基于AVRMENGE16的學生評教系統(tǒng)開發(fā)與研制畢業(yè)論文

1、 PAGE33 / NUMPAGES41 編號信息職業(yè)技術學院畢業(yè)論文題 目基于AVR MENGE16的學生評教系統(tǒng)開發(fā)與研制學生耿家奇學 號71095037系 部電子工程學院專 業(yè)電子信息工程技術班 級710950指導教師 永顧問教師二一二年六月摘要近年來，隨著科學技術的迅猛發(fā)展，人們的生活水平以與物質水平的逐步提高，對服務的要求也越來越高，各行各業(yè)特別是窗口評價器服務行業(yè)的競爭也逐漸的激烈。高校部教學質量保障體系的逐步建立，對促進高校教育教學改革、保證和提高教學質量發(fā)揮著積極的作用。學生評教制度是學生擁有了表達教學意愿的常規(guī)渠道，有利于保障學生在教學過程的主體地位，同時有助于高校調整辦學導

2、向，強化以生為本的服務意識。如何規(guī)和完善學生評教工作，運用科學的辦法有效地實施評教；如何科學利用反饋信息，發(fā)揮學生評教促學促教的作用。由于傳統(tǒng)教學評價模式的科學性、準確性、時效性,不能滿足當今教學評價的要求,因此,研制了基于AVR MENGE16的學生評教系統(tǒng)。本文主要針對學生評教系統(tǒng)的功能要求，從硬、軟件兩個方面對其闡述，重點對下位機的硬、軟件進行開發(fā)設計，簡要介紹上位機的設計要點。關鍵詞：USART、T6963C、評教系統(tǒng) 、開發(fā)設計目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc306429490摘要 PAGEREF _Toc306429490 h IHYPERLI

3、NK l _Toc306429491第一章 系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc306429491 h 1HYPERLINK l _Toc3064294921.1研究背景 PAGEREF _Toc306429492 h 1HYPERLINK l _Toc3064294931.2設計要求 PAGEREF _Toc306429493 h 1HYPERLINK l _Toc306429494第二章 硬件設計 PAGEREF _Toc306429494 h 3HYPERLINK l _Toc3064294952.1信息交換模塊（ATmega16部USART） PAGEREF _Toc306429495

4、h 3HYPERLINK l _Toc3064294962.1.1 USART概述 PAGEREF _Toc306429496 h 3HYPERLINK l _Toc3064294972.1.2時鐘產生器 PAGEREF _Toc306429497 h 4HYPERLINK l _Toc3064294982.1.3幀格式 PAGEREF _Toc306429498 h 5HYPERLINK l _Toc3064294992.1.4 USART初始化 PAGEREF _Toc306429499 h 6HYPERLINK l _Toc3064295002.1.5數(shù)據(jù)發(fā)送USART發(fā)送器 PAGER

5、EF _Toc306429500 h 6HYPERLINK l _Toc3064295012.1.6數(shù)據(jù)接收USART接收器 PAGEREF _Toc306429501 h 7HYPERLINK l _Toc3064295022.1.7 USART寄存器說明 PAGEREF _Toc306429502 h 8HYPERLINK l _Toc3064295032.2 T6963C控制12864圖形點陣液晶模塊 PAGEREF _Toc306429503 h 14HYPERLINK l _Toc3064295042.3串口 PAGEREF _Toc306429504 h 17HYPERLINK l

6、 _Toc3064295052.3.1概述 PAGEREF _Toc306429505 h 17HYPERLINK l _Toc3064295062.3.2 RS-232-C串口通信接線方法（三線制） PAGEREF _Toc306429506 h 18HYPERLINK l _Toc3064295072.4硬件圖 PAGEREF _Toc306429507 h 18HYPERLINK l _Toc306429508第三章軟件設計 PAGEREF _Toc306429508 h 21HYPERLINK l _Toc3064295093.1系統(tǒng)工作流程圖 PAGEREF _Toc30642950

7、9 h 21HYPERLINK l _Toc3064295103.2T6963C指令寫入流程圖 PAGEREF _Toc306429510 h 22HYPERLINK l _Toc3064295113.3自動讀寫方式操作流程圖 PAGEREF _Toc306429511 h 23HYPERLINK l _Toc306429512第四章系統(tǒng)仿真 PAGEREF _Toc306429512 h 25HYPERLINK l _Toc3064295134.1仿真圖 PAGEREF _Toc306429513 h 25HYPERLINK l _Toc306429514第五章總結 PAGEREF _Toc

8、306429514 h 27HYPERLINK l _Toc306429515致 PAGEREF _Toc306429515 h 29HYPERLINK l _Toc306429516參考文獻 PAGEREF _Toc306429516 h 31第一章 系統(tǒng)概述1.1 研究背景由于客戶通常很難準確描述自己對服務的各種屬性的詳細感受，而決定其選服務時往往也取決于該用戶對服務的一個綜合評價，所以用“非常滿意”、“滿意”、“不滿意”、“不滿意”又細分為“態(tài)度不好”、“業(yè)務不熟”、“效率不高”、“其它”等指標已基本反映顧客的態(tài)度，這種方法不會過多地增加顧客的負擔。各行各業(yè)特別是窗口評價器服務行業(yè)的競爭

