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1、项目 无线信号控制系统,学习内容： AD、DA与单片机的接口、编程与调试;串行通信方式、控制，无线通信设计、调试。（在proteus界面上仿真电路，完成C51程序的编制与功能调试。） 任务一数字电压计 任务二波形发生器 任务三红外遥控器,一 模数转换 1 AD转换(概念 集成芯片 典型应用 任务) 2 DA转换(概念 集成芯片 典型应用 任务) 二 串行通信 1 基本概念 2 MCS-51串行技术(及串行中断） 典型应用 3 RS232 、RS422、RS485协议 典型应用 4 遥控原理 典型应用 5 任务,任务一 数字电压计,任务描述： 利用单片机AT89S51与ADC0808设计完成数字
2、电压表，能够测量05V之间的直流电压，三位数码显示电压值。调整电位器，数码能正确显示调整数值。 任务要求: 1 设计电路原理图； 2 编制驱动程序并调试 ； 3 详细注释程序中的关键语句及各子程序功能。,任务二 波形发生器,任务描述： 利用单片机AT89S51与ADC0832设计完成一台三角波与方波可选的信号发生器；输出波的幅值为5V，频率自定。 任务要求: 1 设计电路原理图； 2 编制驱动程序并调试 ； 3 详细注释程序中的关键语句及各子程序功能。,任务三 红外遥控器,任务描述： 利用单片机AT89S51、红外发射管和PC机接口，设计完成串行通讯接口电路。波特率为9600，8位数据，无校验
3、位。 任务要求: 1 设计电路原理图； 2 编制驱动程序并调试 ； 3 详细注释程序中的关键语句及各子程序功能。,串行通信原理,1.通信基本概念 通信：单片机与外界进行信息交换统称为通信。 通信方式有两种： 并行通信：数据的各位(二进制)同时发送或接收。特点是传送速度快、效率高，但成本高。适用于短距离传送数据。计算机内部的数据传送一般均采用并行方式。 串行通信：数据一位一位(二进制)顺序发送或接收。特点是传送速度慢，但成本低。适用于较长距离传送数据。计算机与外界的数据传送一般均采用串行方式。,2、串行通信的相关问题,（1）通信原理通信过程中相关因素 *通信方式方向(单工/半双工/全双工)、连接
4、(一对一/一对多/多对多)、同步串行/异步串行； *速度控制波特率、发送/接收时钟；,（2）通信协议如何处理信号线上的信号 *数据识别异步串行通信协议； *数据正确性抗干扰、检验码编码技术。,串行通信方式,通信方向,单工方式：数据仅按一个固定方向传送；,半双工方式：数据可实现双向传送，但不能同时进行； 全双工方式：允许双方同时进行数据双向传送； 多工方式：在同一线路上实现资源共享。,波特率 单位时间内传送二进制数据的位数，以位/秒(b/s)表示，也称为数据位速率。 它是衡量串行通信速率的重要指标。,波特率是指每秒钟传送信号的数量，单位为波特（Baud）。 比特率每秒钟传送二进制数的信号数（即二
5、进制数的位数），单位是bps（bit per second）或写成b/s（位/秒）。 在单片机串行通信中，传送的信号是二进制信号，波特率与比特率数值上相等。单位采用bps。,同步方式：数据传送使用同一个时钟. 优点是数据传输速率较高，缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格同步。,异步方式：数据传送不使用同一个时钟. 优点是不需要传送同步脉冲，可靠性高，所需设备简单；缺点是字符帧中因包含有起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。,MCS-51串行口,MCS-51内部有一个可编程的全双工串行通信接口，该串行口有4种工作方式，以供不同场合使用。波特率可由软件设置，由片内的定时器/计数器产生。接收、发
