大連海事大學畢業(yè)設計（一）

1、大連海事大學畢業(yè)設計一1引言1.1設計的目及意義一般的p與單片機之間的串行通信，需要單片機采集數(shù)據(jù)，然后用異步串行通訊方式傳給p機。相對而言比擬的煩瑣，而本文著重用vb具有面向?qū)ο蟮脑O計方法，友好的用戶來討論在vb環(huán)境下來實現(xiàn)p機與51單片機之間串行通訊的方法。實現(xiàn)起來要簡捷方便。隨著計算機系統(tǒng)的應用和微機網(wǎng)絡的開展，各種控制設備之間的通信功能越來越顯得重要。尤其是伴隨著單片微型機技術的開展，人們已越來越多地采用單片機來對一些工業(yè)控制系統(tǒng)中如溫度、流量和壓力等參數(shù)進展檢測和控制。在本系統(tǒng)中，下位機采用一片at89s51單片機，用于對發(fā)送的數(shù)據(jù)施行控制，為了實現(xiàn)對輸入數(shù)據(jù)的接收，上位機采用便攜式

2、p機，上、下位機之間通過ax232芯片實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通信。p機具有強大的監(jiān)控和管理功能，而單片機那么具有快速及靈敏的控制特點，通過p機的rs-232串行接口與外部設備進展通信，是許多測控系統(tǒng)中常用的一種通信解決方案。本文將闡述在vb環(huán)境下p機與單片機之間實現(xiàn)串行通訊的軟硬件方案。實現(xiàn)單片機與p機的互相通信。單片機局部由匯編語言實現(xiàn)，p機的通訊程序使用visualbasi編寫，vb是irsft公司推出的inds應用程序開發(fā)工具，因其具有界面友好，編程簡便等優(yōu)點而受到廣泛的使用，而且visualbasi6.0版本帶有專門實現(xiàn)串行通訊的s控件。因此如何實現(xiàn)p機與單片機之間的通訊具有非常重要的現(xiàn)實意義。

3、利用vb6.0的事件驅(qū)動方式可以很方便地開發(fā)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，用單臺p機可以測量和監(jiān)控多路控制信號，整控制系統(tǒng)設計方便，對小型測控系統(tǒng)的設計具有很大的實用性。1.2設計實現(xiàn)的功能實現(xiàn)單片機與p機的互相通信。詳細要求有以下兩點:單片機發(fā)固定編好的代碼，在用vb編好的界面上接收；在vb編好的界面上發(fā)送數(shù)字，在單片機板上的數(shù)碼管上顯示出來。2硬件設計方案為了實現(xiàn)p機與單片機之間的串行通信，我們首先要清楚理解整個系統(tǒng)所采用的原理圖。原理圖就象一根紅線貫穿于整個系統(tǒng)設計，通過此圖我們就能很清楚的看到系統(tǒng)所涉及的內(nèi)容，然后鑒于此，我們將在以后的章節(jié)中依次對所牽涉的內(nèi)容作詳細的闡述。下面對原理圖作一點說明

4、：從ax232芯片中的兩路發(fā)送接收中任選一路作為接口，要注意其發(fā)送與接收引腳對應，否那么可能對器件或計算機串口造成永久性損壞。如選他t1in接單片機的發(fā)送端txd，那么p機、的rs232的接收端rd一定要對應接t1ut引腳。同時，r1ut接單片機的承受端rxd引腳，那么p機的rs232的發(fā)送端td一定要對應接r1in引腳。上圖為采用ax232芯片接口的p機與51單片機串行通信接口原理圖2.1at89s51單片機2.1.1at89s51單片機簡介at89s51為atel所消費的可電氣燒錄清洗的8051相容單芯片，是一個低功耗，高性能s8位單片機，片內(nèi)含4kbytesisp(in-systeprg

5、raable)的可反復擦寫1000次的flash只讀程序存儲器，器件采用atel公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準s-51指令系統(tǒng)及8051引腳構造，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ispflash存儲單元，功能強大的微型計算機的at89s51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。at89s51具有如下特點：40個引腳，4kbytesflash片內(nèi)程序存儲器，128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器ra，32個外部雙向輸入/輸出i/口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗dt電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。2.1.2at89s51單片