9、也逐漸的激烈。高校部教學質量保障體系的逐步建立，對促進高校教育教學改革、保證和提高教學質量發(fā)揮著積極的作用。學生評教制度是學生擁有了表達教學意愿的常規(guī)渠道，有利于保障學生在教學過程的主體地位，同時有助于高校調整辦學導向，強化以生為本的服務意識。如何規(guī)和完善學生評教工作，運用科學的辦法有效地實施評教；如何科學利用反饋信息，發(fā)揮學生評教促學促教的作用。對此，學生評教系統(tǒng)便應用而生。該系統(tǒng)采用崗位牌子加置電子按鍵的方法在學生課后時對老師的教育質量進行直接評價，從而實現(xiàn)學生滿意程度的統(tǒng)計。目的是通過與星級教師牌的硬件的配合使用，是星級教師評比工作規(guī)、統(tǒng)一，減輕管理人員的負擔，提高數(shù)據(jù)的使用率，從而保障

10、星級教師評比工作的順利進行。采用“教師教學評價系統(tǒng)”可以實現(xiàn)以下目標：（1）實現(xiàn)教師持牌上崗，透明教育，接受監(jiān)督。（2）體現(xiàn)學生權利，倡導以學生為中心的教學理念。（3）電子按鍵統(tǒng)計方便快捷，不增加學生負擔。（4）作為考核期業(yè)績的一個輔助指標。（5）統(tǒng)計每位教師的學生滿意度，對其進行考核。學生評價器屬于教師教學質量評價管理系統(tǒng)中的硬件部分，配合其專用件系統(tǒng)構成學生評價教師教學質量評價管理系統(tǒng)。1.2 設計要求設計一個以單片機為核心的學生評教系統(tǒng)，應具備：（1）顯示部分使用T6963C控制的12864圖形點陣液晶模塊（2）一般情況下顯示部門、與工號（3）但接收到上位機（PC）發(fā)過來的指令后，進入評

11、價窗口，顯示四種評價狀態(tài)（4）可以使用不同的按鍵進行評價選擇（5）評價信息要與時的反饋給上位機（PC）（6）上位機程序不作要求第二章 硬件設計2.1 信息交換模塊（ATmega16部USART）2.1.1 USART概述通用同步和異步串行接收器和轉發(fā)器（USART）是一個高度靈活的串行通訊設備，它的主要功能如下：（1）全雙工操作（獨立的串行接收和發(fā)送寄存器）（2）異步或同步操作（3）主機或從機提供時鐘的同步操作（4）高精度的波特率發(fā)生器（5）支持5、6、7、8或9個數(shù)據(jù)位和1個或2個停止位（6）硬件支持的奇偶校驗操作（7）數(shù)據(jù)過速檢測（8）幀錯誤檢測（9）噪聲濾波，包括錯誤的起始位檢測，以與數(shù)

12、字低通濾波器（10）三個獨立的中斷：發(fā)送結束中斷, 發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空中斷，以與接收結束中斷（11）多處理器通訊模式（12）倍速異步通訊模式圖2-1為USART的簡化框圖。CPU可以訪問的I/O寄存器和I/O引腳以粗體表示。從圖2-1可以看出：（1）虛線框將USART分為了三個主要部分：時鐘發(fā)生器，發(fā)送器和接收器。（2）控制寄存器由三個單元共享。（3）時鐘發(fā)生器包含同步邏輯，通過它將波特率發(fā)生器與為從機同步操作所使用的外部輸入時鐘同步起來。XCK（發(fā)送器時鐘）引腳只用于同步傳輸模式。（4）發(fā)送器包括一個寫緩沖器，串行移位寄存器，奇偶發(fā)生器以與處理不同的幀格式所需的控制邏輯。寫緩沖器可以保持連續(xù)發(fā)

13、送數(shù)據(jù)而不會在數(shù)據(jù)幀之間引入延遲。（5）接收器具有時鐘和數(shù)據(jù)恢復單元，所以它是USART模塊中最復雜的?；謴蛦卧糜诋惒綌?shù)據(jù)的接收。除了恢復單元，接收器還包括奇偶校驗，控制邏輯，移位寄存器和一個兩級接收緩沖器UDR。接收器支持與發(fā)送器一樣的幀格式，而且可以檢測幀錯誤，數(shù)據(jù)過速和奇偶校驗錯誤。圖2-1 USART簡化框圖2.1.2時鐘產生器時鐘產生邏輯為發(fā)送器和接收器產生基礎時鐘。USART支持4種模式的時鐘：正常的異步模式、倍速的異步模式、主機同步模式以與從機同步模式。（1）USART控制位UMSEL和狀態(tài)寄存器C（UCSRC）用于選擇異步模式和同步模式。（2）倍速模式（只適用于異步模式）受控

