單片機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計報告- 基于51系列單片機的實驗平臺開發(fā)設(shè)計

洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計報告課程設(shè)計報告課程名稱設(shè)計題目專業(yè)班級學(xué)號姓名完成日期

課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：基于51系列單片機的實驗平臺開發(fā)設(shè)計設(shè)計內(nèi)容與要求：一、設(shè)計內(nèi)容利用STC系列單片機作為微控制器開發(fā)一套軟、硬件相結(jié)合的單片機實驗平臺，主要包括以下內(nèi)容：電路原理圖設(shè)計，主要包括集LCD顯示模塊、串口通信模塊、數(shù)碼管顯示模塊、LED發(fā)光二極管、鍵盤等接口電路的設(shè)計；學(xué)習(xí)集成電路等芯片的焊接方法與技巧，進行實際元器件的識別，進行電路板焊接；在KeilC環(huán)境下，進行軟件設(shè)計。主要包括流水燈、計數(shù)器、定時器、LCD字符顯示、鍵盤的控制等功能程序設(shè)計；針對所開發(fā)的實驗板，結(jié)合器件選擇、原理圖設(shè)計、硬件焊接、軟件編程調(diào)試、軟硬件聯(lián)調(diào)等方面寫出課程設(shè)計報告。二、設(shè)計要求完成綜合實驗平臺的電路結(jié)構(gòu)分析，進行模塊分解，掌握各部分電路的工作原理；獨立完成電路板的焊接，掌握故障排除方法，完成實驗平臺的硬件設(shè)計及開發(fā)；結(jié)合KeilC軟件在焊接無誤的單片機實驗平臺上開發(fā)出流水燈、LCD顯示模塊，通信模塊等程序設(shè)計；按照要求撰寫課程設(shè)計論文。指導(dǎo)教師：年月日課程設(shè)計評語成績：指導(dǎo)教師：_______________年月日PAGEIII基于51系列單片機的實驗平臺開發(fā)設(shè)計摘要本設(shè)計是根據(jù)我們所學(xué)習(xí)的單片機課程，按照大綱要求對我們進行的一次課程檢驗，是進行單片機課程訓(xùn)練的必要任務(wù)，也對我們掌握單片機應(yīng)用有很大的幫助。掌握單片機技術(shù)是一門不可或缺的技術(shù)，對我們將來的工作以及生活和學(xué)習(xí)都有很密切的聯(lián)系。近年來，隨著電子技術(shù)和微機計算機的迅速發(fā)展，單片機的檔次不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴大，已在工業(yè)控制、尖端科學(xué)、智能儀器儀表、日用家電、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動化設(shè)備、個人信息終端及通信產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化的核心部件。單片機即單片微型計算機。（Single-ChipMicrocomputer）,是集CPU,RAM,ROM,定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。他體積小，成本低，功能強，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化上和智能產(chǎn)品。在信息技術(shù)急速發(fā)展的今天，計算機科學(xué)日新月異。而單片機作為計算機科學(xué)的一個分支，在微機控制領(lǐng)域得到長足的發(fā)展。隨著單片機的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的提高，單片機已經(jīng)成為人類生產(chǎn)生活中不可缺少的工具?，F(xiàn)在，單片機的應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。單片機要解決的問題多數(shù)仍是老問題，新穎之處是比以前用較少的元件。尤其是設(shè)計邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，過去用通用的邏輯門集成電路芯片將需要幾十片甚至上百片，而現(xiàn)在只用幾片就能夠?qū)崿F(xiàn)，而且方便靈活，做設(shè)計修改或改動功能時，只需改寫軟件，硬件幾乎不需要改動，這樣就大大減少芯片個數(shù)主要是靠單片機的可編程性和高度集成化。使開發(fā)周期更短，制造成本更低，用電更省和可靠性更高。