微機(jī)原理設(shè)計報告

1、 微機(jī)原理設(shè)計報告 創(chuàng)新型實驗設(shè)計報告題 目 基于藍(lán)牙通信的無線控制系統(tǒng) 學(xué) 院 自動化學(xué)院 專 業(yè)電氣工程與其自動化 成 員 旭 3012203270 吳海成 3012203292 指導(dǎo)教師 迎澍 摘要隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)和智能家居概念開始逐步發(fā)展。智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動控制等技術(shù)將生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性，并能實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。藍(lán)牙技術(shù)是一種尖端的開放式無限通訊標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙無線技術(shù)使用全球通用的頻帶（2.4GHz）藍(lán)牙成本低，體積小，比802.11協(xié)議更具有移動性，并且一般的手持平

2、臺（手機(jī)，PC機(jī)，Pad）均具有藍(lán)牙功能。本系統(tǒng)是典型的藍(lán)牙無線通信控制系統(tǒng)，包括手持設(shè)備指令的發(fā)送、處理系統(tǒng)的接收、處理、和功能的具現(xiàn)化。本文基于市場常見的藍(lán)牙通訊模塊（HC-06）和8086微機(jī)實驗平臺結(jié)合，利用現(xiàn)有的資源實現(xiàn)簡單的基于藍(lán)牙通信的無線控制系統(tǒng)的搭建。關(guān)鍵詞：藍(lán)牙；8086微機(jī)平臺；串口通信目錄第一章 緒論1.1 課程介紹1.2 題目簡介第12二章 硬件結(jié)構(gòu)2.1 硬件組成2.2 芯片簡介2.2.1 8255芯片2.2.2 8253芯片2.2.3 8251芯片2.2.4 12864液晶顯示模塊2.3藍(lán)牙接收模塊第三章 軟件結(jié)構(gòu)3.1 程序子模塊組成3.1.1 概況3.1.2

3、模塊組成3.2 程序運行詳細(xì)流程3.2.1主程序流程圖3.2.2中斷子程序流程圖3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 第四章 實驗總結(jié)4.1 實驗現(xiàn)象4.2 實驗感想4.3 實驗分工附錄程序清單第一章 緒論1.1 課程介紹微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)是電氣工程與其自動化專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，具有很強(qiáng)的實踐性。大學(xué)在開展微機(jī)實踐教學(xué)改革的過程中開辟了學(xué)生創(chuàng)新型題目，這類題目在教材知識的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生綜合運用多學(xué)科知識，結(jié)合自學(xué)，通過團(tuán)隊合作來共同完成，以提升同學(xué)們的自學(xué)能力、團(tuán)隊精神、創(chuàng)新意識和動手能力，為把學(xué)生培養(yǎng)為卓越工程師打下良好基礎(chǔ)。1.2 題目簡介本題目是設(shè)計一個基于藍(lán)牙通信的手

4、機(jī)對PC機(jī)的控制系統(tǒng)，通過將手機(jī)發(fā)送的信息編碼，在PC機(jī)的程序中解碼，可以實現(xiàn)手機(jī)發(fā)送指令，PC機(jī)執(zhí)行相應(yīng)功能的目的。我們利用微機(jī)開發(fā)試驗箱共設(shè)計了四種功能：數(shù)碼管顯示輸入數(shù)字、電機(jī)運動與停止、LCD屏顯示英文與數(shù)字、LCD屏顯示漢字報文。運行程序后，通過輸入命令字可進(jìn)入相應(yīng)的功能中，然后根據(jù)功能可輸入數(shù)字、英文、漢字的編碼，即可實現(xiàn)相應(yīng)的顯示或動作。本題目的設(shè)計特色主要用兩點。一、通過手機(jī)終端的智能控制是家居智能化的一個方向，目的是通過手機(jī)等終端發(fā)送指令，實現(xiàn)對電器設(shè)備的控制。本題目實現(xiàn)了手機(jī)控制PC機(jī)做出響應(yīng)動作，而藍(lán)牙的有效圍為10米，因此可以實現(xiàn)對一個房間電器的控制，并且可以隨時連接。

5、二、藍(lán)牙信號的接收。由于實驗箱沒有可接收藍(lán)牙信號裝置，因此我們接入了一個藍(lán)牙接收模塊，并設(shè)計了模塊底板，將信號以串行信號發(fā)出，再通過實驗箱上的串口芯片接收，自己設(shè)計相應(yīng)的通信協(xié)議和傳輸速率。第二章 硬件結(jié)構(gòu)2.1 硬件組成本課題的硬件由PC機(jī)、微型計算機(jī)實驗系統(tǒng)、藍(lán)牙接收模塊構(gòu)成。控制信號輸入部分由手機(jī)通過藍(lán)牙發(fā)出信號，藍(lán)牙接收模塊接收，并通過8251芯片將串行信號轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)傳給PC機(jī)。被控部分由實驗箱上的LCD屏，數(shù)碼管，直流電手機(jī)藍(lán)牙微機(jī)實驗系統(tǒng)PC機(jī)圖2-1 硬件組成原理示意圖圖2-2 實物連接圖2.2 芯片簡介2.2.1 8255芯片一、簡介：8255是可編程并行1/0接口芯片，有

6、3個8位并行1/0口.具有3個通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時的中間接口電路。8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的3個總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時必須具有與外設(shè)連接的接口 A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而 8255部結(jié)構(gòu)分為3個部分：與CPU連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。二、與CPU連接部分根據(jù)定義，8255能并行傳送8位數(shù)據(jù)，所以其數(shù)據(jù)線為8根DOD7。 由于8255具有3個通道A、B、C，所以只要兩根地址線就能尋址A、B、