14、于UCSRA寄存器的U2X。（3）使用同步模式（UMSEL=1）時，XCK的數(shù)據(jù)方向寄存器（DDR_XCK）決定時鐘源是由部產生（主機模式）還是由外部生產（從機模式）。僅在同步模式下XCK有效。波特率發(fā)生器部時鐘用于異步模式與同步主機模式。USART的波特率寄存器UBRR和降序計數(shù)器相連接，一起構成可編程的預分頻器或波特率發(fā)生器。降序計數(shù)器對系統(tǒng)時鐘計數(shù)，當其計數(shù)到零或UBRRL寄存器被寫時，會自動裝入UBRR寄存器的值。當計數(shù)到零時產生一個時鐘，該時鐘作為波特率發(fā)生器的輸出時鐘，輸出時鐘的頻率。發(fā)生器對波特率發(fā)生器的輸出時鐘進行2、8或16的分頻，具體情況取決于工作模式。波特率發(fā)生器的輸出被

15、直接用于接收器與數(shù)據(jù)恢復單元。數(shù)據(jù)恢復單元使用了一個有2、8或16個狀態(tài)的狀態(tài)機，具體狀態(tài)數(shù)由UMSEL、U2X與DDR_XCK位設定的工作模式決定。表2.1給出了計算波特率以與計算每一種使用部時鐘源工作模式的UBRR值的公式。表2.1 波特率計算公式使用模式波特率的計算公式UBRR值的計算公式異步正常模式（U2X=0）異步倍速模式（U2X=1）同步主機模式2.1.3幀格式串行數(shù)據(jù)幀由數(shù)據(jù)字加上同步位(開始位與停止位)以與用于糾錯的奇偶校驗位構成。USART接受以下30種組合的數(shù)據(jù)幀格式：（1）1個起始位（2）5、6、7、8或9個數(shù)據(jù)位（3）無校驗位、奇校驗或偶校驗位（4）1或2個停止位數(shù)據(jù)幀

16、以起始位開始；緊接著是數(shù)據(jù)字的最低位，數(shù)據(jù)字最多可以有9個數(shù)據(jù)位，以數(shù)據(jù)的最高位結束；如果使能了校驗位，校驗位將緊接著數(shù)據(jù)位；最后是結束位。當一個完整的數(shù)據(jù)幀傳輸后，可以立即傳輸下一個新的數(shù)據(jù)幀，或使傳輸線處于空閑狀態(tài)。圖2-2所示為可能的數(shù)據(jù)幀結構組合。括號中的位是可選的。圖2-2 幀格式St起始位，總是為低電平（n）數(shù)據(jù)位（08）P校驗位，可以為奇校驗或偶校驗Sp停止位，總是為高電平IDLE通訊線上沒有數(shù)據(jù)傳輸（RxD或TxD），線路空閑時必須為高電平數(shù)據(jù)幀的結構由UCSRB和UCSRC寄存器中的UCSZ2：0、UPM1：0、USBS設定。接收與發(fā)送使用一樣的設置。設置的任何改變都可能破壞

17、正在進行的數(shù)據(jù)傳送與接收。（1）USART的字長位UCSZ2：0確定了數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)位數(shù)（2）校驗模式位UPM1：0用于使能與決定校驗的類型（3）USBS位設置幀有一位或兩位結束位2.1.4 USART初始化進行通信之前首先要對USART進行初始化。初始化過程通常包括波特率的設定，幀結構的設定，以與根據(jù)需要使能接收器或發(fā)送器。對于中斷驅動的USART操作，在初始化時首先要清零全局中斷標志位（全局中斷被屏蔽）。重新改變USART的設置應該在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下進行。TXC標志位可以用來檢驗一個數(shù)據(jù)幀的發(fā)送是否已經完成，RXC標志位可以用來檢驗接收緩沖器中是否還有數(shù)據(jù)未讀出。在每次發(fā)送數(shù)據(jù)之前（在寫

18、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器UDR前）TXC標志位必須清零。2.1.5 數(shù)據(jù)發(fā)送USART發(fā)送器置位UCSRB寄存器的發(fā)送允許位TXEN將使能USART的數(shù)據(jù)發(fā)送。使能后TXD引腳的通用I/O功能即被USART功能所取代，成為發(fā)送器的串行輸出引腳。發(fā)送數(shù)據(jù)之前要設置好波特率、工作模式與幀結構。如果使用同步發(fā)送模式，施加于XCK引腳上的時鐘信號即為數(shù)據(jù)發(fā)送的時鐘。（1）發(fā)送5到8位的數(shù)據(jù)將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)加載到發(fā)送緩存器將啟動數(shù)據(jù)發(fā)送。加載過程即為CPU對UDR寄存器的寫操作。當移位寄存器可以發(fā)送新一幀數(shù)據(jù)時，緩沖的數(shù)據(jù)將轉移到移位寄存器。當移位寄存器處于空閑狀態(tài)（沒有正在進行的數(shù)據(jù)傳輸），或前一幀數(shù)據(jù)的最后一