關(guān)鍵詞：STC單片機，實驗平臺，數(shù)碼管，流水燈51seriesmicrocontrollercomprehensiveexperimentalboarddevelopmentdesignABSTRACTThedesignisbasedonwhatwelearnthecoursesyllabus,accordingtotherequirementsofourfirstcourseexamination,isthenecessarytrainingcourseofourmission,andSCMareofgreathelp.Mastermicrocontrollertechnologyisoneoftheindispensabletoourfuturetechnology,theworkandthelifeandlearningareverycloseconnection.Inrecentyears,withtheelectronictechnologyandtherapiddevelopmentofthemicrocomputerchip,continuouslyimprovethegrade,itsapplicationsareconstantlyexpandinginindustrialcontrol,hasadvancedscience,intelligentinstrument,electricalappliances,automobileelectronicsystem,officeautomationequipment,personalinformationterminalsandcommunicationproductshasbeenwidelyusedinmodernelectronicsystem,becomethemostimportantcorecomponentsofintelligence.Inthisdesign,processandnouseoriginallearninbooks,buttheassemblerlanguageusingClanguageprogram,usingthesimulationsoftware,andpopularPROTEUSkeiljointsimulation,convenientdebugprogramandmodifythehardware,theresultsshowthattheschemedesignofhardwarecorrectproceduresalsomeetstherequirement.Microcontrollerchipmicrocomputer.(Single-ChipMicrocomputer),issettotheCPU,RAM,ROM,timing,countingandavarietyofinterfacesinoneofthemicro-controller.Hissmallsize,lowcost,functional,andarewidelyusedinindustrialautomationandsmartproducts.Intherapiddevelopmentofinformationtechnology,computerscience,witheachpassingday.Microcontrollerasabranchofcomputerscience,beenconsiderabledevelopmentinthefieldofcomputercontrol.Withtheimprovementofmicrocontrollerdevelopmentwithscienceandtechnology,SCMhasbecomeanindispensabletoolforhumanproductionandlife.Themicrocontrollerapplicationshasnowpenetratedintoallareasofourlives,almostdifficulttofindwhichareasofthetrailwithoutmicrocontroller.Problemstobesolvedbythemicrocontrollermajorityisanoldproblem,thenoveltyisthatwithfewercomponentsthanbefore.Especiallycomplexrelationshipsofdesignlogiccontrolsystem,inthepast,thecommonlogicgateintegratedcircuitchipwillrequiredozensoftabletsorevenhundredsofsheet,andnowonlyafewpiecescanbeachieved,andconvenientandflexible,dothedesignismodifiedoralteredfunctionsimplyrewritealmostdonotneedtochangethesoftware,hardware,thusgreatlyreducingthenumberofchipsbysingle-chipprogrammableandhighlyintegrated.Shorterdevelopmentcycle,lowermanufacturingcosts,electricitycheaperandmorereliable.KEYWORDS:STCmicrocontroller,comprehensiveexperimentalboard,softwareandhardwarecombinedwith,andtheprogramdevelopmentdesign目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要 