7、C 口與控制寄存器，故地址線為兩根A0A1。此外CPU要對8255進(jìn)行讀、寫與片選操作，所以控制線為片選、復(fù)位、讀、寫信號。各信號的引腳編號如下：(1)數(shù)據(jù)總線DB:編號為DOD7,用于8255與CPU傳送8位數(shù)據(jù)。(2)地址總線AB:編號為A0A1,用于選擇A、B、C口與控制寄存器。(3)控制總線CB:片選信號、復(fù)位信號RST、寫信號、讀信號。當(dāng)CPU要對8255進(jìn)行讀、寫操作對，必須先向8255發(fā)片選信號選中8255芯片， 然后發(fā)讀信號或?qū)懶盘枌?255進(jìn)行讀或?qū)憯?shù)據(jù)的操作。三、與外設(shè)接口部分根據(jù)定義，8255有3個通道A、B、C與外設(shè)連接，每個通道又有8根線與外設(shè)連接，所以8255可以用

8、24根線與外設(shè)連接，若進(jìn)行開關(guān)量控制，則 8255可同時控制24路開關(guān)。各通道的引腳編號如下：(1)A口：編號為PA0PA7,用于8255向外設(shè)輸入輸出8位并行數(shù)據(jù)。(2)B口：編號為PB0PB7,用于8255向外設(shè)輸入輸出8位并行數(shù)據(jù)。(3)C口：編號為PC0PC7,用于8255向外設(shè)輸入輸出8位并行數(shù)據(jù)。當(dāng)8255工作于應(yīng)答I/O方式時，C 口用于應(yīng)答信號的通信。四、控制器8255將3個通道分為兩組。即PA0PA7與PC4PC7組成A組，PB0 PB7與PC0PC3組成B組.如圖7. 5所示，相應(yīng)的控制器也分為A組控制器和B組控制器，各組控制的作用如下：(1) A組控制器：控制A口與上C口

9、的輸入與輸出。(2) B組控制器：控制B口與上C口的輸入與輸出。五、8255A的引腳功能說明8255A采用40引腳的雙列直插式封裝。40個引腳分為與外設(shè)連接的引腳和與CPU連接引腳。（1）與外設(shè)連接的引腳8255A與外設(shè)連接的引腳共有：PA7PA0A端口數(shù)據(jù)線，雙向三態(tài)。PB7PB0B端口數(shù)據(jù)線，雙向三態(tài)。PC7PC0C端口數(shù)據(jù)線，雙向三態(tài)。PB7PB0和PC7PC0引腳能驅(qū)動達(dá)林頓復(fù)合晶體管（在5V時輸出1mA)，所以B、C端口一般作為輸出端口。（2）與CPU連接的引腳8255A與CPU連接的引腳，有8根數(shù)據(jù)引腳D7D0。它們?nèi)渴请p向、三態(tài)引腳，用來與數(shù)據(jù)總線相連接；另外，它還有6根輸入控

10、制引腳，用來接收CPU送來的地址和控制信號。這些引腳分別是：RESET輸入復(fù)位信號，高電平有效。當(dāng)RESET有效時，把8255A部所有寄存器（包括控制寄存器)全部清零，端口A、B、C自動設(shè)置為輸入狀態(tài)，三個端口的數(shù)據(jù)線處于髙阻狀態(tài)。一旦復(fù)位后,若使8255A重新工作必須進(jìn)行初始化編程。CS片選信號輸入端，低電平有效。當(dāng)CS =0為低電平時，8255A才被選中，才能對 8255A進(jìn)行讀寫操作。RD讀命令信號，輸入低電平有效。當(dāng)RD =0為低電乎時CPU對8255A進(jìn)行讀操作，讀出或狀態(tài)。WR寫命令信號，輸入，低電平有效。WR=0為低電平時，CPU對8255A進(jìn)行寫操作，把數(shù)據(jù)或控制字寫入8255

11、A。A1A0端口選擇信號，輸入。A1A0的編碼輸入選擇端口。8255A有四個端口地址，分別為A端口、B端口、C端口和控制寄存器。選擇方法見表8.5。表8.5 8255A端口尋址與基本操作向8255A輸出一寫操作CSRDWRA1A0操作功能01000選擇A端口，對A端口寫操作01001選擇B端口，對B端口寫操作01010選擇C端口，對C端口寫操作01011對控制寄存器寫入控制字向8255A輸出一讀操作CSRDWRA1A0操作功能00100選擇A端口，對A端口讀操作00101選擇B端口，對B端口讀操作00110選擇C端口，對C端口讀操作00111非法操作，數(shù)據(jù)線處于高阻狀態(tài)1XXXX未選中，數(shù)據(jù)線

12、處于高阻狀態(tài)2.2.2 8253芯片一、簡介8253部有三個計數(shù)器，分別稱為計數(shù)器0、計數(shù)器1和計數(shù)器2，他們的機(jī)構(gòu)完全一樣。每個計數(shù)器的輸入和輸出都決定于設(shè)置在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨立。每個計數(shù)器通過三個引腳和外部聯(lián)系，一個為時鐘輸入端CLK，一個為門控信號輸入端GATE，另一個為輸出端OUT。每個計數(shù)器部有一個8位的控制寄存器，還有一個16位的計數(shù)初值寄存器CR、一個計數(shù)執(zhí)行部件CE和一個輸出鎖存器OL。執(zhí)行部件實際上是一個16位的減法計數(shù)器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通過程序設(shè)置的。輸出鎖存器的值是通過程序設(shè)置的。輸出鎖存器OL用來鎖存計數(shù)執(zhí)行部

13、件CE的容，從而使CPU可以對此進(jìn)行讀操作。二、工作原理8253具有3個獨立的計數(shù)通道，采用減1計數(shù)方式。在門控信號有效時，每輸入1個計數(shù)脈沖，通道作1次計數(shù)操作。當(dāng)計數(shù)脈沖是已知周期的時鐘信號時，計數(shù)就成為定時。8253芯片有24條引腳，封裝在雙列直插式瓷管殼。1.數(shù)據(jù)總線緩沖器數(shù)據(jù)總線緩沖器與系統(tǒng)總線連接，8位雙向，與CPU交換信息的通道。這是8253與CPU之間的數(shù)據(jù)接口，它由8位雙向三態(tài)緩沖存儲器構(gòu)成，是CPU與8253之間交換信息的必經(jīng)之路。圖2-3 8253部原理圖2.讀/寫控制讀/寫控制分別連接系統(tǒng)的IOR和IOW，由CPU控制著訪問8253的部通道。接收CPU送入的讀/寫控制信