19、個停止位傳送結束，它將加載新的數(shù)據(jù)。一旦移位寄存器加載了新的數(shù)據(jù)，就會按照設定的波特率完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。寫入UDR相應置的高幾位將被忽略。（2）發(fā)送9位的數(shù)據(jù)位如果發(fā)送9位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀（UCSZ=7），應先將數(shù)據(jù)的第9位寫入寄存器UCSRB的TXB8，然后再將低8位數(shù)據(jù)寫入發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器UDR。（3）傳送標志位與中斷USART發(fā)送器有兩個標志位：USART數(shù)據(jù)寄存器空標志UDRE與傳輸結束標志TXC，兩個標志位都可以產生中斷。數(shù)據(jù)寄存器空UDRE標志位表示發(fā)送緩沖器是否可以接受一個新的數(shù)據(jù)。該位在發(fā)送緩沖器空時被置“1”；當發(fā)送緩沖器包含需要發(fā)送的數(shù)據(jù)時清零。為與將來的器件兼容，寫UCSRA寄存

20、器時該位要寫“0”。當UCSRB寄存器中的數(shù)據(jù)寄存器空中斷使能位UDRIE為“1” 時，只要UDRE被置位（且全局中斷使能），就將產生USART數(shù)據(jù)寄存器空中斷請求。對寄存器UDR執(zhí)行寫操作將清零UDRE。當采用中斷方式的傳輸數(shù)據(jù)時，在數(shù)據(jù)寄存器空中斷服務程序中必須寫一個新的數(shù)據(jù)到UDR以清零UDRE；或者是禁止數(shù)據(jù)寄存器空中斷。否則一旦該中斷程序結束，一個新的中斷將再次產生。當整個數(shù)據(jù)幀移出發(fā)送移位寄存器，同時發(fā)送緩沖器中又沒有新的數(shù)據(jù)時，發(fā)送結束標志TXC置位。TXC在傳送結束中斷執(zhí)行時自動清零，也可在該位寫“1”來清零。當UCSRB上的發(fā)送結束中斷使能位TXCIE與全局中斷使能位均被置為

21、“1”時，隨著TXC標志位的置位，USART發(fā)送結束中斷將被執(zhí)行。一旦進入中斷服務程序，TXC標志位即被自動清零，中斷處理程序不必執(zhí)行TXC清零操作。（4）禁止發(fā)送器TXEN清零后，只有等到所有的數(shù)據(jù)發(fā)送完成后發(fā)送器才能夠真正禁止，即發(fā)送移位寄存器與發(fā)送緩沖寄存器中沒有要傳送的數(shù)據(jù)。發(fā)送器禁止后，TXD引腳恢復其通用I/O功能。2.1.6 數(shù)據(jù)接收USART接收器置位UCSRB寄存器的接收允許位（RXEN）即可啟動USART接收器。接收器使能后RXD的普通引腳功能被USART功能所取代，成為接收器的串行輸入口。進行數(shù)據(jù)接收之前首先要設置好波特率、操作模式與幀格式。如果使用同步操作，XCK引腳上

22、的時鐘被用為傳輸時鐘。（1）接收5到8個數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)一旦接收器檢測到一個有效的起始位，便開始接收數(shù)據(jù)。起始位后的每一位數(shù)據(jù)都將以所設定的波特率或XCK時鐘進行接收，直到收到一幀數(shù)據(jù)的第一個停止位。接收到的數(shù)據(jù)被送入接收移位寄存器。第二個停止位會被接收器忽略。接收到第一個停止位后，接收移位寄存器就包含了一個完整的數(shù)據(jù)幀。這時移位寄存器中的容將被轉移到接收緩沖器中。通過讀取UDR就可以獲得接收緩沖器的容的。（2）接收9個數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)如果設定了9位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀（UCSZ=7），在從UDR讀取低8位之前必須首先讀取寄存器UCSRB的RXB8以獲得第9位數(shù)據(jù)。這個規(guī)則同樣適用于狀態(tài)標志位FE、DOR與U

23、PE。狀態(tài)通過讀取UCSRA獲得，數(shù)據(jù)通過UDR獲得。讀取UDR存儲單元會改變接收緩沖器FIFO的狀態(tài)，進而改變同樣存儲在FIFO中的TXB8、FE、DOR與UPE位。（3）接收結束標志與中斷USART接收器有一個標志用來指明接收器的狀態(tài)。接收結束標志（RXC）用來說明接收緩沖器中是否有未讀出的數(shù)據(jù)。當接收緩沖器中有未讀出的數(shù)據(jù)時，此位為1，當接收緩沖器空時為0（即不包含未讀出的數(shù)據(jù)）。如果接收器被禁止（RXEN=0），接收緩沖器會被刷新，從而使RXC清零。置位UCSRB的接收結束中斷使能位（RXCIE）后，只要RXC標志置位（且全局中斷只能）就會產生USART接收結束中斷。使用中斷方式進行數(shù)