I目錄 Ⅳ前言 1第1章 系統(tǒng)概述 21.1 設(shè)計題目 21.2 系統(tǒng)設(shè)計目的和內(nèi)容 21.2.1 設(shè)計目的 21.2.2 設(shè)計內(nèi)容 21.2.3 設(shè)計要求 31.2.4 設(shè)計步驟 4第2章 整體設(shè)計方案 52.1 開發(fā)板整體外觀 52.2 整板電路PROTUES仿真電路 52.3 軟件功能描述 62.4 仿真軟件PROTUES中的效果圖 6第3章 硬件電路設(shè)計 93.1兩位一體共陰數(shù)碼管 93.1.1 數(shù)碼管概述 93.1.2 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu) 103.1.3 兩位一體共陰數(shù)碼管和74LS374鎖存器接口電路 103.2 LCD1602液晶 113.2.1 LCD1602液晶簡介 113.2.2 LCD1602液晶引腳介紹 113.2.3 LCD1602液晶外圍接口電路 123.3串口通信 133.3.1 串口通訊概述 133.3.2 MAX232接口電路 16第4章 軟件設(shè)計 174.1程序整體流程圖 174.2程序清單 17第5章 調(diào)試及故障分析 285.1焊接準(zhǔn)備階段元器件測試、電路原理圖故障分析 285.2電路焊接過程中的故障分析 305.3程序編寫過程中的故障分析 315.4實物演示效果 31結(jié)論 34謝辭 35參考文獻 36附錄 37PAGE37前言“單片機原理及應(yīng)用”是工科院校及機械系、電氣與電子信息類、計算機類各專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課程。而本次課程設(shè)計就是加強同學(xué)們對單片機的具體應(yīng)用能力，鞏固基礎(chǔ)知識的掌握，以提升大家的應(yīng)用能力為目的，掌握獨立進行軟件程序的設(shè)計能力，通過在電路板上進行驗證程序是否能夠正常運行，不斷進行調(diào)試和修改，是設(shè)計更加完善，更加方便快捷。而單片機的具體應(yīng)用是比較廣泛的，在家用電器領(lǐng)域、辦公自動化領(lǐng)域、商業(yè)營銷領(lǐng)域、工業(yè)自動化領(lǐng)域、、智能儀表與集成智能傳感器傳統(tǒng)的控制電路、汽車電子與航空航天電子系統(tǒng)等領(lǐng)域都有涉及，應(yīng)用防偽很廣，實用性較強，對于大家對單片機的學(xué)習(xí)熱情有很大的提升。在本次課程設(shè)計中，主要通過在集成電路板上，將各個模塊進行實物焊接，并注意焊接過程中的注意事項，通過大家的親身經(jīng)歷，更進一步的了解其工作原理和設(shè)計思路，在可設(shè)過程中學(xué)習(xí)電路的排布，盡管本次課設(shè)所用電路板線路是設(shè)計好的，只需將各元器件正確的插入進行焊接就可以了，但是我們要學(xué)習(xí)其電路排布的能力，自己要設(shè)計個實物，實現(xiàn)一些功能，在焊接時自己就會遇到電路如何排布的問題；其次，本次課設(shè)主要實現(xiàn)以下一些功能：如流水燈、數(shù)碼顯示（自動加1）、LCD液晶顯示一些字符等功能，這些都需要通過按鍵進行控制，還有一些其他的功能，如計數(shù)器、中斷和定時等，由于課程設(shè)計時間有限，就不在進行設(shè)計驗證，而流水燈、數(shù)碼顯示和LCD液晶顯示是本次課設(shè)的重點，主要是通過軟件設(shè)計實現(xiàn)其具體功能。實物的設(shè)計焊接是比較簡單的，主要是程序的設(shè)計，是檢驗大家能力重點，不僅實現(xiàn)單個功能的程序要能夠設(shè)計，而且實現(xiàn)多個功能的綜合程序也要學(xué)會設(shè)計，進行編寫，這就牽涉到兩個軟件：Protues和KeilC軟件，通過一學(xué)期的學(xué)習(xí)，大家對這兩個軟件的使用也比較熟悉，在本課程設(shè)計中就得到了很好的運用，通過對課設(shè)內(nèi)容的具體設(shè)計和程序編寫，提高了大家的編程能力，對單片機的應(yīng)用有了更深的理解。課程設(shè)計是檢驗大家對書本知識學(xué)習(xí)的具體應(yīng)用能力，是檢驗大家是否能夠獨立進行學(xué)習(xí)的能力和動手能力，相信通過本次課設(shè)，我們的各種能力都會有很大的提升，所學(xué)知識也會有很好的鞏固。系統(tǒng)概述設(shè)計題目基于51系列單片機的實驗平臺開發(fā)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計目的和內(nèi)容設(shè)計目的(1)通過課程設(shè)計最為主要的是提升大家的應(yīng)用能力，要學(xué)以致用，通過對課本知識的學(xué)習(xí)，經(jīng)過課設(shè)進行檢驗學(xué)習(xí)成果，檢驗大家是否真正掌握，是否能夠理論聯(lián)系實際，是否能夠通過課設(shè)改善大家對單片機具體應(yīng)用的認(rèn)識。