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1、武汉理工大学单片机应用系统设计课程设计说明书1课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 机械 1301 指导教师： 工作单位： 机电工程学院 题 目: 串行定时发送接收系统设计 初始条件：1采用 MCS51 作为主控芯片；2设计以 RS232 为标准的串行通讯系统；3设计实现定时发送数据，同时可接收不同命令改变发送数据。要求完成的主要任务: 1、 查阅参考资料，自学相关可编程接口芯片的内部结构、工作方式和初始化编程过程；2、 根据设计系统的具体功能和性能参数，明确设计目标；3、 单片机系统及其扩展接口电路设计，绘制系统硬件原理图；4、 编制系统控制源程序，绘制源程序流程图，包括初始化和监控程序；5
2、、 撰写设计说明书（包括参考资料目录，字数不少于 5000 字）时间安排：（两周）序号 内 容 所用时间（天）1 查阅资料，学习相关芯片知识 22 系统及扩展电路硬件设计 33 初始化程序和应用程序设计 34 相关硬件电路和程序调试 35 课程设计答辩 1合计 12指导教师签名： 2015 年 12 月 27 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日武汉理工大学单片机应用系统设计课程设计说明书2目录1.功能需求分析3 2.总体方案说明43.系统硬件部分设计53.1硬件总体原理图设计53.2主控芯片选型63.3其它构成部分说明63.3.1 RS232C中的DB-96武汉理工大学单片机应用系统设计
3、课程设计说明书33.3.2RS232C中的MAC232 芯片73.3.3 时钟电路84.系统软件部分设计104.1软件总体设计104.2主程序说明104.3子程序模块说明11 4.3.1 初始化模块114.3.2 串行口中断模块11武汉理工大学单片机应用系统设计课程设计说明书44.3.3 数据处理模块125.proteus仿真测试135.1proteus仿真测试图135.2proteus仿真效果介绍156.总结与体会187.参考文献19附录201.功能需求分析武汉理工大学单片机应用系统设计课程设计说明书5串行通信就是数据在单条一位宽的传输线上，一比特接一比特地按顺序传送。与并行通信一个字节（8
4、 位）数据在 8 条并行传输线上同时由源传到目的地不同，串行通信方式中，数据是在单条 1 位宽的传输线上一位接一位地顺序传送。这样一个字节的数据要分 8 次由低位到高位按顺序一位位地传送。由此可见，串行通信节省传输线，尤其是在远程通信时，此特点尤为重要，这也是串行通信的主要优点。但是串行通信的数据传送效率低。与并行通信比，这也这是显而易见的。这也是串行通信的主要缺点。串行通信是数据按顺序依次传送的通信方式，它的优点是只需要一对传输线就可以在系统间交换信息，特别适合于计算机与计算机之间，计算机与外部设备之间的远距离通信。而且串行通信可以利用电话线，大大降低了传输成本，但是传输速率较低。本次课程设
5、计要求设计串行定时发送接收系统，主要利用AT89C51 芯片，以RS232 为串行通讯标准实现定时发送数据，同时可接收不同命令改变发送数据。利用AT89C51 芯片，以RS232 为串行通讯标准设计定时中断等程序，达到串行定时发送接收的功能。发送 3 组数据，达到定时发送接收功能。本次设计为串行定时发送接收功能的系统。2.总体方案说明在本串行定时发送接收控制系统中，使用AT89C51 芯片实现串行口的接收武汉理工大学单片机应用系统设计课程设计说明书6与定时发送数据，设计工作原理如下：储存器中有等待发送的三组数据，分别为第一组 0 到 9 循环，第二组A到Z24 个大写字母，第三组a到z24 个
6、小写字母，开机后，系统自动循环数字 0 到 9，T0 采用方式 2 定时中断，T1 采用方式 1 定时中断后发送已在缓冲区准备好的数据。接受数据后产生中断信号取走该组数据，然后储存在储存器上。在等待产生定时中断时会不断的循环比较命令区中的数据是否有不同，如果不同就会转向数据处理程序，将新命令指定的数据从储存器中取出然后处理成要求的数据存放在缓冲区中等待发送。当输入 0 时定时发送第一组，输入 1 时定时发送第二组数据，输入 3 时发送第三组数据。开机后，系统自动发送 0 到 9 循环，当输入 0 时，系统发送第一组 0-9 循环，当手动输入为 1 时，发送第二组数据A-Z24 个字母循环，手动
7、输入 3 时发送第三组数据，发送第三组a-z24 个小写字母循环。输入为其他时，没有反应。且不断循环。3.系统硬件部分设计3.1 硬件总体原理图设计武汉理工大学单片机应用系统设计课程设计说明书7图 3-1 串行定时发送接收系统硬件原理图如图 3-1 所示，串行定时发送接收系统由AT89C51 单片机，MAX232 电平转换芯片，DB9 接口，时钟电路，复位电路组成。其中，MAX232 芯片的T1IN引脚与AT89C51 的P3.1(TXD)引脚相连，R1OUT引脚与P3.0(RXD)引脚相连；TIOUT引脚与DB9 接口 2（TXD）引脚相连，R1IN引脚与RXD相连。晶振电路两引脚与单片机的
