串口通信的計算器

1、信息工程課程設(shè)計報告書課 程 名 稱 單片微機原理與接口技術(shù) 課 程 設(shè) 計 題目 串口通信的計算器 學生姓名、學 號 學 生 專 業(yè) 班級 指 導 教 師 姓名 課程設(shè)計起止日期 2017年6月19日-6月30日 一、課程設(shè)計項目名稱串口通信的計算器二、項目設(shè)計目的及技術(shù)要求2.1 項目設(shè)計目的通過單片微型計算機與接口技術(shù)課程設(shè)計，使學生能夠掌握單片機的開發(fā)過程、設(shè)計方法和單片機應(yīng)用電路的特點，使學生能夠綜合應(yīng)用單片機原理及應(yīng)用、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)等課程的知識。要求學生經(jīng)過課程設(shè)計的教學環(huán)節(jié)進一步理解智能電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成原理，掌握智能電子系統(tǒng)的基本設(shè)計方法，完成系統(tǒng)電路和

2、應(yīng)用程序的實踐，從而使學生的電子線路設(shè)計能力、單片機機應(yīng)用能力有較大提高。1）學會單片機的應(yīng)用方法，開發(fā)環(huán)境；2）結(jié)合任務(wù)要求，完成系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試，功能擴展和創(chuàng)新；3）熟悉匯編或C51語言，用C51完成系統(tǒng)的軟件編程；2.2 項目的主要任務(wù)1）上位機串口助手發(fā)送字符串，單片機接受到后，進行字符的分解，計算出結(jié)果，顯示在數(shù)碼管上，并將結(jié)果發(fā)送到串口助手上顯示。2）計算的+，-，X，/都可以。在除法運算中，如果除數(shù)為0，則在數(shù)碼管顯示0H，表示不能運算。計算出來的結(jié)果不能超過999超過，則在數(shù)碼管上顯示0H。3）矩陣按鍵的0-4四個按鍵分別代表+，-，X，/運算。按下按鍵編號為運算的鍵，則表示確定

3、開始計算結(jié)果，并把結(jié)果顯示在數(shù)碼管上面，通過串口發(fā)送到上位機顯示。同樣的在第2步的要求也能實現(xiàn)。三、項目設(shè)計方案論證3.1實現(xiàn)串口通信的計算器的整體方案PC可通過串口助手軟件將數(shù)據(jù)發(fā)送至單片機，單片機接收數(shù)據(jù)，通過按鍵立進行相應(yīng)的運算，將計算結(jié)果在數(shù)碼管上顯示，并且將計算結(jié)果發(fā)送回PC。單片機STC89C52上位機串口助手按鍵運算串口助手數(shù)碼管顯示結(jié)果圖3-1串口通信的計算器的整體思路3.2硬件原理圖串口通信計算器主要涉及到按鍵、數(shù)碼管、單片機的電路圖。 3.3程序設(shè)計思路主函數(shù)，串口函數(shù)、拆分函數(shù)、按鍵函數(shù)、計算函數(shù)、數(shù)碼管函數(shù)等五部分組成。下面就是對具體函數(shù)思路的解析：串口助手字符串的輸入

4、字符串的讀取輸出結(jié)果字符串拆分成num1、num2數(shù)碼管顯示按鍵掃描按鍵驅(qū)動操作計算結(jié)果串口助手顯示圖3-3程序中函數(shù)的思路圖（1）串口函數(shù)：PC通過串口向單片機發(fā)送的算式是以字符串的形式發(fā)送的，故單片機程序可使用數(shù)組存放接收到的字符串。由于每次發(fā)送的算式均以“#”結(jié)尾，所以在程序中可對每次接收到的字符進行檢測，若檢測到“#”則接收結(jié)束，程序開始執(zhí)行下一步操作。/* 串口數(shù)據(jù)寫入，即串口發(fā)送函數(shù)，buf-待發(fā)送數(shù)據(jù)的指針，len-指定的發(fā)送長度 */void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len) while (len-) /循環(huán)發(fā)送所