(2)通過在課程設(shè)計的過程中，檢驗大家綜合應(yīng)能力，包括：軟件的仿真技術(shù)、電路焊接技術(shù)、元器件的選用以及對其的辨認(rèn)能力、程序的編寫能力、程序下載之電路板中進行綜合驗證的技術(shù)等。(3)通過課程設(shè)計加強大家對書本上基礎(chǔ)知識的鞏固，了解自身的掌握程度，然后根據(jù)自己的具體情況進行不斷的完善，彌補自身的不足，提升對基礎(chǔ)知識的掌握深度，為今后的進一步學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。(4)通過本次單片機課程設(shè)計的全部過程，使大家了解其具體過程，增長經(jīng)驗，并檢驗大家的綜合能力，查找不足，不斷的完善自身我，提高我們的綜合運用能力，提升大家的技術(shù)水平，真正地掌握所學(xué)知識，并要能夠靈活運用，實現(xiàn)其自身的價值，并要開發(fā)期還未開發(fā)出的價值，不斷深化對其研究與學(xué)習(xí)，加強自身的能力。設(shè)計內(nèi)容基于51系列單片機實驗平臺，實現(xiàn)流水燈、數(shù)碼管顯示、LCD液晶顯示一些字符等具體功能。課設(shè)中的51單片機電路板集成度較高，通過具體設(shè)計，由按鍵進行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能，其應(yīng)用范圍較廣，研發(fā)價值較高，具有很廣的可開發(fā)能力。流水燈主要通過與單片機的P2口連接，由按鍵進行控制，并運用并行I/O口擴展技術(shù)，有延時函數(shù)進行等時間間隔依次循環(huán)閃亮，這些都需要通過軟件來實現(xiàn)，具體過程在整體設(shè)計方案中具體描述。數(shù)碼管顯示是運用LED數(shù)碼管來實現(xiàn)的，LED數(shù)碼管具有顯示亮度高、響應(yīng)速度快的特點。最常用的是七段LED顯示器，該顯示器內(nèi)部有七個條形發(fā)光二極管和一個小圓點發(fā)光二級管。這種顯示器分為共陰極和共陽極兩種，共陽極LED顯示器的發(fā)光二級管的所有陽極連接在一起，為公共端；共陰極LED顯示器的發(fā)光二級管的所有陽極連接在一起，為公共端；一般共陰極較為常用。本次課程設(shè)計采用兩個數(shù)碼管相連，依次顯示0-60的數(shù)字，到59時，在下一次顯示時，自動清零，從0再次開始顯示，采用自動加1措施，有延時函數(shù)進行設(shè)置延時間隔。LCD液晶顯示一些字符，而液晶顯示器（LCD）具有體積小、重量輕、功耗低、可以顯示圖形圖像、便于用集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色等特點，因此在儀器儀表、便攜工具、監(jiān)控系統(tǒng)及消費電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器分為段式、字符式、點陣式等。段式只能顯示固定的一些符號或字符，價格低廉；字符式可以顯示數(shù)字和字符，驅(qū)動方便，但無法顯示漢字。點陣式可以顯示漢字，但價格較高。漢字液晶顯示器又分為帶字庫和不帶字庫的兩種。字符型液晶顯示器是一種用5×7點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個字、2行16個字、2行20個字等，最常用的為2行16個字，RT1602C液晶模塊就屬于此類型。課設(shè)中設(shè)計的顯示字符是”HELLOBOY”。設(shè)計要求(1)根據(jù)指導(dǎo)老師的要求，設(shè)計過程中要注意一些元器件的正負(fù)極不要接錯；此外，焊接時要注意焊接的要領(lǐng)，盡可能地將焊接點焊的規(guī)范一些，美觀一些。(2)設(shè)計過程要獨立完成，而電路焊接時有三個人為一組進行焊接，通過自己所學(xué)的知識，設(shè)計自己的程序進行驗證，獲得屬于自己的勞動成果。(3)在進行計算機平臺上的仿真實驗時，要找準(zhǔn)所需的元器件，而晶振電路、電源電路和串路接口不用再畫，Protues軟件中51單片機內(nèi)部已經(jīng)含有。(4)仔細(xì)總結(jié)課程設(shè)計過程所遇問題，以及解決方案，盡可能的實現(xiàn)較多的功能，綜合應(yīng)用所學(xué)知識，靈活應(yīng)變。設(shè)計步驟(1)首先要預(yù)習(xí)老師所發(fā)的電路圖，了解各個模塊是實現(xiàn)的具體功能，掌握各種元器件的構(gòu)造和功能，并通過Protues軟件在計算機上進行仿真。(2)其次通過仿真，熟悉了課設(shè)的具體內(nèi)容，接下來就是進行實物焊接，大家要在焊接室進行，老師將各種元器件發(fā)給大家，然后注意一些注意事項，接著就是在老師的指導(dǎo)下，開始進行焊接，電路板上的電路都是現(xiàn)成的，只需照著將各元器件插入焊牢固即可。