8、 XTAL1，XTAL2 引脚相连。复位电路接 AT89C51 单片机 RESET 引脚。单片机供应 5V 电压电源。3.2 主控芯片选型本次设计选用单片机主控芯片为AT89C51 单片机，利用定时中断，实现定时发送接收功能武汉理工大学单片机应用系统设计课程设计说明书8图 3-2 AT89C51 单片机引脚排列P3.1(TXD)引脚与MAX232 芯片的T1IN引脚相连P3.0(RXD)引脚与R1OUT引脚相连。晶振电路两引脚与单片机的XTAL1，XTAL2 引脚相连。3.3 其他构成部分说明3.3.1 RS232C中的DB-9单片机系统与PC设备之间的通信主要采用异步串行通信方式，通过RS-
9、232C标准接口实现。RS232c接口标准使用一个一个 25 针连接器，绝大多数设备只使用其中 9 个信号，所以我们用 9 针连接器，称为DB-9 ，如下图所示AT89C51 是一种带 4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8 位微处理器。如图 3-2，其中，主要使用引脚如下：WR:写信号输出；RD:读选通信号；XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入；XTAL2：来自反向振荡器的输出；RESET:复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间;/EA/VPP：当/EA保持低电平时，在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH） 。当/EA端
10、保持高电平时，此期间优先使用内部程序存储器。武汉理工大学单片机应用系统设计课程设计说明书9图 3-3 DB9 接口由于 RS-232C 通信方式规定了自己的电气标准，不能直接满足 TTL 电平的传送要求。为了通过这些标准接口通信，必须在单片机应用系统中加入电平转换芯片，以实现 TTL 电平向标准接口电平的转换，通常采用单 5V 工作电源的MAX232 芯片实现。3.3.2 RS232C中的MAC232 芯片TXD:发送数据。串行数据发送端RXD:接收数据。串行数据接收端RTS:请求发送。用于通知数据通信设备准备接收数据CTS:清除发送（允许发送） 。DTR:数据终端准备好。DSR:数据装置准备
11、好。GND:信号地武汉理工大学单片机应用系统设计课程设计说明书10图 3-4 MAX232 芯片与DB9 连接如图3-4 ，第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v 和-12v 两个电源，提供给 RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。TTL/CMOS 数据从11引脚（T1IN） 、10引脚（T2IN）输入转换成 RS-232数据从14脚（T1OUT） 、7脚（T2OUT）送到电脑 DB9插头；DB9插头的 RS-232数据从13引脚（R1IN） 、8引脚（R2IN）输入转换成
12、TTL/CMOS 数据后从12引脚（R1OUT） 、9引脚（R2OUT）输出。第三部分是供电。15脚 GND、16脚 VCC（+5v） 。使用 MAX3232芯片的目的是转换电平。使用串口进行通信时，我们最主要关心的是以下这三个引脚： GND ,RXD ,TXD 3.3.3 时钟电路图 3-5 时钟电路主要利用单片机芯片内部振荡电路实现，一般用晶体振荡器和电容组成并联谐振回路。C7，C8 一般取 30pF左右，主要作用是帮助振荡器起振。用来配合外部晶体实现振荡电路。武汉理工大学单片机应用系统设计课程设计说明书114.系统软件部分设计4.1 系统软件总体设计图 4-1 软件总体设计图如图4-1所
13、示，软件由主程序模块，数据处理模块，串行口中断模块，数据发送模块，初始化模块共五个模块构成。4.2主程序模块主程序模块的功能是，调用初始化程序，设置中断，设置波特率，然后开数据模块串行口中断模块主程序模块 初始化模块数据发送模块武汉理工大学单片机应用系统设计课程设计说明书12始循环检查判断是否有新命令并等待中断信号。如果没有中断信号，程序将不断的检查判断标志，标志改变时就转去按新命令处理数据并存储在数据缓冲区。输出 0 到 9 循环，如果有中断输入，程序将转入相应的中断服务程序。输出相应的数据，总之主程序模块是初始化和设置中断。流程图结束图 4-2 主程序流程图4.3 子程序模块说明4.3.1 初始化模块初始化模块包含两个，一个定时器初始化，一个波特率初始化。功能：1 完成定时器初始化2 设定串行口波特率开始调用初始化模块开总中断开串行口中断启动 TO，T1 计数允许 T0，T1 中断循环标志武汉理工大学单片机应用系统设计课程设计