5、有字節(jié) flagTxd = 0; /清零發(fā)送標志 SBUF = *buf+; /發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù) while (!flagTxd); /等待該字節(jié)發(fā)送完成 /* 串口中斷服務(wù)函數(shù) */void InterruptUART() interrupt 4 if (RI) /接收到新字節(jié) RI = 0; /清零接收中斷標志位 if(SBUF!='#') if (cntRxd < sizeof(bufRxd) /接收緩沖區(qū)尚未用完時， /保存接收字節(jié)，并遞增計數(shù)器 bufRxdcntRxd+ = SBUF;/if(bufRxd0='1')LED1=0;/if(buf

6、Rxd2='2')LED2=0; else cntRxd =0;restopflag=1; if (TI) /字節(jié)發(fā)送完畢 TI = 0; /清零發(fā)送中斷標志位 flagTxd = 1; /設(shè)置字節(jié)發(fā)送完成標志 2.拆分函數(shù)：單片機將接收到的bufRxd數(shù)組用strtok（）函數(shù)拆分成兩個字符串，再通過atoi（）函數(shù)將字符串轉(zhuǎn)化為整型賦值給num1、num2。/分離所接收到字符串，賦值給num1、num2 void ApartUart(char*strin,int*num1,int*num2) char *ps3; char *t=NULL; int i=0; t=strto

7、k(strin,""); while(t!=NULL) psi+=t; t=strtok(NULL,""); *num1=atoi(ps0); *num2=atoi(ps1);3.按鍵函數(shù)：矩陣按鍵的驅(qū)動、1ms掃描一次矩陣按鍵。循環(huán)檢測按鍵的動作。 for (i=0; i<4; i+) /循環(huán)檢測4*4的矩陣按鍵 for (j=0; j<4; j+) if (backupij != KeyStaij) /檢測按鍵動作 if (backupij != 0) /按鍵按下時執(zhí)行動作 / KeyAction(KeyCodeMapij); /調(diào)用按鍵

8、動作函數(shù) GetResult(); backupij = KeyStaij; /刷新前一次的備份值 4.計算函數(shù)：按下按鍵編號為運算的鍵，計算的+，-，X，/都可以。在除法運算中，如果除數(shù)為0；在減法運算中，num1<num2 等情況無法顯示計算結(jié)果。將計算結(jié)果在數(shù)碼管上顯示，無法顯示計算的顯示“0H”；并將計算結(jié)果發(fā)送發(fā)到串口助手上顯示。void GetResult() if(KeySta00=0)result = num1 + num2;SBUF=result; else if(KeySta01=0) if(num1>num2)result = num1 - num2;SBUF

9、=result; elseLedBuff0 =0x76;LedBuff1 =0x3f;LedBuff2 =0x00; else if(KeySta02=0)result = num1 * num2;SBUF=result; else if(KeySta03=0) if( num2!=0)result = num1 / num2;SBUF=result; elseLedBuff0 =0x76;LedBuff1 =0x3f;LedBuff2 =0x00; else if(KeySta10=0)result = 0; else if(KeySta11=0)result = num1 * num1;

10、else if(KeySta12=0)result = num2 * num2;5.數(shù)碼管函數(shù)：1ms中刷新一次數(shù)碼管，將計算結(jié)果處理結(jié)果按十進制從高到低依次提取并轉(zhuǎn)為數(shù)碼管顯示字符。當計算結(jié)果大于999時，無法顯示計算結(jié)果，數(shù)碼管顯示“0H”。if(flag1s = 1) flag1s = 0;if(result<999) LedBuff0 = LedCharresult%10; LedBuff1 = LedCharresult/10%10; LedBuff2 = LedCharresult/100%10; elseLedBuff0 =0x76;LedBuff1 =0x3f;LedBu