14、號， 并完成對芯片部各功能部件的控制功能， 因此， 它實際上是8253芯片部的控制器。A1A0：端口選擇信號，由CPU輸入。8253部有3個獨立的通道，加上控制字寄存器，構(gòu)成8253芯片的4個端口，CPU可對3個通道進(jìn)行讀/寫操作3對控制字寄存器進(jìn)行寫操作。這4個端口地址由最低2位地址碼A1和A0來選擇。如表所示。(1) CS片選信號，由CPU輸入，低電平有效，通常由端口地址的高位地址譯碼形成。(2) RD、WR讀/寫控制命令，由CPU輸入，低電平有效。RD有效時，CPU讀取由A1A0所選定的通道計數(shù)器的容。WR有效時，CPU將計數(shù)值寫入各個通道的計數(shù)器中，或者是將方式控制字寫入控制字寄存器中

15、。CPU對8253的讀/寫操作。3.計數(shù)通道02每個計數(shù)通道含1個16位的初值寄存器、減1計數(shù)器和1個16位的（輸出）鎖存器。8253部包含3個功能完全一樣的通道，每個通道部設(shè)有一個16位計數(shù)器，可進(jìn)行二進(jìn)制或十進(jìn)制（BCD碼）計數(shù)。采用二進(jìn)制計數(shù)時， 寫入的初值圍為0000H0FFFFH，最大計數(shù)值是0000H，代表65536。采用BCD碼計數(shù)時，寫入的初值圍為00009999，最大計數(shù)值是0000，代表10000。與此計數(shù)器相對應(yīng)，每個通道設(shè)有一個16位計數(shù)值鎖存器。必要時可用來鎖存計數(shù)值。當(dāng)某通道用作計數(shù)器時，應(yīng)將要求計數(shù)的次數(shù)預(yù)置到該通道的計數(shù)器中、被計數(shù)的事件應(yīng)以脈沖方式從CLK端輸

16、入，每輸入一個計數(shù)脈沖，計數(shù)器容減“1”，待計數(shù)值計到“0”，OUT端將有輸出，表示計數(shù)次數(shù)到。當(dāng)某個通道用作定時器時，由CLK輸入一定頻率的時鐘脈沖，根據(jù)要求定時的時間長短確定所需的計數(shù)值。計數(shù)器的初值即定時系數(shù)應(yīng)根據(jù)要求定時的時間進(jìn)行如下運算才能得到：定時系數(shù)=需要定時的時間/時鐘脈沖周期設(shè)置通道：向方式控制字寄存器端口寫入方式選擇控制字，用于確定要設(shè)置的通道與工作方式；計數(shù)/定時：向通道寫入計數(shù)值，啟動計數(shù)操作；讀取當(dāng)前的計數(shù)值：向指定通道讀取當(dāng)前計數(shù)器值時，8253將計數(shù)器值存入鎖存器，從鎖存器向外提供當(dāng)前的計數(shù)器值，計數(shù)器則繼續(xù)作計數(shù)操作。計數(shù)到：當(dāng)計數(shù)器減1為0時，通過引腳OUT向

17、外輸出“到”的脈沖信號。計數(shù)初值輸入存放在初值寄存器中，計數(shù)開始或重裝入時被復(fù)制到計數(shù)器中。4.方式選擇控制字8253的初始化編程就是對其工作方式的確定。具體實現(xiàn)就是在8253上電后，由CPU向8253的控制寄存器寫入一個控制字，就可以規(guī)定8253的工作方式、計數(shù)值的長度以與計數(shù)所用的數(shù)制等，另外根據(jù)要求將計數(shù)值寫入8253的相應(yīng)通道。8253的一個方式控制字只決定一個技術(shù)通道的工作模式。三、8253的通道工作方式8253中各通道可有6種可供選擇的工作方式， 以完成定時、計數(shù)或脈沖發(fā)生器等多種功能。8253的各種工作方式如下：1.方式0：計數(shù)結(jié)束則中斷工作方式0被稱為計數(shù)結(jié)束中斷方式。當(dāng)任一通

18、道被定義為工作方式0時， OUT輸出為低電平；若門控信號GATE為高電平，當(dāng)CPU利用輸出指令向該通道寫入計數(shù)值WR#有效時，OUT仍保持低電平，然后計數(shù)器開始減“1”計數(shù)， 直到計數(shù)值為“0”，此刻OUT將輸出由低電平向高電平跳變，可用它向CPU發(fā)出中斷請求，OUT端輸出的高電平一直維持到下次再寫入計數(shù)值為止。在工作方式0情況下，門控信號GATE用來控制減“1”計數(shù)操作是否進(jìn)行。當(dāng)GATE=1時，允許減“1”計數(shù)；GATE=0時，禁止減“1”計數(shù)； 計數(shù)值將保持GATE有效時的數(shù)值不變， 待GATE重新有效后，減“1”計數(shù)繼續(xù)進(jìn)行。顯然，利用工作方式0既可完成計數(shù)功能， 也可完成定時功能。當(dāng)

