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1、1目录目录单片机串行通信发射机1 1 绪论 2 2 硬件 4 2.1 硬件的基本组成：4 2.2 电路图 4 2.3 硬件介绍4 2.3.1 单片机概述4 2.3.2 AT89C51 单片机简介6 2.4 单片机的串行接口11 2.4.1 基本概念11 2.4.2 MCS-51 的串行和控制寄存器 12 2.5 数码显示管 14 2.6 硬件的焊接及调试过程16 2.6.1 硬件的焊接16 3 软件的设计和调整过程 19 3.1 程序流程图 19 3.2 通信协议19 3.2.1 串行口控制寄存器 SCON 的设置20 3.2.2 定时器的初始化设置20 3.2.3 波特率计算20 3.2.4
2、 发射程序20 3.3 编译软件的使用和 PLDA 的使用20 3.3.1 编译软件的使用和编译过程21 3.4 烧片21 4 单片机串行通信领域的扩展 22 4.1 无线发射电路组成及工作原理：22 4.2 单片机串口接口 23 4.2.1 扩展串行口与单片机的连接23 4.2.2 操作指令24 4.2.3 基于 TTL 电路的设计方案和工作原理 24 结论26 参考文献27 致谢28 附录 A29 附录 B302单片机串行通信发射机单片机串行通信发射机1 绪论我所做的单片机串行通信发射机主要在实验室完成,参考有关的书籍和资料，个人完成电路的 设计、焊接、检查、调试，再根据自己的硬件和通信协
3、议用汇编语言编写发射和显示程序，然 后加电调试，最终达到准确无误的发射和显示。在这过程中需要选择适当的元件，合理的电路 图扎实的焊接技术，基本的故障排除和纠正能力，会使用基本的仪器对硬件进行调试，会熟练 的运用汇编语言编写程序，会用相关的软件对自己的程序进行翻译，并烧进芯片中，要与对方 接收机统一通信协议，要耐心的反复检查、修改和调试，直到达到预期目的。单片机串行通信发射机采用串行工作方式，发射并显示两位数字信息，既显示 00-99，使数据 能够在不同地方传递。硬件部分主要分两大块，由 AT89C51 和多个按键组成的控制模块，包括 时钟电路、控制信号电路，时钟采用 6MHZ 晶振和 30pF
4、 的电容来组成内部时钟方式，控制信号 用手动开关来控制，P1 口来控制，P2、P3 口产生信号并通过共阳极数码管来显示，软件采用汇 编语言来编写，发射程序在通信协议一致的情况下完成数据的发射，同时显示程序对发射的数 据加以显示。毕业设计的目的是了解基本电路设计的流程，丰富自己的知识和理论，巩固所学的知识，提 高自己的动手能力和实验能力，从而具备一定的设计能力。我做得的毕业设计注重于对单片机串行发射的理论的理解，明白发射机的工作原理，以便以 后单片机领域的开发和研制打下基础，提高自己的设计能力，培养创新能力，丰富自己的知识 理论，做到理论和实际结合。本课题的重要意义还在于能在进一步层次了解单片机
5、的工作原理， 内部结构和工作状态。理解单片机的接口技术，中断技术，存储方式，时钟方式和控制方式， 这样才能更好的利用单片机来做有效的设计。我的毕业设计分为两个部分，硬件部分和软件部分。硬件部分介绍：单片机串行通信发射机 电路的设计，单片机 AT89C51 的功能和其在电路的作用。介绍了 AT89C51 的管脚结构和每个 管脚的作用及各自的连接方法。AT89C51 与 MCS-51 兼容，4K 字节可编程闪烁存储器，寿命： 1000 次可擦，数据保存 10 年，全静态工作：0HZ-24HZ，三级程序存储器锁定，128*8 位内部 RAM，32 跟可编程 I/O 线，两个 16 位定时/计数器，5
6、 个中断源，5 个可编程串行通道，低功耗 的闲置和掉电模式，片内震荡和时钟电路，P0 和 P1 可作为串行输入口，P3 口因为其管脚有特 殊功能，可连接其他电路。例如 P3.0RXD 作为串行输出口，其中时钟电路采用内时钟工作方式， 控制信号采用手动控制。数据的传输方式分为单工、半双工、全双工和多工工作方式；串行通 信有两种形式，异步和同步通信。介绍了串行串行口控制寄存器，电源管理寄存器 PCON，中 断允许寄存器 IE，还介绍了数码显示管的工作方式、组成，共阳极和共阴极数码显示管的电路 组成，有动态和静态显示两种方式，说明了不同显示方法与单片机的连接。再后来还介绍了硬 件的焊接过程，及在焊接
7、时遇到的问题和应该注意的方面。硬件焊接好后的检查电路、不装芯 片上电检查及上电装芯片检查。软件部分：在了解电路设计原理后，根据原理和目的画出电路 流程图，列出数码显示的断码表，计算波特率，设置串行口，在与接受机设置相同的通信协议 的基础上编写显示和发射程序。编写完程序还要进行编译，这就必须会使用编译软件。介绍了 编译软件的使用和使用过程中遇到的问题，及在编译后烧入芯片使用的软件 PLDA，后来的加 电调试，及遇到的问题，在没问题后与接受机连接，发射数据，直到对方准确接收到。在软件 调试过程中将详细介绍调试遇到的问题，例如：通信协议是否相同，数码管是否与芯片连接对 应，计数器是否开始计数等。我所
8、设计的单片机串行接口现在已经发展到无线收发的阶段，本文参考无线发射部分就是参3考南华大学黄智伟、朱卫华的单片机与嵌入式系统应用一文，该串行无线发射电路结构简 单、工作可靠，可方便地在单片机与单片机之间，构成一个点对点、一点对多点的无线串行数 据传输通道。单片机无线串行接口电路由 MICRF102 单片发射器芯片、MICRF007 单片接收器 芯片组成，工作在 300440 MHz ISM 频段；具有 ASK 调制和解调能力，抗干扰能力强，适合 工业控制应用；采用 PLL 频率合成技术，频率稳定性好；接收灵敏度高达 96 dBm，最大发 射功率达2.5 dBm；数据速率可达 2 Kb/s；低工作
9、电压：4.755.5 V；功耗低，接收时电流 3 mA，发射时电流 7.75 mA，接收待机状态仅为 0.5A，发射待机状态仅为 1.0A；可用于单片机 之间的串行数据无线传输，也可在单片机数据采集、遥测遥控等系统中应用。最后介绍了毕业设计做完后的结论以及自己的心得体会。2 硬件硬件2.1 硬件的基本组成：单片机 89C51、6M 晶震、30pF 电容、22uf/10V 电容、1K 电阻、共阳极数码显 示管、按键。2.2 电路图 （见附录 A）2.3 硬件介绍2.3.1 单片机概述单片机也被称作“单片微型计算机”、 “微控制器”、 “嵌入式微控制器”。单片机一 词最初是源于“Single Ch