24、據(jù)接收時，數(shù)據(jù)接收結束中斷服務程序程序必須從UDR讀取數(shù)據(jù)以清RXC標志，否則只要中斷處理程序一結束，一個新的中斷就會產生（4）接收器錯誤標志USART接收器有三個錯誤標志：幀錯誤（FE）、數(shù)據(jù)溢出（DOR）與奇偶校驗錯（UPE）。它們都位于寄存器UCSRA。錯誤標志與數(shù)據(jù)幀一起保存在接收緩沖器中。由于讀取UDR會改變緩沖器，UCSRA的容必須在讀接收緩沖器（UDR）之前讀入。錯誤標志的另一個同一性是它們都不能通過軟件寫操作來修改。但是為了保證與將來產品的兼容性，對執(zhí)行寫操作是必須對這些錯誤標志所在的位置寫“0”。所有的錯誤標志都不能產生中斷。2.1.7 USART寄存器說明（1）USARTI

25、/O數(shù)據(jù)寄存器UDR在5、6、7比特字長模式下，未使用的高位被發(fā)送器忽略，而接收器則將它們設置為0。接收緩沖器包括一個兩級FIFO，一旦接收緩沖器被尋址FIFO就會改變它的狀態(tài)。USART發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器和USART接收數(shù)據(jù)緩沖寄存器共享一樣的I/O地址，稱為USART數(shù)據(jù)寄存器或UDR。將數(shù)據(jù)寫入UDR時實際操作的是發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器存器（TXB），讀UDR時實際返回的是接收數(shù)據(jù)緩沖寄存器（RXB）的容。只有當UCSRA寄存器的UDRE標志置位后才可以對發(fā)送緩沖器進行寫操作。如果UDRE沒有置位，那么寫入UDR的數(shù)據(jù)會被USART發(fā)送器忽略。當數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器后，若移位寄存器為空，發(fā)送器將把

26、數(shù)據(jù)加載到發(fā)送移位寄存器。然后數(shù)據(jù)串行地從TxD引腳輸出。（2）USART控制和狀態(tài)寄存器AUCSRABit7RXC：USART接收結束接收緩沖器中有未讀出的數(shù)據(jù)時RXC置位，否則清零。接收器禁止時，接收緩沖器被刷新，導致RXC清零。RXC標志可用來產生接收結束中斷（見對RXCIE位的描述）。Bit6TXC：USART發(fā)送結束發(fā)送移位緩沖器中的數(shù)據(jù)被送出，且當發(fā)送緩沖器（UDR）為空時TXC置位。執(zhí)行發(fā)送結束中斷時TXC標志自動清零，也可以通過寫1進行清除操作。TXC標志可用來產生發(fā)送結束中斷（見對TXCIE位的描述）。Bit5UDRE：USART數(shù)據(jù)寄存器空UDRE標志指出發(fā)送緩沖器（UDR

27、）是否準備好接收新數(shù)據(jù)。UDRE為1說明緩沖器為空，已準備好進行數(shù)據(jù)接收。UDRE標志可用來產生數(shù)據(jù)寄存器空中斷（見對UDRIE位的描述）。復位后UDRE置位，表明發(fā)送器已經就緒。Bit4FE：幀錯誤如果接收緩沖器接收到的下一個字符有幀錯誤，即接收緩沖器中的下一個字符的第一個停止位為0，那么FE置位。這一位一直有效直到接收緩沖器（UDR）被讀取。當接收到的停止位為1時，F(xiàn)E標志為0。對UCSRA進行寫入時，這一位要寫0。Bit3DOR：數(shù)據(jù)溢出數(shù)據(jù)溢出時DOR置位。當接收緩沖器滿（包含了兩個數(shù)據(jù)），接收移位寄存器又有數(shù)據(jù)，若此時檢測到一個新的起始位，數(shù)據(jù)溢出就產生了。這一位一直有效直到接收緩沖

28、器（UDR）被讀取。對UCSRA進行寫入時，這一位要寫0。Bit2PE：奇偶校驗錯誤當奇偶校驗使能（UPM1=1），且接收緩沖器中所接收到的下一個字符有奇偶校驗錯誤時UPE置位。這一位一直有效直到接收緩沖器（UDR）被讀取。對UCSRA進行寫入時，這一位要寫0。Bit1U2X：倍速發(fā)送這一位僅對異步操作有影響。使用同步操作時將此位清零。此位置1可將波特率分頻因子從16降到8，從而有效的將異步通信模式的傳輸速率加倍。Bit0MPCM：多處理器通信模式設置此位將啟動多處理器通信模式。MPCM置位后，USART接收器接收到的那些不包含地址信息的輸入幀都將被忽略。發(fā)送器不受MPCM設置的影響。（3）U