19、用作計數(shù)器時，應(yīng)將要求計數(shù)的次數(shù)預(yù)置到計數(shù)器中，將要求計數(shù)的事件以脈沖方式從CLK端輸入， 由它對計數(shù)器進(jìn)行減“1”計數(shù)，直到計數(shù)值為0，此刻OUT輸出正跳變， 表示計數(shù)次數(shù)到。當(dāng)用作定時器時，應(yīng)把根據(jù)要求定時的時間和CLK的周期計算出定時系數(shù)，預(yù)置到計數(shù)器中。從CLK，輸入的應(yīng)是一定頻率的時鐘脈沖，由它對計數(shù)器進(jìn)行減“1”計數(shù)， 定時時間從寫入計數(shù)值開始，到計數(shù)值計到“0”為止，這時OUT輸出正跳變，表示定時時間到。有一點需要說明，任一通道工作在方式0情況下， 計數(shù)器初值一次有效，經(jīng)過一次計數(shù)或定時后如果需要繼續(xù)完成計數(shù)或定時功能，必須重新寫入計數(shù)器的初值。2.方式1：單脈沖發(fā)生器工作方式1

20、被稱作可編程單脈沖發(fā)生器。進(jìn)入這種工作方式， CPU裝入計數(shù)值n后OUT輸出高電平， 不管此時的GATE輸入是高電平還是低電平， 都不開始減“1”計數(shù)，必須等到GATE由低電平向高電平跳變形成一個上升沿后，計數(shù)過程才會開始。與此同時，OUT輸出由高電平向低電平跳變，形成了輸出單脈沖的前沿，待計數(shù)值計到“0”， OUT輸出由低電平向高電平跳變，形成輸出單脈沖的后沿， 因此，由方式l所能輸出單脈沖的寬度為CLK周期的n倍。如果在減“1”計數(shù)過程中， GATE由高電平跳變?yōu)榈碗姾?，這并不影響計數(shù)過程，仍繼續(xù)計數(shù)；但若重新遇到GATE的上升沿，則從初值開始重新計數(shù)， 其效果會使輸出的單脈沖加寬，如教材

21、圖9-22(b)中的第2個單脈沖。這種工作方式下，計數(shù)值也是一次有效，每輸入一次計數(shù)值，只產(chǎn)生一個負(fù)極性單脈沖。3.方式2：速率波發(fā)生器工作方式2被稱作速率波發(fā)生器。進(jìn)入這種工作方式， OUT輸出高電平，裝入計數(shù)值n后如果GATE為高電平，則立即開始計數(shù)，OUT保持為高電平不變； 待計數(shù)值減到“1”和“0”之間， OUT將輸出寬度為一個CLK周期的負(fù)脈沖，計數(shù)值為“0”時，自動重新裝入計數(shù)初值n，實現(xiàn)循環(huán)計數(shù)，OUT將輸出一定頻率的負(fù)脈沖序列， 其脈沖寬度固定為一個CLK周期， 重復(fù)周期為CLK周期的n倍。如果在減“1”計數(shù)過程中，GATE變?yōu)闊o效（輸入0電平），則暫停減“1”計數(shù)，待GATE

22、恢復(fù)有效后，從初值n開始重新計數(shù)。這樣會改變輸出脈沖的速率。如果在操作過程中要求改變輸出脈沖的速率，CPU可在任何時候，重新寫人新的計數(shù)值， 它不會影響正在進(jìn)行的減“1”計數(shù)過程，而是從下一個計數(shù)操作用期開始按新的計數(shù)值改變輸出脈沖的速率。4.方式3：方波發(fā)生器工作方式3被稱作方波發(fā)生器。任一通道工作在方式3，只在計數(shù)值n為偶數(shù)，則可輸出重復(fù)周期為n、占空比為1：1的方波。進(jìn)入工作方式3，OUT輸出低電平， 裝入計數(shù)值后，OUT立即跳變?yōu)楦唠娖?。如果?dāng)GATE為高電平， 則立即開始減“1”計數(shù)，OUT保持為高電平，若n為偶數(shù)，則當(dāng)計數(shù)值減到n/2時，OUT跳變?yōu)榈碗娖?，一直保持到計?shù)值為“0”

23、，系統(tǒng)才自動重新置入計數(shù)值n，實現(xiàn)循環(huán)計數(shù)。這時OUT端輸出的周期為n×CLK周期，占空比為1:1的方波序列； 若n為奇數(shù)， 則OUT端輸出周期為n×CLK周期，占空比為(n+1)/2)/(n-1)/2)的近似方波序列。如果在操作過程中， GATE變?yōu)闊o效，則暫停減“1”計數(shù)過程，直到GATE再次有效，重新從初值n開始減“1”計數(shù)。如果要求改變輸出方波的速率， 則CPU可在任何時候重新裝入新的計數(shù)初值n，并從下一個計數(shù)操作周期開始改變輸出方波的速率。5.方式4：軟件觸發(fā)方式計數(shù)工作方式4被稱作軟件觸發(fā)方式。進(jìn)入工作方式4，OUT輸出高電平。 裝入計數(shù)值n后， 如果GATE為

24、高電平，則立即開始減“1”計數(shù)，直到計數(shù)值減到“0”為止，OUT輸出寬度為一個CLK周期的負(fù)脈沖。由軟件裝入的計數(shù)值只有一次有效，如果要繼續(xù)操作， 必須重新置入計數(shù)初值n。如果在操作的過程中，GATE變?yōu)闊o效，則停止減“1”計數(shù)，到GATE再次有效時，重新從初值開始減“1”計數(shù)。顯然，利用這種工作方式可以完成定時功能，定時時間從裝入計數(shù)值n開始，則OUT輸出負(fù)脈沖（表示定時時間到），其定時時間=n×CLK周期。這種工作方式也可完成計數(shù)功能，它要求計數(shù)的事件以脈沖的方式從CLK輸入，將計數(shù)次數(shù)作為計數(shù)初值裝入后，由CLK端輸入的計數(shù)脈沖進(jìn)行減“1”計數(shù)，直到計數(shù)值為“0”，由OUT端輸

