻很小，有電流通過，當(dāng)加反向電壓時，電阻可以看成無窮大，無電流通過。因此它有普通二極管的功能，另外，它的另一個重要用途是將電信號變?yōu)楣庑盘?，通過光纜傳輸，然后再用光電二極管接收驅(qū)動一光電二極管。因此，發(fā)光二極管有電平指示作用。在本設(shè)計(jì)中，將LED燈的負(fù)極接到P口，也是為了防止一上電就導(dǎo)通。若將正極接到P口，一上電復(fù)位，P口輸出即為高電平，LED導(dǎo)通，沒有對信號的指示作用。因此，必須將負(fù)極接到P口，然后正極通過一個限流電阻接到5V電源。當(dāng)P口輸出高電平時（包括復(fù)位的高電平），LED燈滅，當(dāng)P口輸出低電平時，LED燈亮，指示輸出為低電平。單元電路設(shè)計(jì)3.1硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的總體硬件電路原理圖如下：圖4 設(shè)計(jì)的總體電路原理圖3.1.1復(fù)位電路設(shè)計(jì)MCS-51單片機(jī)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機(jī)器周期的S5P2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。上電復(fù)位：上電復(fù)位電路是種簡單的復(fù)位電路，只要在RST復(fù)位引腳接一個電容到VCC，接一個電阻到地就可以了。上電復(fù)位是指在給系統(tǒng)上電時，復(fù)位電路通過電容加到RST復(fù)位引腳一個短暫的高電平信號，這個復(fù)位信號隨著VCC對電容的充電過程而回落，所以RST引腳復(fù)位的高電平維持時間取決于電容的充電時間。為了保證系統(tǒng)安全可靠的復(fù)位，RST引腳的高電平信號必須維持足夠長的時間。電路圖如圖5所示。圖5 復(fù)位電路3.1.2時鐘電路時鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊的一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式：一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。本文用的是內(nèi)部時鐘方式。電路圖如圖6所示。 圖6 時鐘電路MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。3.1.3 顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的顯示電路包括兩部分，即數(shù)碼管顯示部分和LED燈顯示部分。 數(shù)碼管顯示電路如圖7所示。圖7 數(shù)碼管顯示電路采用P0口作為段碼輸出端口，由于只有一位數(shù)碼管顯示，位選端可以直接接地，一直處于選通狀態(tài)。另外，P0有特殊的物理結(jié)構(gòu)，即漏極開路電路，所以得在輸出端接上拉電阻，通過上拉電阻接到5V電源，上拉電阻一般采用1K大小。數(shù)碼管顯示子程序比較簡單，只要通過查表找到對應(yīng)的七段碼，輸出到數(shù)碼管，就可以顯示出想要的符號或數(shù)字。如輸入的數(shù)字為9，經(jīng)過查找共陰極的七段碼表找到Dis_Table9,即0x6f,將0x6f，即01101111B對應(yīng)的dpgfedcba輸出到P0口，即gfdcba六段為高電平，顯示為亮，即顯示數(shù)字9。LED燈顯示電路如圖8所示。圖8 LED燈顯示電路LED燈顯示由P1口來完成，由于是低電平輸出有效，即燈滅才表示輸出的是高電平，因此不符合習(xí)慣，需要對將要輸出的段碼進(jìn)行取反運(yùn)算。比如從鍵盤輸入數(shù)字7，ASCII碼為37，即00110111B，取反后，為11001000B，將此碼輸出到P1口，則P1.0、P1.1、P1.2和P1.4、P1.5亮，亮的位表示1，即顯示的是37。3.1.4電平轉(zhuǎn)換電路利用89C51單片機(jī)的串行口與PC機(jī)的串行口COM1或COM2進(jìn)行串行通信，將單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)中，由PC機(jī)的高級語言或數(shù)據(jù)庫語言對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及統(tǒng)計(jì)等復(fù)雜處理；或者實(shí)現(xiàn)PC機(jī)對遠(yuǎn)程前沿單片機(jī)進(jìn)行控制。在實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)間的串行通信時，通常采用標(biāo)準(zhǔn)通信接口、這樣就能很方便地把各種計(jì)算機(jī)、外部設(shè)備、測量儀器等有機(jī)地連接起來，進(jìn)行串行通信。ELA RS-232C是目前最常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通信。該標(biāo)準(zhǔn)的目的是定義數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）之間接口的電氣特性。