29、SART控制和狀態(tài)寄存器BUCSRBBit7RXCIE：接收結束中斷使能置位后使能RXC中斷。當RXCIE為1，全局中斷標志位SREG置位UCSRA，寄存器的RXC亦為1時可以產生USART接收結束中斷。Bit6TXCIE：發(fā)送結束中斷使能置位后使能TXC中斷。當TXCIE為1，全局中斷標志位SREG置位，UCSRA寄存器的TXC亦為1時可以產生USART發(fā)送結束中斷。Bit5UDRIE：USART數(shù)據(jù)寄存器空中斷使能置位后使能UDRE中斷。當UDRIE為1，全局中斷標志位SREG置位，UCSRA寄存器的UDRE亦為1時可以產生USART數(shù)據(jù)寄存器空中斷。Bit4RXEN：接收使能置位后將啟動

30、USART接收器。RxD引腳的通用端口功能被USART功能所取代。禁止接收器將刷新接收緩沖器，并使FE、DOR與PE標志無效。Bit3TXEN：發(fā)送使能置位后將啟動將啟動USART發(fā)送器。TxD引腳的通用端口功能被USART功能所取代。TXEN清零后，只有等到所有的數(shù)據(jù)發(fā)送完成后發(fā)送器才能夠真正禁止，即發(fā)送移位寄存器與發(fā)送緩沖寄存器中沒有要傳送的數(shù)據(jù)。發(fā)送器禁止后，TxD引腳恢復其通用I/O功能。Bit2UCSZ2：字符長度UCSZ2與UCSRC寄存器的UCSZ1：0結合在一起可以設置數(shù)據(jù)幀所包含的數(shù)據(jù)位數(shù)（字符長度）。Bit1RXB8：接收數(shù)據(jù)位8對9位串行幀進行操作時，RXB8是第9個數(shù)據(jù)

31、位。讀取UDR包含的低位數(shù)據(jù)之前首先要讀取RXB8。Bit0TXB8：發(fā)送數(shù)據(jù)位8對9位串行幀進行操作時，TXB8是第9個數(shù)據(jù)位。寫UDR之前首先要對它進行寫操作。（4）USART控制和狀態(tài)寄存器CUCSRCUCSRC寄存器與UBRRH寄存器共用一樣的I/O地址。Bit7URSEL：寄存器選擇通過該位選擇訪問UCSRC寄存器或UBRRH寄存器。當讀UCSRC時，該位為1；當寫UCSRC時，URSEL必須為1。Bit6UMSEL：USART模式選擇通過這一位來選擇同步或異步工作模式。表2.2 UMSEL模式UMSEL模式0異步操作1同步操作Bit5：4UPM1：0：奇偶校驗模式這兩位設置奇偶校驗

32、的模式并使能奇偶校驗。如果使能了奇偶校驗，那么在發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送器都會自動產生并發(fā)送奇偶校驗位。對每一個接收到的數(shù)據(jù)，接收器都會產生一奇偶值，并與UPM0所設置的值進行比較。如果不匹配，那么就將UCSRA中的PE置位。表2.3 UPM設置UPM1UPM0奇偶模式00禁止01保留10偶校驗11奇校驗Bit3USBS：停止位選擇通過這一位可以設置停止位的位數(shù)。接收器忽略這一位的設置。表2.4 USBS設置USBS停止位位數(shù)0112Bit2：1UCSZ1：0：字符長度UCSZ1：0與UCSRB寄存器的UCSZ2結合在一起可以設置數(shù)據(jù)幀包含的數(shù)據(jù)位數(shù)（字符長度）。Bit0UCPOL：時鐘極性這一位僅用于

33、同步工作模式。使用異步模式時，將這一位清0，UCPOL設置了輸出數(shù)據(jù)的改變和輸入數(shù)據(jù)采樣，以與同步時鐘XCK之間的關系。表2.6 UCPOL設置UCPOL發(fā)送數(shù)據(jù)的改變（TxD引腳的輸出）接收數(shù)據(jù)的采樣（RxD引腳的輸入）0XCK上升沿XCK下降沿1XCK下降沿XCK上升沿表2.5 UCSZ設置UCSZ2UCSZ1UCSZ0字符長度0005 位0016 位0107 位0118 位100保留101保留110保留1119 位（5）USART波特率寄存器UBRRL和UBRRHUCSRC寄存器與UBRRH寄存器共用一樣的I/O地址。Bit15URSEL：寄存器選擇通過該位選擇訪問UCSRC寄存器或UB

34、RRH寄存器。當讀UBRRH時，該位為0；當寫UBRRH時，URSEL為0。Bit14：12保留位這些位是為以后的使用而保留的。為了與以后的器件兼容，寫UBRRH時將這些位清零。Bit11：0UBRR11：0：USART波特率寄存器這個12 位的寄存器包含了USART 的波特率信息。其中UBRRH 包含了USART 波特率高4 位，UBRRL 包含了低8 位。波特率的改變將造成正數(shù)據(jù)傳輸受到破壞。寫UBRRL 將立即更新波特率分頻器。2.2 T6963C控制12864圖形點陣液晶模塊（1）概述T6963C液晶顯示控制器是日本東芝公司的產品，其原理圖如圖2-3所示。圖2-3 T6963C原理圖T