6、送均可工作在查询方式或中断方式。,串行口的结构与控制,MCS-51单片机内部的串行口有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，可同时接收和发送数据。发送缓冲器只能写入不能读出，接收缓冲器只能读出不能写入。两个缓冲器占用同一个地址（99H）。 控制MCS-51单片机串行口的控制寄存器共有两个，即特殊功能寄存器SCON和PCON。,串行口控制寄存器SCON,SM0、SM1：控制串行口的工作方式。 SM2：允许方式2和方式3进行多机通信控制位。 REN：允许串行接收控制位。REN=1，允许接收。 TB8：是工作在方式2和方式3时要发送的第9位数据，根据需要由软件置位和复位。 RB8：是工作在方式2
7、和方式3时接收到的第9位数据。 TI：发送中断标志位。必须由软件清零。 RI：接收中断标志位。必须由软件清零。,特殊功能寄存器PCON,SMOD：波特率倍增位。当SMOD=1时，波特率加倍；当SMOD=0时，波特率不加倍。 GF1、GF0：两个通用标志位，用户使用。 PD、IDL :电源控制,串行口的工作方式,串行接口的工作方式有四种，由SCON中的SM0、SM1定义，编码及功能如下表。在这四种工作方式中，串行通信只使用方式1，方式2，方式3。方式0主要用于用串口扩展并行口。,当SCON中的SM0、SM1=00时，串行口以工作方式0工作，串行口为同步移位寄存器输入/输出方式，其波特率固定不变为
8、fosc/12。数据由RXD（P3.0）端输入或输出，同步移位脉冲由TXD（P3.1）端输出，发送、接收的是8位数据，低位在先。 当SM0、SM1=01时，串行口以工作方式1工作，此时串行口为8位数据异步通信接口。波特率可变，低位在先。 当SM0、SM1=10时，串行口以工作方式2工作，发送和接收的一帧信息由11位组成，即1位起始位、8位数据位（低位在先）、1位可编程位（第9位数据位）和1位停止位。TB8根据需要设为0或1, 作为多机通信中的地址数据标志位或数据的奇偶校验位。波特率固定不变（ fosc/64或fosc/32），低位在先。 当SM0、SM1=11时，串行口以工作方式3工作。波特率
9、可变的9位数据异步通信方式，其余与方式2相同。低位在先。,波特率的计算,注：若SMOD=0，则K=1；若SMOD=1，则K=2,常用的波特率及计算器初值,MCS-51串行口初始化,在使用串行口之前，应对它进行编程初始化，主要是设置产生波特率的定时器1、串行口控制和中断控制。具体步骤如下： 1)确定定时器1的工作方式编程TMOD寄存器； 2)计算定时器1的初值装载TH1、TL1； 3)启动定时器1编程TCON中的TR1位； 4)确定串行口的控制编程SCON； 5)串行口在中断方式工作时，设置IE寄存器。,MCS-51的中断系统中断寄存器,TCON,T1溢出中断标志(TCON.7): T1启动计数
10、(TR1=1)后，计满溢出由硬件置位TF1=1，向CPU请求中断，此标志一直保持到CPU响应中断后，才由硬件自动清0。也可用软件查询该标志，并由软件清0。 (同样T0 在TR0=1,TF0的状态处理),TCON寄存器T0和T1控制寄存器,SFR,TMOD,SFR,51单片机有两个中断优先级高级和低级 专用寄存器IP为中断优先级寄存器，用户可用软件设定 相应位为1，对应的中断源被设置为高优先级，相应位为0，对应的中断源被设置为低优先级 系统复位时，均为低优先级,MCS-51的中断系统中断寄存器,IP,IP寄存器中断优先级寄存器,SFR,MCS-51的中断系统中断寄存器,IE,IE寄存器中断允许寄
11、存器,EA 中断允许总控位 ES 串行通讯中断允许 ET1、ET0 定时/记数1、0溢出中断允许 EX1、EX0 外部中断1、0允许,SFR,例如,/串口初始化程序 void InitSystem(void) TMOD=0x20; /* T1工作于方式2*/ TH1=0xf3; /* 通信速率2400bps*/ TL1=0xf3; PCON=0x00; /* SMOD=0*/ SCON=0x50; /* 允许接收*/ IE=0X90; /* 开串口中断,关闭定时器中断*/ TCON=0x40;/* 启动定时器1*/ ,串口编程,1 串口初始化 (SCON,TMOD,IE,TCON,TH1,TL