11、ff2 =0x00;擴展應(yīng)用： 增加清零，num1的平方運算、num2的平方運算的操作 else if(KeySta10=0)result = 0; else if(KeySta11=0)result = num1 * num1; else if(KeySta12=0)result = num2 * num2;3.4軟件程序#include <reg52.h>#include<stdio.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>bit flagTxd = 0; /單字節(jié)發(fā)送完成標志，用來替代TXD中斷標志位un

12、signed char cntRxd = 0; /接收字節(jié)計數(shù)器unsigned char pdata bufRxd20; /接收字節(jié)緩沖區(qū)sbit KEY_IN_1 = P17;sbit KEY_IN_2 = P16;sbit KEY_IN_3 = P15;sbit KEY_IN_4 = P14;sbit KEY_OUT_1 = P13;sbit KEY_OUT_2 = P12;sbit KEY_OUT_3 = P11;sbit KEY_OUT_4 = P10;/sbit LED1=P20;/sbit LED2=P21;unsigned char pdata KeySta44 = /全部矩陣

13、按鍵的當前狀態(tài) 1, 1, 1, 1,1, 1, 1, 1,1, 1, 1, 1,1, 1, 1, 1;signed int num1 = 0;signed int num2 = 0;signed int result = 0;sbit ADDR0=P22;sbit ADDR1=P23;sbit ADDR2=P24;unsigned char LedChar=0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f;unsigned char LedBuff=0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00;uns

14、igned char flag1s = 0;unsigned long sec = 0;unsigned char restopflag = 0;void ConfigTimer0(); void ConfigUART(unsigned int baud);void UartWrite();void ApartUart(char*strin,int*num1,int*num2);void KeyDriver();void KeyScan();void GetResult();void main()TMOD = 0x01;TH0 = 0xFC;TL0 = 0x67;TR0 = 1;EA = 1;

15、ET0 = 1;ConfigUART(2400); while (1) if(restopflag=1) ApartUart(bufRxd,&num1,&num2);/*if(num1=1)&(num2=2) result=num1+num2; LED1=0; LED2=0; */KeyDriver(); /調(diào)用按鍵驅(qū)動 /*GetResult(); if(result>999)LcdShowStr(0,0,result); elseLcdShowStr(0,1,"0H")*/if(flag1s = 1) flag1s = 0;if(resul

16、t<999) LedBuff0 = LedCharresult%10; LedBuff1 = LedCharresult/10%10; LedBuff2 = LedCharresult/100%10; elseLedBuff0 =0x76;LedBuff1 =0x3f;LedBuff2 =0x00; /分離所接收到字符串，賦值給num1、num2 void ApartUart(char*strin,int*num1,int*num2) char *ps3; char *t=NULL; int i=0; t=strtok(strin,""); while(t!=NULL

17、) psi+=t; t=strtok(NULL,""); *num1=atoi(ps0); *num2=atoi(ps1);/* 串口配置函數(shù)，baud-通信波特率 */void ConfigUART(unsigned int baud) SCON = 0x50; /配置串口為模式1 TMOD &= 0x0F; /清零T1的控制位 TMOD |= 0x20; /配置T1為模式2 TH1 = 256 - (12000000/12/32)/baud; /計算T1重載值 TL1 = TH1; /初值等于重載值 ET1 = 0; /禁止T1中斷 ES = 1; /使能串口中

18、斷 TR1 = 1; /啟動T1/* 串口數(shù)據(jù)寫入，即串口發(fā)送函數(shù)，buf-待發(fā)送數(shù)據(jù)的指針，len-指定的發(fā)送長度 */void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len) while (len-) /循環(huán)發(fā)送所有字節(jié) flagTxd = 0; /清零發(fā)送標志 SBUF = *buf+; /發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù) while (!flagTxd); /等待該字節(jié)發(fā)送完成 /* 串口中斷服務(wù)函數(shù) */void InterruptUART() interrupt 4 if (RI) /接收到新字節(jié) RI = 0; /清零接收中斷標志位 if(SBU