35、6963C的最大特點是具有獨特的硬件初始值設置功能，顯示驅動所需的參數(shù)（如占空比系數(shù)，驅動傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，行與字符的字體選擇等）均由引腳電平設置。這樣，T6963C的初始化在上電平時就已經基本設置完成，軟件操作的主要精力就可以全部用于顯示畫面的設計上。置T6963C控制器液晶顯示模塊的驅動控制系統(tǒng)是由點陣圖形式液晶顯示控制器T6963C與其周邊電路，行驅動器組，列驅動器組以與液晶驅動偏置電路組成。（2）接口部T6963C與計算機接口部由指令鎖存器、數(shù)據(jù)鎖存器、數(shù)據(jù)緩沖器、狀態(tài)寄存器，以與數(shù)據(jù)控制電路等1）T6963C與計算機的接口部是由指令鎖存器、數(shù)據(jù)鎖存器、數(shù)據(jù)緩沖器、狀態(tài)寄存器以與數(shù)據(jù)控制電

36、路、數(shù)據(jù)堆棧等組成，它們是用于接收計算機信息以與向計算機發(fā)送信息和顯示數(shù)據(jù)。2）接口部實現(xiàn)了計算機與T6963C的部寄存器與其所管理的顯示存儲器的存取操作，實現(xiàn)了計算機操作時序與T6963C部工作時序的轉換。3）接口部設計了一個數(shù)據(jù)堆棧，可以用于存取指令的參數(shù)。4）T6963C接口部對計算機提供了兩個復位信號：/RESET和/HALT。/RESET是復位信號，使所有計數(shù)器和寄存器清零，且關顯示；/HALT是休眠控制信號，除有/RESET的功能外，還中止部時鐘振蕩器的工作，處于低功耗的休眠狀態(tài)。 （3）驅動部驅動部是T6963C控制液晶顯示驅動系統(tǒng)的接口1）驅動部是由液晶顯示時序發(fā)生器、圖形數(shù)據(jù)

37、鎖存器、文本數(shù)據(jù)鎖存器、顯示選擇器、串行傳輸電路以與液晶顯示數(shù)據(jù)輸出接口等組成。2）驅動部在時序發(fā)生器的時序控制下，將圖形數(shù)據(jù)鎖存器和文本數(shù)據(jù)鎖存器的容在顯示選擇器中合成，然后通過串/并轉換器轉換成串行格式的數(shù)據(jù)輸出給液晶顯示驅動系統(tǒng)。3）同時驅動部還向液晶顯示驅動系統(tǒng)提供液晶顯示驅動所需的工作時序脈沖序列。4）T6963C驅動部的數(shù)據(jù)輸出格式由控制部的工作方式設置端口的/DUAL和SDSEL 的電平控制。（4）控制部圖2-4 T6963C引腳圖控制部的十項功能：1）驅動方式的設置驅動方式是指T6963C向液晶顯示驅動系統(tǒng)傳輸顯示數(shù)據(jù)的格式。T6963C可以實現(xiàn)四種數(shù)據(jù)傳輸格式，它由引腳/DU

38、AL和SDSEL的電平狀態(tài)設置。當 /DUAL=1時為單屏結構；當 /DUAL=0時為雙屏結構。當SDSEL=1時為2位并行同步傳輸；當SDSEL=0時為1位串行傳輸。引腳/DUAL和SDSEL設置的電平狀態(tài)組合確定了驅動部中數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮敵龆耍℉OD、ED、LOD）。2）顯示窗口長度設置顯示窗口長度是指T6963C所要控制的液晶顯示器件水平方向最大的像素點數(shù)（256、320、512、640）。設置由引腳MD3和MD2的電平狀態(tài)組合實現(xiàn)。3）顯示窗口寬度設置顯示窗口寬度是指T6963C所要控制的液晶顯示器件垂直方向最大的像素點數(shù)（單屏/雙屏：16/32128/256）。顯示窗口寬度的設置將確定了

39、驅動部向液晶顯示驅動系統(tǒng)發(fā)送的幀信號時序和占空比系數(shù)（16128）。該設置由引腳MDS、MD1和MD0與/DUAL設置端的組合來實現(xiàn)。4）顯示字符的字體設置顯示字符的字體選擇實際上是選擇字符間距。T6963C可以根據(jù)需要通過引腳FS1和FS0的電平組合來設置字符間距（字體為：5x8、6x8、7x8、8x8）。5）振蕩器的晶體振蕩器的選擇振蕩器時鐘與控制器所控制的液晶顯示驅動系統(tǒng)的驅動幀頻（行數(shù)）和數(shù)據(jù)傳輸量（列數(shù)）有關。6）文本屬性顯示功能T6963C不僅具備基本的文本顯示功能和圖形顯示功能，而且還具備文本屬性顯示功能，這是T6963C獨特的功能。文本屬性顯示功能是進行雙字節(jié)數(shù)據(jù)（字符代碼+屬