25、出負(fù)脈沖（表示計數(shù)次數(shù)到）。 當(dāng)然也可利用OUT向CPU發(fā)出中斷請求。 因此工作方式4與工作方式0很相似，只是方式0在OUT端輸出正階躍信號、方式4在OUT端輸出負(fù)脈沖信號。2.2.3 8251芯片一、8251A的部結(jié)構(gòu)圖2-4 8251引腳圖二、8251A的工作過程（1）8251A發(fā)送數(shù)據(jù)的過程當(dāng)發(fā)送緩沖器為空時，信號TXRDY有效（或狀態(tài)字的D0=1），以示發(fā)送器準(zhǔn)備好，等待CPU送入數(shù)據(jù)。CPU將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入8251A的發(fā)送緩沖器；發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行“并串”轉(zhuǎn)換；插入起始位、奇/偶位和停止位或同步字符等，數(shù)據(jù)一位一位從TXD端串行輸出。（2）8251A接收數(shù)據(jù)的過程在RXD端檢測到起始位

26、或同步字符；開始在RXD線上采集數(shù)據(jù)；將接收到的數(shù)據(jù)“串并”轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行奇偶校驗和檢查錯誤；將采樣到的、經(jīng)過變換的8位數(shù)據(jù)由接收緩沖器送入數(shù)據(jù)總線緩沖器；信號RXRDY有效（或狀態(tài)字的D1=1），以示8251A已接收到一個數(shù)據(jù)，待CPU讀取。三、8251A的初始化在如前面已經(jīng)強(qiáng)調(diào)過的，在使用可編程接口之前必須進(jìn)行初始化，即在使用8251A進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸前，對其進(jìn)行編程，將相關(guān)方式指令字、命令指令字寫入8251A。8251A初始化的具體步驟如圖所示。圖2-5 初始化流程圖四、8251A的控制字和狀態(tài)字關(guān)于8251A的方式指令字、命令指令字和狀態(tài)字，應(yīng)著重對字中各位符號"0"、&

27、quot;1"含義的理解，掌握這些字的應(yīng)用。（1）方式指令字（控制字）格式方式指令字的格式如圖1-4所示：注方式指令字的B2B1=00，此時8251A工作于同步方式，而字中S2S1的設(shè)置不起作用。圖2-6 251A方式指令字格式（2）命令指令字（控制字）格式命令指令字的格式如圖1-5所示：圖2-7 8251A方式指令字格式（3）狀態(tài)字8251A的狀態(tài)字格式如圖1-6所示：(i)狀態(tài)位RXRDY、TXE、SYNDET和8251A的引腳信號RXRDY、TXE、SYNDET定義一樣，電平一致；(ii)狀態(tài)位TXRDY與8251A的引腳信號TXRDY定義一樣，但條件不一樣。當(dāng)發(fā)送緩沖器為空時

28、，狀態(tài)位TXRDY=1；而引腳信號TXRDY為高電平的條件是狀態(tài)位TXRDY=1、命令控制字TXEN=1，且輸入低電平。(iii)采用查詢方式利用8251A傳送數(shù)據(jù)時，可通過對狀態(tài)位RXRDY或TXRDY的測試來進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。圖2-8 8251A的狀態(tài)字格式2.2.4 12864字符型液晶屏一、管腳詳解管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC3.0+5V電源正3V0-對比度（亮度）調(diào)整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7DB0為顯示數(shù)據(jù)RS=“L”,表示DB7DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到DB7DB0R/W=“L”,

29、E=“HL”, DB7DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信號7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式（見注釋1）16NC-空腳17/RESETH/L復(fù)位端，低電平有效（見注釋2）18VOUT-LCD驅(qū)動電壓輸出端19AVDD背光源正端（+5V）（見注釋3）20KVSS背光源負(fù)端（見注釋3）*注釋1：如在實際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將PSB接固定高電平，也可以將

30、模塊上的J8和“VCC”用焊錫短接。二、控制器接口信號說明（1）RS，R/W的配合選擇決定控制界面的4種模式：RSR/W功能說明LLMPU寫指令到指令暫存器（IR）LH讀出忙標(biāo)志（BF）與地址記數(shù)器（AC）的狀態(tài)HLMPU寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（DR）HHMPU從數(shù)據(jù)暫存器（DR）中讀出數(shù)據(jù)（2）E信號E狀態(tài)執(zhí)行動作結(jié)果高>低I/O緩沖>DR配合/W進(jìn)行寫數(shù)據(jù)或指令高DR>I/O緩沖配合R進(jìn)行讀數(shù)據(jù)或指令低/低>高無動作  忙標(biāo)志:BF BF標(biāo)志提供部工作情況.BF=1表示模塊在進(jìn)行部操作,此時模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù).BF=0時,模塊為準(zhǔn)備狀態(tài),隨時可接受外部

31、指令和數(shù)據(jù).  利用STATUS RD 指令,可以將BF讀到DB7總線,從而檢驗?zāi)K之工作狀態(tài). 字型產(chǎn)生ROM（CGROM）    字型產(chǎn)生ROM（CGROM）提供8192個此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制。DFF=1為開顯示（DISPLAY ON),DDRAM 的容就顯示在屏幕上，DFF=0為關(guān)顯示（DISPLAY OFF)。DFF 的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF和RST信號控制的。 顯示數(shù)據(jù)RAM（DDRAM）模塊部顯示數(shù)據(jù)RAM提供64×2個位元組的空間，最多可控制4行16字（64個字）的中文字型顯示，當(dāng)寫入顯示數(shù)據(jù)RA

32、M時，可分別顯示CGROM與CGRAM的字型；此模塊可顯示三種字型，分別是半角英數(shù)字型(16*8)、CGRAM字型與CGROM的中文字型，三種字型的選擇，由在DDRAM中寫入的編碼選擇，在0000H0006H的編碼中（其代碼分別是0000、0002、0004、0006共4個）將選擇CGRAM的自定義字型，02H7FH的編碼中將選擇半角英數(shù)字的字型，至于A1以上的編碼將自動的結(jié)合下一個位元組，組成兩個位元組的編碼形成中文字型的編碼BIG5（A140D75F），GB（A1A0-F7FFH）。 字型產(chǎn)生RAM(CGRAM)字型產(chǎn)生RAM提供圖象定義(造字)功能, 可以提供四組16×16點的