6、機的功能at89s51主要功能列舉如下：1為一般控制應用的8位單芯片2晶片內(nèi)部具有時鐘振蕩器3內(nèi)部程式存儲器r為4kb4內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器ra為128b5外部程序存儲器可擴大至64kb6外部數(shù)據(jù)存儲器可擴大至64kb732條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨做i/的控制85個中斷向量源92組獨立的16位定時器101個全多工串行通信端口118751及8752單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能12單芯片提供位邏輯運算指令2.1.3at89s51各引腳功能介紹：v：at89s51電源正端輸入，接+5v。vss：電源地端。xtal1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。xtal2：系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端。reset

7、：at89s51的重置引腳，高電平動作。ea/vpp：存取外部程序代碼，低電平動作。ale/prg：地址鎖存器啟用信號。psen：程序儲存啟用，通常這支腳是接到epr的e腳。prt0p0.0p0.7：端口0是一個8位寬的開路汲極pendrain雙向輸出入端口，共有8個位，p0.0表示位0，p0.1表示位1，依此類推。其他三個i/端口p1、p2、p3那么不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，p0在當作i/用時可以推動8個ls的ttl負載。假如當ea引腳為低電平時即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器，p0就以多工方式提供地址總線a0a7及數(shù)據(jù)總線d0d7。prt2p2.0p2.7：端口2是具有內(nèi)部提升

8、電路的雙向i/端口，每一個引腳可以推動4個ls的ttl負載，假設將端口2的輸出設為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。p2除了當作一般i/端口使用外，假設是在at89s51擴大外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)a8a15，這個時候p2便不能當作i/來使用了。prt1p1.0p1.7：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向i/端口，其輸出緩沖器可以推動4個lsttl負載，同樣地假設將端口1的輸出設為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。prt3p3.0p3.7：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向i/端口，其輸出緩沖器可以推動4個ttl負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外

9、部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋Ｆ湟_分配如下：p3.0：rxd，串行通信輸入。p3.1：txd，串行通信輸出。p3.2：int0，外部中斷0輸入。p3.3：int1，外部中斷1輸入。p3.4：t0，計時計數(shù)器0輸入。p3.5：t1，計時計數(shù)器1輸入。p3.6：r：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。p3.7：rd，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。本系統(tǒng)所采用的at89s51芯片如下列圖所示：2.1.4at89s51ispisp為在線編程接口。isp在線編程接口為89s51單片機提供了方便的在線編程方法，使用時將isp下載線一端與p并口相連接，一端與isp接口相連，使用is

10、p下載軟件即可實現(xiàn)u在線編程。下載線插接說明：兩排十針下載口，板圖上都有一個小方框，為1號引角；下載線的凸口為正方向，凸口的右側邊的第一個插孔為1號引角，這一點一定要切記，不然的話程序下載不進去。本系統(tǒng)中所用at89s51isp原理圖如下示:at89s51isp2.2串行通訊2.2.1串行通訊的概念串行通訊：一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通訊方式稱為串行通訊。串行通訊的特點是：數(shù)據(jù)位傳送，傳送按位順序進展，最少只需一根傳輸線即可完成，本錢低但傳送速度慢。串行通訊的間隔 可以從幾米到幾千米。分類：根據(jù)信息的傳送方向，串行通訊可以進一步分為單工、半雙工和全雙工三種。2.2.2rs-232串口

11、通訊原理rs-232是目前最常用的串行接口標準，用來實現(xiàn)計算機與計算機之間，計算機與外設之間的數(shù)據(jù)通信。rs-232串行接口總線適用于設備之間的通信間隔 不大于15米，傳輸速率最高為19.2kb/s的場合。rs-232標準規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、和19200b/s。rs-232屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制的共模干擾等問題，因此一般用于短間隔 通信。1)rs-232接口信號一個完好的rs-232接口有22根線，采用標準的25芯連接器。2)rs-232典型應用用rs-232總線連接系統(tǒng)時，有近程通信方式和遠程