(3)接著要要用萬用表對焊好的電路板進行測量，檢測電路是否有短路或是否有一些節(jié)點沒有焊好，而USB接口并不需要焊接，要將與其連接的線路隔斷，避免發(fā)生短路。(4)最為重要的就是程序設(shè)計，要根據(jù)電路的設(shè)計，進行程序設(shè)計，實現(xiàn)各種功能的程序可以分開寫，也可以寫綜合程序，有一個程序?qū)崿F(xiàn)多種功能，這種是較為復(fù)雜和麻煩的，考驗大家的綜合應(yīng)用能力，大家可以先分模塊設(shè)計，然后根據(jù)各模塊的程序，綜合到一塊就可以成為綜合程序。(5)下載驗證，將編寫的沒有錯誤的程序下載到電路板上進行驗證，看是否能夠事先預(yù)定的目標(biāo)，通過按鍵進行控制，然后根據(jù)驗證的情況進行修改或完善。(6)答辯，各組的同學(xué)要帶上本組焊接的電路板，到老師的辦公室進行答辯，大家要根據(jù)自己設(shè)計的程序回答老師提出的問題，并當(dāng)場在電路板上進行驗證。(7)書寫課程設(shè)計報告，總結(jié)本次課程設(shè)計的收獲與得失，作為本學(xué)期的一次寶貴的經(jīng)驗，為以后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，鞏固基礎(chǔ)，完善自我。整體設(shè)計方案2.1開發(fā)板整體外觀2.2整板電路PROTUES仿真電路2.3軟件功能描述軟件主要實現(xiàn)流水燈、數(shù)碼管顯示(自動加1)和LCD液晶顯示一些字符的功能，程序設(shè)計在第四章將有詳細(xì)介紹。2.4仿真軟件PROTUES中(1)流水燈仿真效果：(2)數(shù)碼顯示器仿真效果：(3)ＬＣＤ液晶顯示一些字符：硬件電路設(shè)計3.1兩位一體共陰數(shù)碼管3.1.1數(shù)碼管概述大多數(shù)的單片機應(yīng)用系統(tǒng)，都要配置輸入和輸出設(shè)備。常用的輸入外設(shè)有鍵盤、BCD碼撥盤等；常用的輸出外設(shè)有LED數(shù)碼管、LCD顯示器、打印機等。LED（LightEmittingDiode）數(shù)碼管是由發(fā)光二極管構(gòu)成的。常見的LED數(shù)碼管為“8”字型的，共計8段。每一段對應(yīng)一個發(fā)光二極管。有共陽極和共陰極兩種，如圖8-1所示。共陰極發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常公共陰極接地。當(dāng)陽極為高電平時，發(fā)光二極管發(fā)光。 同樣，共陽極發(fā)光二極管的陽極連接在一起，公共陽極接正電壓，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管發(fā)光，顯示相應(yīng)的段。LED數(shù)碼管中還有一個圓點型發(fā)光二極管（在圖中以dp表示），用于顯示小數(shù)點。通過七個發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示各種數(shù)字。為了使數(shù)碼管顯示不同的符號或數(shù)字，實際上是確定哪些段發(fā)光、哪些段不發(fā)光，就要為LED數(shù)碼管提供段碼（字型碼）。表1段碼與字節(jié)中各位對應(yīng)關(guān)系代碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfedcba除“8”字型的LED數(shù)碼管外，還有“±1”型、“米”字型和“點陣”型LED顯示器，如圖8-2所示。本章均以“8”字型的LED數(shù)碼管為例。 圖8-2其他各種字型的LED顯示器3.1.2數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.1.3兩位一體共陰數(shù)碼管和74LS373鎖存器接口電路74LS273高電平輸出電流為6.5mA，低電平灌入電流為20mA74LS373高電平輸出電流為6.5mA，低電平灌入電流為20mA3.2LCD1602液晶3.2.1LCD1602液晶簡介具有體積小、重量輕、功耗低、可以顯示圖形圖像、便于用集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色等特點，因此在儀器儀表、便攜工具、監(jiān)控系統(tǒng)及消費電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器分為段式、字符式、點陣式等。段式只能顯示固定的一些符號或字符，價格低廉；字符式可以顯示數(shù)字和字符，驅(qū)動方便，但無法顯示漢字。點陣式可以顯示漢字，但價格較高。漢字液晶顯示器又分為帶字庫和不帶字庫的兩種。字符型液晶顯示器（LCD1602）是典型的代表，字符型液晶顯示器是一種用5×7點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個字、2行16個字、2行20個字等，最常用的為2行16個字，RT1602C液晶模塊就屬于此類型。