40、性數(shù)據(jù)）處理。在這種功能下，將顯示存儲器區(qū)劃分為文本代碼區(qū)和文本屬性區(qū)。文本代碼區(qū)是用于存儲作為字符顯示的字符代碼；文本屬性區(qū)是用于存儲作為相應字符顯示的字符屬性，用文本屬性區(qū)中一字節(jié)數(shù)據(jù)的低四位表示，有6種屬性。T6963C文本屬性功能的實現(xiàn)是以犧牲圖形顯示功能為代價的，所以文本屬性功能不能與圖形顯示功能共存。7）顯示合成功能T6963C可以將文本顯示和圖形顯示通過某種合成邏輯同時在顯示屏上顯示。這種合成邏輯有邏輯“與”、邏輯“或”以與邏輯“異或”等，這是通過顯示選擇器實現(xiàn)的。8）“屏讀”或“屏拷貝”功能T6963C可以將顯示屏上顯示容進行“屏讀”或“屏拷貝”。9）光標控制功能T6963C還

41、具有光標控制器和光標寄存器。它用于在文本顯示方式下光標的顯示控制。10）管理存儲器和字符發(fā)生器的功能T6963C置有128種5x8點陣的ASCII字符字模庫CGROM，字符代碼為 00H7FH。可在顯示存儲器區(qū)開辟一個用戶自定義字符8x8點陣字模庫CGRAM，字符代碼定義在 80HFFH。T6963C在使用部CGROM的同時，也支持CGRAM。T6963C可以管理64K的顯示存儲器。它可以把顯示存儲器分為：文本顯示區(qū)、圖形顯示區(qū)、文本屬性區(qū)或自定義字符庫區(qū)等。顯示存儲器的地址管理電路有：地址指針計數(shù)器，圖形地址計數(shù)器，文本地址計數(shù)器和CGRAM偏置地址寄存器。2.3 串口2.3.1 概述串口叫

42、做串行接口，也稱串行通信接口，按電氣標準與協(xié)議來分包括RS-232-C、RS-422、RS485、USB等。RS-232-C、RS-422與RS-485標準只對接口的電氣特性做出規(guī)定，不涉與接插件、電纜或協(xié)議。USB是近幾年發(fā)展起來的新型接口標準，主要應用于高速數(shù)據(jù)傳輸領域。RS-232-C：也稱標準串口，是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調制解調器廠家與計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設備（DCE）之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術標準”。傳統(tǒng)的RS-232-C接口標準有22根線，

43、采用標準25芯D型插頭座。后來的PC上使用簡化了的9芯D型插座?，F(xiàn)在應用中25芯插頭座已很少采用。現(xiàn)在的臺式電腦一般有兩個串行口：COM1和COM2，從設備管理器的端口列表中就可以看到。硬件表現(xiàn)為計算機后面的9針D形接口，由于其形狀和針腳數(shù)量的原因，其接頭又被稱為DB9接頭。其示意圖如圖2-5所示，接頭定義如表2.6所示。圖2-5 DB9接頭表2.6 DB9接頭定義序號名稱描述1DCD載波檢測2RXDReceive Data 接收數(shù)據(jù)3TXDTransmit Data 發(fā)送數(shù)據(jù)4DTRData Terminal Ready 數(shù)據(jù)終端準備5GNDSystem Ground 接地6DSRData

44、Set Ready 數(shù)據(jù)準備完成7RTSRequest to Send 請求發(fā)送8CTSClear to Send 清除發(fā)送9RIRing Indicator 振鈴提示2.3.2 RS-232-C串口通信接線方法（三線制）串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實現(xiàn)：同一個串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連兩個不同串口相連時如表2.7所示：表2.7 兩個不同串口連線表9針9針25針25針9針25針233222322333557757串口連接只要記住一個原則：接收數(shù)據(jù)針腳（或線）與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳（或線）相連，彼些交叉，信號地對應相接。2.3 硬件圖圖2-5 硬件圖第三章 軟件設計3.1 系統(tǒng)工作流程圖顯示部分使用T6963C控制的12864圖形點陣液晶模塊，一般情況下顯示部門、與工號，但接收到上位機（PC）發(fā)過來的指令后，進入評價窗口，顯示四種評價狀態(tài)，可以使用不同的按鍵進行評價選擇，評價信息要與時的反饋給上位機（PC）。系統(tǒng)初始化I/O口初始化LCM初始化USART初始化MCU中斷設置進入低功耗模式中斷服務程序（USART）圖3-1 系統(tǒng)工作流程圖3.2T6963C指令寫入流程圖雙參數(shù)入口判S1、S0狀態(tài)位參數(shù)D1寫入數(shù)據(jù)