19、F!='#') if (cntRxd < sizeof(bufRxd) /接收緩沖區(qū)尚未用完時， /保存接收字節(jié)，并遞增計數(shù)器 bufRxdcntRxd+ = SBUF;/if(bufRxd0='1')LED1=0;/if(bufRxd2='2')LED2=0; else cntRxd =0;restopflag=1; if (TI) /字節(jié)發(fā)送完畢 TI = 0; /清零發(fā)送中斷標志位 flagTxd = 1; /設(shè)置字節(jié)發(fā)送完成標志 /* 按鍵驅(qū)動函數(shù)，檢測按鍵動作，調(diào)度相應(yīng)動作函數(shù)，需在主循環(huán)中調(diào)用 */void KeyDriver(

20、) unsigned char i, j; static unsigned char pdata backup44 = /按鍵值備份，保存前一次的值 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1; for (i=0; i<4; i+) /循環(huán)檢測4*4的矩陣按鍵 for (j=0; j<4; j+) if (backupij != KeyStaij) /檢測按鍵動作 if (backupij != 0) /按鍵按下時執(zhí)行動作 / KeyAction(KeyCodeMapij); /調(diào)用按鍵動作函數(shù) GetResult(); backup

21、ij = KeyStaij; /刷新前一次的備份值 /* 按鍵掃描函數(shù)，需在定時中斷中調(diào)用，推薦調(diào)用間隔1ms */void KeyScan() unsigned char i; static unsigned char keyout = 0; /矩陣按鍵掃描輸出索引 static unsigned char keybuf44 = /矩陣按鍵掃描緩沖區(qū) 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF; /將一行的4個按鍵值移入緩沖區(qū) keybufkeyo

22、ut0 = (keybufkeyout0 << 1) | KEY_IN_1; keybufkeyout1 = (keybufkeyout1 << 1) | KEY_IN_2; keybufkeyout2 = (keybufkeyout2 << 1) | KEY_IN_3; keybufkeyout3 = (keybufkeyout3 << 1) | KEY_IN_4; /消抖后更新按鍵狀態(tài) for (i=0; i<4; i+) /每行4個按鍵，所以循環(huán)4次 if (keybufkeyouti & 0x0F) = 0x00) /連續(xù)4

23、次掃描值為0，即4*4ms內(nèi)都是按下狀態(tài)時，可認為按鍵已穩(wěn)定的按下 KeyStakeyouti = 0; else if (keybufkeyouti & 0x0F) = 0x0F) /連續(xù)4次掃描值為1，即4*4ms內(nèi)都是彈起狀態(tài)時，可認為按鍵已穩(wěn)定的彈起 KeyStakeyouti = 1; /執(zhí)行下一次的掃描輸出 keyout+; /輸出索引遞增 keyout &= 0x03; /索引值加到4即歸零 switch (keyout) /根據(jù)索引，釋放當前輸出引腳，拉低下次的輸出引腳 case 0: KEY_OUT_4 = 1; KEY_OUT_1 = 0; break; c

24、ase 1: KEY_OUT_1 = 1; KEY_OUT_2 = 0; break; case 2: KEY_OUT_2 = 1; KEY_OUT_3 = 0; break; case 3: KEY_OUT_3 = 1; KEY_OUT_4 = 0; break; default: break; void GetResult() if(KeySta00=0)result = num1 + num2;SBUF=result; else if(KeySta01=0) if(num1>num2)result = num1 - num2;SBUF=result; elseLedBuff0 =0

25、x76;LedBuff1 =0x3f;LedBuff2 =0x00; else if(KeySta02=0)result = num1 * num2;SBUF=result; else if(KeySta03=0) if( num2!=0)result = num1 / num2;SBUF=result; elseLedBuff0 =0x76;LedBuff1 =0x3f;LedBuff2 =0x00; else if(KeySta10=0)result = 0; else if(KeySta11=0)result = num1 * num1; else if(KeySta12=0)resul