12、通信方式之分。近程通信是指傳輸間隔 小于15米的通信，這時可以用rs-232電纜直接連接。15米以上的長間隔 通信，需要采用調(diào)制解調(diào)器。下列圖a)是計算機與終端之間利用rs-232直接通信的最常用的穿插連線圖。圖中“發(fā)送數(shù)據(jù)與“接收數(shù)據(jù)是穿插相連的，使得兩臺設備都能正確地發(fā)送和接收?！皵?shù)據(jù)終端變緒與“數(shù)據(jù)裝置就緒兩根線也是穿插相連的，使得兩設備都能檢測出對方是否已經(jīng)準備好。在最簡單的全雙工系統(tǒng)中，公用發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)和信號地三根即可。對s-51單片機來說，利用rxd(串行數(shù)據(jù)接收端)線、txd(串行數(shù)據(jù)發(fā)送端)線以及一根地線，就可以構成符合rs-232接口標準的全雙工串行通信口。(見圖b)a

13、直接連接b最簡單的rs-232數(shù)據(jù)通信連接3)rs-232接口電平轉(zhuǎn)換rs-232是早期為促進公用 網(wǎng)絡進展數(shù)據(jù)通信而制定的標準，其邏輯電平對地是對稱的，完全與ttl、s邏輯電平不同。rs-232采用負邏輯，即：邏輯：-5v-15v。邏輯：+5v+15v。由于s-51采用ttl電平，假設用rs-232標準接口通信必須進展電平轉(zhuǎn)換。目前rs-232與ttl電平轉(zhuǎn)換最常用的集成電路芯片是傳輸線驅(qū)動器1488傳輸線接收器1489。其內(nèi)部構造和引腳如下列圖所示。1488可完成ttl電平到rs-232的電平轉(zhuǎn)換，輸入為ttl電平，輸出為rs-232電平。其內(nèi)部有個與非門和個反相器。采用12v或15v電源

14、供電。1489可完成由rs-232到ttl電平轉(zhuǎn)換，輸入為rs-232電平，輸出為ttl電平。其內(nèi)部有4個反相器，采用+5v電源供電。1489中每個反相器都有一個控制端，高電平有效，可作為rs-232操作的控制端。圖d給出了rs-232接口電路原理圖。rs-232電平轉(zhuǎn)換芯片1488和1489(d)rs-232接口電路ax232芯片ax232芯片是美信公司專門為電腦的rs-232標準串口設計的接口電路,使用+5v單電源供電。它的內(nèi)部構造根本可分三個局部；第一局部是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源，提供應rs-232串口電平的需要。第二局

15、部是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13腳r1in、12腳r1ut、11腳t1in、14腳t1ut為第一數(shù)據(jù)通道。8腳r2in、9腳r2ut、10腳t2in、7腳t2ut為第二數(shù)據(jù)通道。ttl/s數(shù)據(jù)從t1in、t2in輸入轉(zhuǎn)換成rs-232數(shù)據(jù)從t1ut、t2ut送到電腦dp9插頭；dp9插頭的rs-232數(shù)據(jù)從r1in、r2in輸入轉(zhuǎn)換成ttl/s數(shù)據(jù)后從r1ut、r2ut輸出。第三局部就是供電。15腳dng、16腳v+5v。2.2.3串行接口控制串行接口的存放器有兩個，即特殊功能存放器pn和sn。1pn中的波特率選擇位pn是一個特殊功能存放

16、器如下列圖所示，沒有位尋址功能，字節(jié)地址為87h。其中d7位sd為波特率選擇位。其他位均無意義。復位時的sd值為0。可用vpn。#80h或v87h，#80h指令使該位置1。當sd=1時，在串行接口方式1、2或3情況下，波特率進步一倍。d7d0pnsd波特率選擇位|無定義位|2串行接口控制存放器sn特殊功能存放器sn用于定義串行接口的操作方式和控制它的某些功能。其字節(jié)地址為98h。存放器中各位內(nèi)容如下：sn位d7d6d5d4d3d2d1d0位地址9f9e9d99b9a9998s0s1s2rentb8rb8tiris0，s1串行接口操作方式選擇位。兩個選擇位對應于四種狀態(tài)，所以串行接口能以四種方式工作。s2允許方式2和3的多機通信使能位。ren允許串行接收位。由軟件置位或清0，使允許接收或制止接收。tb8是在方式2和3中要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)可按需要由軟件置位或復位rb8是方式2和3中已接收到的第9位數(shù)據(jù)。ti發(fā)送中斷標志。ri接收中斷標志。串行接口工作方式串行接口的操作方式由s0、s1定義，編碼和功能如下表所示串行接口方式選擇s0s0方式功能說明波特率00移位存放器方式fs/120118位u