33、自定義圖象空間，使用者可以將部字型沒有提供的圖象字型自行定義到CGRAM中，便可和CGROM中的定義一樣地通過DDRAM顯示在屏幕中。 地址計數(shù)器AC地址計數(shù)器是用來貯存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由設(shè)定指令暫存器來改變，之后只要讀取或是寫入DDRAM/CGRAM的值時，地址計數(shù)器的值就會自動加一，當(dāng)RS為“0”時而R/W為“1”時，地址計數(shù)器的值會被讀取到DB6DB0中。 光標(biāo)/閃爍控制電路此模塊提供硬體光標(biāo)與閃爍控制電路，由地址計數(shù)器的值來指定DDRAM中的光標(biāo)或閃爍位置。3、指令說明模塊控制芯片提供兩套控制命令，基本指令和擴(kuò)充指令如下：指令表1：（RE=0：基本指令）指 令 碼

34、功 能令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0  清除顯示0000000001將DDRAM填滿"20H",并且設(shè)定DDRAM的地址計數(shù)器(AC)到"00H"地址歸位000000001X設(shè)定DDRAM的地址計數(shù)器(AC)到"00H",并且將游標(biāo)移到開頭原點位置;這個指令不改變DDRAM 的容/home設(shè)定顯示狀態(tài)開/關(guān)0000001DCBD=1: 整體顯示 ONC=1: 游標(biāo)ON     B=1:游標(biāo)位置反白允許進(jìn)入點設(shè)定00000001I/DS指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫入時,設(shè)定游標(biāo)的移

35、動方向與指定顯示的移位I/D=1；AC自增，若光標(biāo)顯示允許，則光標(biāo)自動右移1位I/D=0；AC自減，SH=1；移動顯示打開，若I/D=1；整屏左移一位，0右移一位游標(biāo)或顯示移位控制000001S/CR/LXX設(shè)定游標(biāo)的移動與顯示的移位控制位;這個指令不改變DDRAM 的容 功能 設(shè)定00001DLXREXXDL=0/1：4/8位數(shù)據(jù)RE=1: 擴(kuò)充指令操作RE=0: 基本指令操作 設(shè)定CGRAM 地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0設(shè)定CGRAM 地址 設(shè)定DDRAM 地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0設(shè)定D

36、DRAM 地址（顯示位址）第一行：80H87H第二行：90H97H讀取忙標(biāo)志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0讀取忙標(biāo)志(BF)可以確認(rèn)部動作是否完成,同時可以讀出地址計數(shù)器(AC)的值寫數(shù)據(jù)到RAM10數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)D7D0寫入到部的RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)讀出RAM的值11數(shù)據(jù)從部RAM讀取數(shù)據(jù)D7D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)指令表2：（RE=1：擴(kuò)充指令）指令指 令 碼功 能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0    待命模式0000000001進(jìn)入待命模式,執(zhí)行其他指令都棵終止待命模式卷動地

37、址開關(guān)開啟000000001SRSR=1：允許輸入垂直卷動地址SR=0：允許輸入IRAM和CGRAM地址  反白  選擇00000001R1R0選擇2行中的任一行作反白顯示，并可決定反白與否。初始值R1R000，第一次設(shè)定為反白顯示，再次設(shè)定變回正常  睡眠  模式0000001SLXXSL=0：進(jìn)入睡眠模式SL=1：脫離睡眠模式  擴(kuò)充  功能  設(shè)定00001CLXREG0CL=0/1：4/8位數(shù)據(jù)RE=1: 擴(kuò)充指令操作RE=0: 基本指令操作G=1/0：繪圖開關(guān) 設(shè)定繪圖RAM 地址0010AC6

38、0AC50AC4AC3AC3AC2AC2AC1AC1AC0AC0設(shè)定繪圖RAM先設(shè)定垂直(列)地址AC6AC5AC0再設(shè)定水平(行)地址AC3AC2AC1AC0將以上16位地址連續(xù)寫入即可備注;當(dāng)IC1在接受指令前,微處理器必須先確認(rèn)其部處于非忙碌狀態(tài),即讀取BF標(biāo)志時,BF需為零,方可接受新的指令;如果在送出一個指令前并不檢查BF標(biāo)志,那么在前一個指令和這個指令中間必須延長一段較長的時間,即是等待前一個指令確實執(zhí)行完成。2.2 藍(lán)牙收發(fā)模塊2.2.1 概述BLK-MD-BC04-B藍(lán)牙模塊是市博陸科電子科技專為智能無線數(shù)據(jù)傳輸而打造，采用英國 CSR 公司 BlueCore4-Ext 芯片，

39、遵循V2.1+EDR藍(lán)牙規(guī)。本模塊支持 UART,USB,SPI,PCM,SPDIF 等接口，并支持SPP藍(lán)牙串口協(xié)議，具有成本低、體積小、功耗低、收發(fā)靈敏性高等優(yōu)點，只需配備少許的外圍元件就能實現(xiàn)其強(qiáng)大功能。2.2.2 特點藍(lán)牙 V2.1+EDR 藍(lán)牙 Class 2置 PCB 射頻天線置 8Mbit Flash 支持 SPI 編程接口支持 UART,USB,SPI,PCM 等接口3.3V 電源通過 REACH、ROHS 認(rèn)證2.2.3 應(yīng)用領(lǐng)域該模塊主要用于短距離的數(shù)據(jù)無線傳輸領(lǐng)域?？梢苑奖愕暮?PC 機(jī)的藍(lán)牙設(shè)備相連，也可以兩個模塊之間的數(shù)據(jù)互通。避免繁瑣的線纜連接，能直接替代串口線。