3.2.2LCD1602液晶引腳介紹顯示容量：16×2個字符；工作電流2.0mA(5.0V)；字符尺寸：2.95×4.35mm。RT-1602C采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，各引腳情況如下：第1腳：VSS為電源地；第2腳：VDD為+5V電源；第3腳：VL為液晶顯示對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時，會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為數(shù)據(jù)/命令選擇端，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇命令寄存器。[RS：RegisterSelection]第5腳：，讀寫操作選擇（1－讀，0－寫）。RS寄存器及操作00指令寄存器寫入01忙信號和地址計數(shù)器讀出10數(shù)據(jù)寄存器寫入11數(shù)據(jù)寄存器讀出第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時（負(fù)跳變），液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7，為8位雙向數(shù)據(jù)總線，與單片機的數(shù)據(jù)總線相連，三態(tài)。第15腳：BLA，背光電源，通常為＋5V，并聯(lián)一個電位器，調(diào)節(jié)背光亮度。第16腳：BLK，背光電源地。3.2.3LCD1602液晶外圍接口電路LCD1602與單片機接口的具體連接方式，LCD1602液晶連接插槽位JP4。在使用液晶時，在第三引腳連接了一個10K的電位器用來調(diào)整對比度，若程序運行后液晶無顯示，則可調(diào)整此電位器。LCD1602與單片機接口3.3串口通信串口通訊概述(1)串行通信是一種能把二進制數(shù)據(jù)按位（逐位）進行傳送的一種通信方式。計算機與外界的通信有兩種基本方式：并行通信和串行通信。并行數(shù)據(jù)傳送串行數(shù)據(jù)傳送原理各位數(shù)據(jù)同時傳送數(shù)據(jù)按位順序傳送優(yōu)點傳送速度快、效率高最少需要一對傳輸線即可完成：成本低缺點數(shù)據(jù)位數(shù)→傳輸線根數(shù)：成本高速度慢，成本低應(yīng)用傳送距離<30米，用于近距離或內(nèi)部幾米～幾千公里，用于計算機與外設(shè)之間(2)串行通信按信息的格式又可分為異步通信和同步通信兩種方式。在異步通信中，每一個字符要用起始位和停止位作為字符開始和結(jié)束的標(biāo)志，它是以字符為單位一個個地發(fā)送和接收。串行異步通信方式的特點是：數(shù)據(jù)在線路上傳送時是以一個字符（字節(jié)）為單位，未傳送時線路處于空閑狀態(tài)，空閑線路約定為高電平“1”。傳送一個字符又稱為一幀信息，傳送一幀信息時，每一個字符前加一個低電平的起始位，然后是數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)位可以是5~8位，低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)位后可以帶（也可以不帶）一個奇偶校驗位，最后是停止位，停止位用高電平表示，它可以是1位、1位半或2位（通常采用1位）(3)串行口工作方式：方式0：移位寄存器方式方式0為移位寄存器輸入/輸出方式，用于擴展并行I/O接口。該方式并不用于兩個單片機之間的異步串行通信，而是用于串行口外接移位寄存器，擴展并行I/O口。在方式0時，8位數(shù)據(jù)為一幀，無起始位和停止位，先發(fā)送或接收最低位。波特率固定為fosc/12。發(fā)送過程：當(dāng)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF時，串行口將8位數(shù)據(jù)以fosc/12的波特率由RXD引腳輸出，同時由TXD引腳輸出同步脈沖。當(dāng)字符發(fā)送完成時，置TI=1。接收過程：除控制字置方式0外，還應(yīng)置REN=1，且清RI=0，接收器啟動后，RXD為數(shù)據(jù)輸入端，TXD為同步脈沖輸出端。接收器以fosc/12的波特率采樣RXD引腳輸入的數(shù)據(jù)。當(dāng)接收完8位數(shù)據(jù)時，由硬件置RI＝1。方式1：8位數(shù)據(jù)異步通訊方式設(shè)定為10位異步通信方式：1個起始位(“0”)，8位數(shù)據(jù)位，1個停止位(“1波特率：用T1作為波特率發(fā)生器發(fā)送：在TI＝0時，當(dāng)把數(shù)據(jù)寫入SBUF后，即可啟動發(fā)送，串行口內(nèi)自動把發(fā)送緩沖器中的數(shù)據(jù)送入發(fā)送移位寄存器。發(fā)送移位寄存器先發(fā)一位起始位，接著按先低位后高位，再發(fā)停止位，從而完成一幀的發(fā)送。串行數(shù)據(jù)均由TXT端輸出，TI在發(fā)送停止位時，由硬件置TI=1。接收：在RI＝0和REN＝1的條件下。