一般的串行通信系統(tǒng)是指微機(jī)和調(diào)制解調(diào)器（modem），如圖7-20。調(diào)制解調(diào)器叫數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（簡稱DCE）。 RS-232C提供了單片機(jī)與單片機(jī)、單片機(jī)與PC機(jī)間串行數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)接口。通信距離可達(dá)到 15 m。為了保證二進(jìn)制數(shù)據(jù)能夠正確傳送，設(shè)備控制準(zhǔn)確完成，有必要使所用的信號電平保持一致。為滿足此要求，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了數(shù)據(jù)和控制信號的電壓范圍。由于RS-232C是在TTL集成電路之前研制的，所以它的電平不是+5V和地，而是采用負(fù)邏輯，規(guī)定+3V15V之間的任意電壓表示邏輯0電平，-3V15V之間的任意電壓表示邏輯1電平。本設(shè)計(jì)中采用MAX232芯片，電路如圖9所示。圖9 電路轉(zhuǎn)換電路圖此電路圖中，從MAX232芯片中兩路發(fā)送接收中任選擇一路作為接口。應(yīng)注意其發(fā)送、接收的引腳要對應(yīng)。如果使T1 IN接單片機(jī)的發(fā)送端TXD，也就是T0，則PC機(jī)的RS232的接收端RXD一定要對應(yīng)接T1 OUT引腳。同時，R1 OUT接單片機(jī)的RXD引腳，PC機(jī)的RS232的發(fā)送端TXD對應(yīng)妝R1 IN引腳。 3.2 軟件設(shè)計(jì) 3.2.1 程序設(shè)計(jì)流程圖.發(fā)送字符串1和2初始化四個P口由PC機(jī)顯示字符串1和字符串2，并準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)接收PC機(jī)鍵盤輸入的數(shù)據(jù)在P1口用LED顯示接收到的字符的ASCII碼用數(shù)碼管顯示數(shù)字字符接收到的字符為數(shù)字？發(fā)送字符到PC機(jī)，并由PC機(jī)顯示發(fā)送換行字符接收到回車鍵開始圖10 程序設(shè)計(jì)流程圖 本設(shè)計(jì)的主要程序部分是發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，即發(fā)送和接收10位數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)發(fā)送和接收時，關(guān)鍵在于延時，延時的長短決定了波特率，即數(shù)據(jù)傳送的速率。識別此數(shù)據(jù)傳送完和是否開始傳送的標(biāo)志是起始位和停止位。因此在發(fā)送數(shù)據(jù)前要發(fā)送起始位0，然后再發(fā)送8位數(shù)據(jù)，最后發(fā)送1位停止位。接收時，是否是新的數(shù)據(jù)，即是否決定接收數(shù)據(jù)，得判定是否為起始位0，接收完后，再判定接收的是否為停止位1。 3.2.2 單片機(jī)IO口模擬串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的源程序單片機(jī)IO口模擬串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的源程序如下：#include <reg52.h>#include <string.h>#include <intrins.h>typedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint;#define DISPLAY P0 #define LED P1 sbit TX = P34;sbit RX = P35;uchar code Dis_Table =0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07, 0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5e,0x79,0x71; /0xed,0x88,0xb5,0xb9,0xd8,0x79,0x7d,0xa8,0xfd,0xf9;uchar Buf=0;uchar temp;bit Flag=0;void DelayMs(uint t) uchar i; while(t-) for(i = 0; i < 112; i+); void Uart_Delay() uchar t = 7;while(t-)_nop_(); void Intial() P1 = 0xFF; P2 = 0xFF; P0 = 0x00; P3 = 0xFF;void IOsend_char( unsigned char ch ) unsigned char h, da , temp; da = ch; TX = 0; Uart_Delay(); for( h = 0; h < 8; h+ ) temp = da & 0x01; TX = temp; da = _cror_( da,1 ); Uart_Delay(); TX = 1; Uart_Delay(); void IOsend_string( unsigned char *str ) unsigned char k, l; l = strlen( str ); for( k = 0; k <= l; k+ ) IOsend_char( *( str+k ) );void IOrec_char(void)unsigned char h, da = 0; while( RX ) ; Uart_Delay(); Uart_Delay(); for( h = 0; h < 7; h+ ) if( RX ) da |= 0x80; else da |= 0x00; da = _cror_( da,1 ); Uart_Delay(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); Uart_Delay(); Buf=da;main() uchar tab1= "WLECOME!rn" uchar tab2= "Da Cong,Please Press Keyboard!rn" uchar n; Intial(); IOsend_string(tab1); IOsend_string(tab2); while(1) IOrec_char(); P0 = 0x00; P1 = Buf; P2=0x02; if(Buf >= 0x30 && Buf <= 0x39)n = Buf & 0x0F;DISPLAY = Dis_Tablen;IOsend_char(Buf);DelayMs(1);DelayMs(1);if(Buf = 0x0D) IOsend_char(0x0A);DelayMs(1);DelayMs(1); 4系統(tǒng)仿真1.本設(shè)計(jì)protues電路仿真圖如圖11：圖11 程序設(shè)計(jì)流程圖 2.下圖為輸入數(shù)字6時的顯示情況。從圖可以看出，數(shù)碼管顯示6，LED燈為00110110B，即54H，也就是數(shù)字6的ASCII。圖12 輸入數(shù)字6時的仿真圖3.下圖為輸入大寫字母E時的顯示情況。從圖中我們可以看出，數(shù)碼管不顯示，LED燈為01000101B，即69H，也就是大寫字母E的ASCII。 圖13 輸入大寫字母E時的仿真圖4.下圖為輸入小寫字母a時的顯示情況。從圖中我們可以看出，數(shù)碼管不顯示，LED燈為01100001B，即97H，也就是小寫字母a的ASCII。圖14 輸入小寫字母a時的仿真圖5收獲與體會在學(xué)完單片機(jī)剛好一個學(xué)期以后，進(jìn)行了這次課程設(shè)計(jì)，也是我第一次利用單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)地設(shè)計(jì)。基于單片機(jī)IO口模擬串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信是比較普遍的一個課題，在參考了多個設(shè)計(jì)以后，我獨(dú)立地完成了此設(shè)計(jì)，感覺收獲頗豐。單片機(jī)是電子信息工程專業(yè)的一門非常重要的課程，它涉及到了現(xiàn)代工業(yè)的各個領(lǐng)域。此設(shè)計(jì)基本上運(yùn)用到了單片機(jī)的主要資源，如P口的輸出，數(shù)碼管的靜態(tài)顯示技術(shù)。此外，雖然在很久以前就已經(jīng)學(xué)完了C語言，但是學(xué)習(xí)單片機(jī)的過程中，用的是匯編語言，本次設(shè)計(jì)利用的是C語言，在對C語言比較生疏的情況下進(jìn)行此次課程設(shè)計(jì)有助于復(fù)習(xí)C語言的基本知識。在做本設(shè)計(jì)的過程中，自己的編程能力得到了很大地提高，也把設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐聯(lián)系起來了。在設(shè)計(jì)完后，需要仿真系統(tǒng)，利用 KeilC編寫并調(diào)試程序，然后利用proteus華電路圖并進(jìn)行仿真。在此設(shè)計(jì)前，這兩個軟件只是掌握了一些基本操作，完全是了解的水平，keilc自己學(xué)習(xí)和向同學(xué)請教，proteus更是也很陌生。完成此設(shè)計(jì)后，基本上掌握了運(yùn)用這兩個軟件開發(fā)作品。6參考文獻(xiàn)1李朝青. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第三版）M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010年2靳達(dá).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航M.北京：人民郵電出版社，2010年3譚浩強(qiáng).C語言程序設(shè)計(jì)（第三版）M.北京：清華大學(xué)出版社，2005年4唐穎.單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì) 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