26、t = num2 * num2;void InterruptTime0() interrupt 1 static unsigned char i = 0; static unsigned int cnt = 0; TH0 = 0xFC; TL0 = 0x67; KeyScan(); /按鍵掃描 cnt+; if(cnt >= 1000) cnt = 0;flag1s = 1; P0 = 0x00; switch(i) case 0: ADDR2=0; ADDR1=0; ADDR0=0; i+; P0=LedBuff0;break; case 1: ADDR2=0; ADDR1=0; AD

27、DR0=1; i+; P0=LedBuff1;break; case 2: ADDR2=0; ADDR1=1; ADDR0=0; i=0; P0=LedBuff2;break; default:break; 四、項目設(shè)計結(jié)果分析4.1實驗結(jié)果（1）通過串口發(fā)送字符串4；2；#，按下第一行第一列的按鈕，進行加法操作，數(shù)碼管上顯示“6”，串口助手上顯示“6”；按下第一行第二列按鈕，進行清零操作，數(shù)碼管上顯示“00”；按下第二行第二列按鈕，進行num1的平方操作，數(shù)碼管上顯示“16”。實驗結(jié)果及現(xiàn)象如圖所示： （2）通過串口發(fā)送字符串4；7；#，按下第一行第二列的按鈕，進行減法操作，數(shù)碼管上顯示“0

28、H”。實驗結(jié)果及現(xiàn)象如圖所示： 4.2遇到的問題及解決方法（1）串口發(fā)送數(shù)據(jù)、單片機接收數(shù)據(jù)時，拆分數(shù)組的問題。 解決：通過網(wǎng)上查找學習拆分函數(shù)strtok（）、頭文件的寫法，通過調(diào)試找到數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)問題的地方，例如串口發(fā)送字符串“1；2;#”，單片機接收字符串后點亮第一個小燈 ，判斷數(shù)據(jù)接收是否出現(xiàn)問題；拆分數(shù)組時，當num1=1、num2=2時進行加法操作時，點亮第二個小燈，判斷數(shù)組拆分是否正確。 （2） 數(shù)碼管顯示0H的問題。開始的時候，沒考慮到數(shù)組運算中遇到除數(shù)為0且大于999時的問題。 解決：查看書本經(jīng)過一番思索后，在按鍵操作和數(shù)碼管顯示時，根據(jù)計算情況將其異常處理，顯示在數(shù)碼管上。

29、 （3） 按鍵驅(qū)動、掃描的問題解決：查看書上的關(guān)于獨立按鍵、矩陣按鍵的代碼，與同學討論了下后解決了這個問題。先將行置零，處理列，再將列置零，處理行。五、參考文摘1惠仇：手把手教你學51單片機，電子工業(yè)出版社，2009年。內(nèi)容摘要：本書概括地論述了單片機的基礎(chǔ)知識，包括單片機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；并就實際單片機項目開發(fā)中會遇到的各種問題進行了闡述，列舉了單片機開發(fā)的流程和必須遵守的一些規(guī)范，說明了仿真器和編程器在開發(fā)中的作用以及基本的使用方法。具體內(nèi)容如下。首先論述了單片機的基礎(chǔ)知識，包括單片機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，闡述了目前單片機的發(fā)展情況，列舉了最新流行的單片機種類，總結(jié)了單片機的選擇方法。2 張毅剛等， MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計，哈工大出版社，2004年第2版內(nèi)容摘要：本書從應(yīng)用的角度，詳細地介紹了MCS-51單片機的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、各種硬件接口設(shè)計、各種常用的數(shù)據(jù)運算和處理程序及接口驅(qū)動程序的設(shè)計以及MCS-51單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計，并對MCS-51單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中的抗干擾技術(shù)以及各種新器件也作了詳細的介紹。本書突出了選取內(nèi)容的實用性、典型性。書中的應(yīng)用實例