在接收到第9數(shù)據(jù)位（即停止位）時，接收電路必須滿足以下兩個條件：RI＝0且SM2＝0；接收到的停止位為“1”才能把接收到的8位字符存入“SBUF（接收）”中，把停止位送入RB8中，使RI＝1并發(fā)出串行口中斷請求（若中斷開放）。若上述條件不滿足，則這次收到的數(shù)據(jù)就被舍去，不裝入“SBUF（接收）”中，這是不能允許的，因為這意味著丟失了一組接收數(shù)據(jù)。方式2和方式3都是11為異步收發(fā)。兩者的差異僅在于通信波特率有所不同：方式2的波特率由fosc經(jīng)過32或64分頻后提供；方式3的波特率由定時器T1（或T2）的溢出率經(jīng)32分頻后提供。方式2和方式3的發(fā)送過程類似于方式1，所不同的是方式2和方式3有9位有效數(shù)據(jù)位。發(fā)送時，CPU除要把發(fā)送字符裝入“SBUF（發(fā)送）”外，還要把第9位數(shù)據(jù)位預(yù)先裝入SCON的TB8中。第9數(shù)據(jù)位可由用戶安排，可以是奇偶校驗位，也可以是其它控制位。第9數(shù)據(jù)位的值裝入TB8后，便可用一條以SBUF為目的的傳送指令把發(fā)送數(shù)據(jù)裝入SBUF來啟動發(fā)送過程。一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完后，TI＝1，CPU便可通過查詢TI來以同樣方法發(fā)送下一個字符幀。方式2和方式3的接收過程也和方式1類似。所不同的是：方式1時RB8中存放的是停止位，方式2和方式3時RB8中存放的是第9數(shù)據(jù)位。因此，方式2和方式3時必須滿足接收有效字符的條件變?yōu)椋篟I＝0且SM2＝0或收到的第9數(shù)據(jù)位為“1”，只有上述兩個條件同時滿足，接收到的字符才能送入SBUF，第9數(shù)據(jù)位才能裝入RB8中，并使RI＝1；否則，這次收到的數(shù)據(jù)無效，RI也不置位。四種工作方式的波特率比較：方式波特率傳送位數(shù)發(fā)送端接收端用途01/12Fosc(固定不變)8（數(shù)據(jù)）RXDRXR接移位寄存器，擴充并口12SMOD/32T1溢出率10（起始位、8位數(shù)據(jù)位、停止位）TXDRXR單機通信22SMOD/64T1fosc11（第9位為1：地址；為0：數(shù)據(jù)）TXDRXR多機通信32SMOD/32T1溢出率11位（同方式2）TXDRXR多機通信MAX232接口電路MAX232是一款可以實現(xiàn)EIA-232接口的低功耗電平轉(zhuǎn)換芯片，低功耗、單電源雙路RS-232發(fā)送／接收器，可以完成TTL和RS-232串行雙向電平的轉(zhuǎn)換。通過MAX232的TTL和RS-232輸入／輸出口，可以自動調(diào)節(jié)TTL和RS-232串行通信信號的電平匹配。數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到250kbps。MAX232串行接口電路軟件設(shè)計4.1程序整體流程圖綜合程序流程圖：開始P3.2=0P3.3=0P3.4=0P3.5=0流水燈顯示數(shù)碼顯示器顯示LCD液晶顯示P3.2=1按鍵復(fù)位，等待下一次開始4.2程序清單(1)流水燈程序：#include<reg51.h>//51單片機頭文件#include<intrins.h>#defineuintunsignedint//定義無符號整形變量#defineucharunsignedchar//定義無符號字符型變量uchartemp;voiddelay(uint);//延時函數(shù)聲明intnum;//定義整型變量voidmain()//主函數(shù)聲明{while(1){ temp=0xfe; for(num=0;num<7;num++)//for語句實現(xiàn)L0-L7的循環(huán) { P2=temp; delay(100); temp=_crol_(temp,1);//左移賦給temp P2=0xff;//P1口各位均為１ delay(100); } temp=0x7f; for(num=0;num<7;num++)//for語句實現(xiàn)L7-L0的循環(huán) { P2=temp; delay(100); temp=_cror_(temp,1); P2=0xff; delay(100); } }}(2)數(shù)碼顯示器程序：#include<reg51.h>unsignedcharcount=0;//定義中斷次數(shù)計數(shù)器unsignedcharsecond=0;//定義秒計數(shù)器unsignedcharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};timer0()interrupt1 {//定義秒計數(shù)器 TH0=0x3c;//初值重裝載 TL0=0xb0; count++;//中斷次數(shù)增1 if(count==20){//若中斷20次，相當(dāng)于1秒 