12、1,PCON,IP) 2 查询 RI 或TI (或中断中判) 3 发送数据-SBUF 或 接收数据 -SBUF 清 TI(或RI) 2,3 重复过程,部分源程序,void main(void) InitSystem(); while(1) Delay(); TI=0; SBUF=Temperature; /*发送温度数据*/ while(!TI); CollectData(); /* 采集温度数据*/ ,部分源程序,/*串行中断服务程序*/ void Comm(void) interrupt 4 using 0 RI=0; /*清接收标志*/ Temperature=SBUF; /* 保存数据
13、*/ ,1、RS-232,EIA RS-232C总线标准与接口电路 EIA RS-232C是异步串行通信中应用最广泛的标准总线，是美国EIA（Electronic Industries Association，电子工业联合会）开发公布的通信协议。适合于数据传输速率在020kb/s范围内的通信，包括了按位串行传输的电气和机械方面的规定。在微机通信接口中被广泛采用。 其特点为： （1）采取不平衡传输方式，是为点对点（即只用一对收、发设备）通信而设计的； （2）采用负逻辑。 （3）适用于传送距离不大于15m，速度不高于20kb/s的本地设备之间通信的场合。,RS-232C电气特性,（1）信号电平在(
14、515)V之间,（2）信号电平与TTL电平的转换 RS-232C接口标准采用的是负逻辑，与TTL电平不一致，必须进行电平转换。,电平转换芯片： MAX232和MAX232A； 单端发送/单端接收。,连接器 （1）DB-25连接器 DB-25型连接器的外形及信号线分配如图右所示。25芯RS-232C接口具有20mA电流环接口功能，用9, 11, 18, 25针来实现。 （2）DB-9连接器 DB-9连接器只提供异步通信的9个信号，其外形及信号线分配如图右所示。 DB-25与DB-9型连接器的引脚分配信号完全不同。,RS-232C的接口信号 RS-232C标准接口有25条线，其中常用的有如下几条：
15、 DSR：数据装置准备好； DTR：数据终端准备好； RTS：请求发送； CTS：允许发送； DCD：接收线信号检出； RI：振铃指示； TXD：发送数据； RXD：接收数据； SGND、PGND：地线，SGND（信号地）、PGND（保护地）。,RS-232电平转换常用芯片 RS-232C采用负逻辑，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。常用的转换器件是MAX232CPE(16),（完成TTL到EIA的双向电平转换）。 MAX232芯片是Maxim公司生产的低功耗、单电源、双RS-232发送/接收器，可实现TTL到EIA的双向
16、电平转换。其引脚排列如下图所示。,MAX232芯片内部有一个电荷泵，可以把5V电源变换成10V电压，所以采用此芯片的串行通信系统只需要单一的5V电源就可以。这也是它最大的优点。,EIA RS-232C与单片机系统的接口 RS-232C与单片机系统的接口电路如图下所示。MAX232外围的4个电解电容Cl, C2, C3, C4，是内部电源转换所需电容，其取值均为1F/25V，C5为0.1F的去耦电容。MAX232的引脚T1IN, T2IN, R1OUT, R2OUT为接TTL/CMOS电平的引脚，引脚T1OUT, T2OUT, R1IN, R2IN为接RS-232C电平的引脚。,所以，T1IN, T2IN引脚应与MCS-51的串行发送引脚TXD相连接。R1OUT, R2OUT应与MCS-51的串行接收引脚RXD相连接。T1OUT, T2OUT应与PC机的接收端RD相连接。R1IN, R2IN应与PC的发送端T