10、ip Microcomputer”,简称 SCM。随着 SCM 在技术上、体系结 构上不断扩展其控制功能，单片机已不能用“单片微型计算机”来表达其内涵。国际 上逐渐采用“MCU”(Micro Controller Unit)来代替，形成了单片机界公认的、最终统 一的名词。为了与国际接轨，以后应将中文“单片机”一词和“MCU”唯一对应解释。 在国内因为“单片机”一词已约定俗成，故而可继续沿用。2.3.1.1 单片机的发展历史 如果将 8 位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可以分为以下 几个阶段： 第一阶段（19761978）：单片机的探索阶段。以 Intel 公司的 MCS-48
11、为代表。 MCS-48 的推出是在工控领域的探索，参与这一探索的公司还有 Motorola、Zilog 等。 都取得了满意的效果。这就是 SCM 的诞生年代， “单片机”一词即由此而来。 第二阶段（19781982）：单片机的完善阶段。Intel 公司在 MCS-48 基础上推 出了完善的、典型的单片机系列 MCS-51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总 线型单片机体系结构。 1.完善的外部总线。MCS-51 设置了经典的 8 位单片机的总线结构，包括 8 位数 据总线、16 位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。 2.CPU 外围功能单元的集中管理模式。 3.体现工控特性的
12、地址空间及位操作方式。 4.指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。4第三阶段（19821990）：8 位单片机的巩固发展及 16 位单片机的推出阶段， 也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel 公司推出的 MCS-96 系列单片机，将一些 用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单 片机的微控制器特征。 第四阶段（1990）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面、 深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的 8 位/16 位/32 位通用 型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。 2.3.1.2 单片机的发展趋势 目前，
13、单片机正朝着高性能和多品种方向发展，今后单片机的发展趋势将是进 一步向着 CMOS 化、低功耗化、低电压化、低噪声与高可靠性、大容量化、高性能 化、小容量、低价格化、外围电路内装化和串行扩展技术。随着半导体集成工艺的 不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小和功能将更强。 2.3.1.3 单片机的特点 单片机主要有如下特点： 1.有优异的性能价格比。 2.集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片 上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性和 抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环 境 下工作。 3.制功能
14、强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富 的转移指令、I/O 口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度 均高于同一档次的微机。 4.低功耗、低电压，便于生产便携式产品。 5.外部总线增加了 I2C（Inter-Integrated Circuit）及 SPI(Serial Peripheral Interface) 等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。 6.单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。2.3.1.4 单片机的应用 由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力 助手。它的应用遍及各个领
15、域，主要表现在以下几个方面： 1.单片机在智能仪表中的应用 2.单片机在机电一体化中的应用 3.单片机在实时控制中的应用 4.单片机在分布式多机系统中的应用 5.单片机在人类生活中的应用 单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面，另一方面，单片机应用的重 要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须 由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能通过单片机来实现了。这种用 软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是对传统控制技术的一次革命。 A：由单片机组成控制器的结构和特点： 单片微型计算机是微型计算机发展中的一个重要分支，是把构成一台微型计算 机的主要部件如中
16、央处理器(CPU)、存储器(RAM/ROM)和各种功能 I/O 接口集成在 一块芯片上的单芯片微型计算机(Single Chip Micro Computer),简称单片机.由于它的 结构与指令功能都是按工业控制要求设计的,且近年来单片机着力扩展了各种控制功5能如 A/D、PWM 等,因此我们更多时候称其为一个单片形态的微控制器(Single Chip Micro Controller),或直接称其为微控制器(Micro Controller)。B：用单片机组成的微机控制系统具有以下特点:1.受集成度限制,片内存储器容量较小,一般片内 ROM 小于 48K 字节,片内 RAM 小于 256 字节;但可在外部进行扩展,如 MCS51 系列单片机的片外可擦可编 程只读存储器(EPROM)、静态随机存储器(SRAM)可分别扩展至 64K 字节。2.可靠性高。单片机芯片本身是按工业控制环境要求设计的,其抗工业噪声的能 力优于一般通用 CPU;程序指令及其常数、表格固化在 ROM