40、藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)傳輸； 工業(yè)遙控、遙測； POS系統(tǒng)，無線鍵盤、鼠標(biāo)； 交通,井下定位、報警； 自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； 無線數(shù)據(jù)傳輸；銀行系統(tǒng)； 無線數(shù)據(jù)采集； 樓宇自動化、安防、機(jī)房設(shè)備無線監(jiān)控、門禁系統(tǒng)； 智能家居、工業(yè)控制； 汽車檢測設(shè)備； 電視臺的互動節(jié)目表決設(shè)備； 政府路燈節(jié)能設(shè)備 無線 LED 顯示屏系統(tǒng) 2.2.4 功能框圖圖2-8 藍(lán)牙模塊功能框圖2.2.5 應(yīng)用電路圖圖2-9 應(yīng)用電路圖2.2.6 主從設(shè)置與其他配置狀態(tài)指示 LED：PIO(1)用于指示藍(lán)牙模塊所處狀態(tài)，LED 燈閃爍方式與藍(lán)牙模塊狀態(tài)對應(yīng)見下表：模式LED 顯示模塊狀態(tài)從模式均勻快速閃爍(200ms-on,200

41、ms-off)等待配對長亮建立連接第三章 軟件結(jié)構(gòu)3.1 程序子模塊組成3.1.1 設(shè)計思路1、基本功能通過輸入命令字可進(jìn)入相應(yīng)的功能中：、數(shù)碼管顯示輸入數(shù)字、電機(jī)運動與停止、LCD屏顯示英文與數(shù)字、LCD屏顯示漢字報文。在各個功能可輸入數(shù)字、英文、漢字的編碼，即可實現(xiàn)相應(yīng)的顯示或動作。2、設(shè)計過程在本創(chuàng)新課程設(shè)計中根據(jù)復(fù)雜程序設(shè)計思想模塊化程序設(shè)計，首先分析和確定程序設(shè)計的總體目標(biāo)；然后將總體目標(biāo)劃分為若干模塊，具體的對每個功舵的實現(xiàn)進(jìn)行設(shè)計。裎序設(shè)計的思路按以下順序進(jìn)行：分析與確定程序總體設(shè)計目標(biāo).藍(lán)牙接收部分的選擇.藍(lán)牙接收電路的設(shè)計、焊接與調(diào)試.定義毎個模塊的具體任務(wù)編寫源程序并進(jìn)行調(diào)

42、試。程序調(diào)試過程中現(xiàn)將各個模塊進(jìn)行調(diào)試，然后和進(jìn)行整體調(diào)試。完成實艙報告。3.1.2程序模塊組成 主程序主程序首先是對各個芯片與外設(shè)的初始化，然后根據(jù)串口中斷中收到的數(shù)據(jù)判斷命令字，根據(jù)命令字進(jìn)入相應(yīng)的程序塊中執(zhí)行相應(yīng)動作。主程序?qū)嶋H是一個死循環(huán)，當(dāng)進(jìn)入主程序后判斷命令字，只有輸入正確命令字才進(jìn)入相應(yīng)的程序塊中。再程序塊中執(zhí)行相應(yīng)功能時，如果再有命令字輸入就會再次跳到命令字判斷程序。 顯示實現(xiàn)子程序?qū)CD的操作主要有兩個方面：(1)在使用之前要先對其進(jìn)行初始化。這次實驗均是對各文字顯示，因此只涉與對基本顯示的命令設(shè)置，包括開顯示和游標(biāo)復(fù)位。在寫入命令字時根據(jù)操作要求將對應(yīng)控制為置位、復(fù)位。(

43、2)寫顯示操作。在對LCD初始化之后，就能寫要顯示的數(shù)據(jù)了，數(shù)據(jù)是通過串口接收到的。寫入數(shù)據(jù)時先使能液晶屏，再將D/I位置位表示寫入為數(shù)據(jù)，然后將讀寫位復(fù)位，字符型數(shù)據(jù)可直接寫入數(shù)據(jù)口，在寫入漢字時要將數(shù)據(jù)第八位寫1，并連續(xù)寫入兩個數(shù)據(jù)才能顯示出一個漢字。串口復(fù)位與初始化子程序串口復(fù)位與初始化主要是根據(jù)8251芯片工作方式控制字與命令控制字對8251寫入控制字。由于初始化編程必須在系統(tǒng)復(fù)位以后，因此需要首先進(jìn)行復(fù)位操作。8251的復(fù)位操作是將8251的命令控制字響應(yīng)位寫1實現(xiàn)的。系統(tǒng)復(fù)位后，就可以對8251進(jìn)行工作方式的設(shè)置，通過寫入工作方式控制字，將工作方式設(shè)置為1停止位、無校驗位、波特率因

44、子為16，最后使能串口發(fā)送和接收即可完成初始化編程。 串口接收子程序在串口接收程序中，首先重新寫入控制字，允許接收，以使波特率誤差校正。然后不斷的讀狀態(tài)控制寄存器，檢測是否接收完成。接收完成后即可讀出數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)，并在PC機(jī)屏幕顯示R以表示接收完成。 各功能程序塊1、數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示比較容易，就是將接收到的字符碼轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，然后查找數(shù)碼管碼表得到編碼，進(jìn)行顯示即可。如果接收到新的命令字，返回程序命令判斷部分。2、電機(jī)動作當(dāng)接收到電機(jī)動作指令時，進(jìn)入電機(jī)動作程序塊，將電機(jī)控制端置位，電機(jī)即可運轉(zhuǎn)。在此期間對于非命令字，不予理睬，如果接收到新的命令字，返回程序命令判斷部分。3、LCD

45、屏顯示英文與數(shù)字這個是利用了LCD屏最基本的顯示字符功能，通過手機(jī)控制端發(fā)送英文與數(shù)字，藍(lán)牙協(xié)議將轉(zhuǎn)化為編碼形式發(fā)出，PC機(jī)接收到編碼后，寫入LCD翻譯顯示即可實現(xiàn)在LCD上顯示英文與數(shù)字的功能。4、LCD屏顯示報文ASCII碼表只是對字符的編碼，對于漢字并沒有編碼，因此就要根據(jù)漢字碼表進(jìn)行翻譯顯示。在接收到數(shù)據(jù)后要對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單處理，首先將接收數(shù)據(jù)第八位寫1，變成漢字表，然后要將兩個連續(xù)接收的數(shù)據(jù)依次寫入LCD屏才能實現(xiàn)漢字顯示。通過此功能可實現(xiàn)顯示短信、報文翻譯顯示的功能。3.2 程序運行流程圖3.2.1主程序流程圖開始初始化8253，設(shè)置CNT0初值為0DH初始化8255，IO口設(shè)置為輸

46、出初始化LCD，功能設(shè)定，開顯示存儲原中斷向量，填寫中斷向量表開放中斷請求，打開中斷調(diào)用8251初始化子程序，初始化8251是DATA_R是否等于2跳轉(zhuǎn)至數(shù)碼管顯示程序塊否0是DATA_R是否等于3跳轉(zhuǎn)至電機(jī)動作程序塊是否0跳轉(zhuǎn)至LCD顯示英文、數(shù)字程序塊DATA_R是否等于4否0是DATA_R是否等于5跳轉(zhuǎn)至LCD顯示報文程序塊否0等待中斷3.2.2中斷子程序流程圖開始關(guān)中斷調(diào)用串口數(shù)據(jù)讀入函數(shù)，將接收的數(shù)據(jù)存入DATA_R變量SW寫入8發(fā)出中斷結(jié)束指令結(jié)束開中斷3.2.3復(fù)位8251子程序流程圖開始向8251控制寄存器寫入數(shù)據(jù)并延時保護(hù)現(xiàn)場向8251數(shù)據(jù)寄存器寫入數(shù)據(jù)并延時寫入控制命令字，

47、內(nèi)部復(fù)位恢復(fù)現(xiàn)場結(jié)束3.2.3初始化8251子程序流程圖開始調(diào)用8251復(fù)位子程序并延時保護(hù)現(xiàn)場寫入工作方式字，1停止位，無校驗，波特率因子為16延時寫入控制命令字，允許發(fā)送接收延時恢復(fù)現(xiàn)場結(jié)束3.2.4串口發(fā)送子程序流程圖開始檢測TXRED位，等待發(fā)送緩沖器空，寫入待發(fā)送數(shù)據(jù)允許發(fā)送RTS輸出低電平，復(fù)位出錯檢驗位允許發(fā)送檢測TXE位，等待發(fā)送完畢延時結(jié)束3.2.4串口接收數(shù)據(jù)子程序流程圖開始允許發(fā)送讀入狀態(tài)字，檢測RXRED位，等待接收就緒讀入數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)存入變量DATA_R中在PC屏幕顯示數(shù)據(jù)，并顯示R表示接收正確結(jié)束3.2.5LCD控制位相關(guān)子程序流程圖3.2.5.1 LCD液晶屏EN位

48、置位子程序開始保護(hù)現(xiàn)場將8255的PC2口置位恢復(fù)現(xiàn)場結(jié)束3.2.5.2 LCD液晶屏EN位復(fù)位子程序開始保護(hù)現(xiàn)場將8255的PC2口復(fù)位恢復(fù)現(xiàn)場結(jié)束3.2.5.1 LCD液晶屏RW位置位子程序開始保護(hù)現(xiàn)場將8255的PC1口置位恢復(fù)現(xiàn)場結(jié)束3.2.5.2 LCD液晶屏RW位復(fù)位子程序開始結(jié)束恢復(fù)現(xiàn)場將8255的PC1口復(fù)位保護(hù)現(xiàn)場3.2.5.1 LCD液晶屏DI位置位子程序開始結(jié)束恢復(fù)現(xiàn)場將8255的PC0口置位保護(hù)現(xiàn)場3.2.5.2 LCD液晶屏DI位復(fù)位子程序開始保護(hù)現(xiàn)場將8255的PC0口復(fù)位恢復(fù)現(xiàn)場結(jié)束3.2.5LCD屏顯示子程序流程圖開始保護(hù)現(xiàn)場調(diào)用EN置位子程序，使能LCD調(diào)用D

49、I置位子程序，寫入數(shù)據(jù)調(diào)用RW復(fù)位子程序，對LCD寫操作通過8255的PA口，輸出數(shù)據(jù)調(diào)用EN復(fù)位子程序，復(fù)位EN位結(jié)束恢復(fù)現(xiàn)場3.2.6數(shù)碼管顯示程序塊流程圖開始等待中斷接收串口數(shù)據(jù)是DATA_R是否小于0AH返回命令判斷程序否0DATA_R減30H，得到字符對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)0BX指向數(shù)碼管編碼首地址這個數(shù)字是否大于0FH否是將H的編碼存入AL查表得到編碼顯示顯示3.2.7電機(jī)動作程序塊流程圖開始8255電機(jī)控制口輸出置位等待中斷接收串口數(shù)據(jù)0是DATA_R是否小于0AH8255電機(jī)控制口輸出復(fù)位否返回命令判斷程序03.2.8LCD顯示英文、數(shù)字程序塊流程圖開始等待中斷接收串口數(shù)據(jù)是DATA_R是否小于0AH清屏，游標(biāo)復(fù)位否0返回命令判斷程序否這個數(shù)字是否等于0FH是將數(shù)據(jù)寫入LCD清屏，游標(biāo)復(fù)位3.2.9數(shù)碼管顯示報文程序塊流程圖清屏，游標(biāo)復(fù)位將數(shù)據(jù)寫入LCD這個數(shù)字是否等于0FH0DATA_R是否小于0A