count=0;//中斷次數(shù)清零 second++;//秒計數(shù)器清0 } if(second==60)second=0;//若秒計數(shù)器＝60，清零 P0=table[second/10];//P0口輸出顯示 P0=table[second%10];//P0口輸出顯示 } voidshumaxianshi(){TMOD=0x01;//定義T0定時方式1 TH0=0x3c;//50ms溢出初值 TL0=0xb0; P0=table[second/10];//P0口輸出顯示 P0=table[second%10];//P0口輸出顯示 TR0=1;//啟動定時器 ET0=1;//打開定時器0中斷 EA=1;//打開總中斷 while(1){} }(3)LCD液晶顯示器程序：#include<reg51.h>sbitP16=P1^6;sbitP15=P1^5;sbitP17=P1^7;sbitP27=P2^7;sbitP26=P2^6;sbitP25=P2^5;unsignedcharLCD_Status;voiddelay(unsignedintcount){unsignedchari;while(count--)for(i=0;i<120;i++);}unsignedcharBusy_Check()//檢查忙函數(shù){P16=0; P17=1;P15=0;P27=0;P26=1;P25=0;P15=1;delay(2);LCD_Status=P0;delay(2);P27=0;P26=0;P25=0;returnLCD_Status;}voidwcmd(unsignedcharcmd) { //&0x80取出最高位D7,見命令9(讀忙標(biāo)志BF及光標(biāo)地址AC命令格式)while((Busy_Check()&0x80)==0x80);P16=0;P17=0;P15=0; P27=0;P26=1;P25=0;P15=1; P0=cmd; delay(2);P27=0;P26=0;P25=0; }voidwdat(unsignedchardat)//寫數(shù)據(jù)函數(shù)，RS=1;RW=0{while((Busy_Check()&0x80)==0x80); //寫數(shù)據(jù)前先檢查設(shè)備是否忙P16=1;P17=0;P15=0;P27=0;P26=1;P25=0;P15=1;P0=dat; delay(2); P27=0;P26=0;P25=0; }voidinit() //初始化函數(shù)，主要寫命令{wcmd(0x38); //38H=00111000,使用8位，用5×7字型delay(20); //改為0x3c=00111100,就用5×10字型wcmd(0x01); //改為0x3c=00111100,就用5×10字型delay(20);wcmd(0x06); //06H=00000110,字符不動，光標(biāo)自動右移一格delay(20);wcmd(0x0e); //0eH=00001110,開顯示，有光標(biāo)，字符不閃動delay(20);}voidlcd() //主函數(shù){unsignedcharx=245;init(); //0x80,見命令8wcmd(0x80); //寫入顯示緩沖區(qū)起始地址為第一行第一列wdat('H'); //第一行第一列顯示字符”H”wdat('E'); //第一行第二列顯示字符”E”wdat('L'); //第一行第三列顯示字符”L”wdat('L');//第一行第四列顯示字符”L”wdat('O'); //第一行第五列顯示字符”O(jiān)”wcmd(0x80+0x45); //寫入顯示緩沖區(qū)起始地址為第二行第六列wdat('B'); //第二行第六列顯示字符”B”wdat('O'); //第二行第七列顯示字符”O(jiān)”wdat('Y'); //第二行第八列顯示字符”Y”while(1);}(4)實現(xiàn)三種功能的綜合程序：#include<reg51.h>#include<intrins.h>unsignedcharcount=0;unsignedcharsecond=0;unsignedcharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};unsignedintnumber;unsignedinttemp;unsignedintnum;sbitP16=P1^6;sbitP15=P1^5;sbitP17=P1^7;sbitP27=P2^7;sbitP26=P2^6;sbitP25=P2^5;sbitP3_2=P3^2;sbitP3_3=P3^3;sbitP3_4=P3^4;sbitP3_5=P3^5;sbitRS=P2^0;sbitRW=P2^1;sbitE=P2^2;unsignedcharLCD_Status;timer0()interrupt1 { //數(shù)碼管顯示模塊 TH0=0x3c; TL0=0xb0; count++; if(count==20){ count=0; second++; } if(second==60)second=0; P0=table[second%10]; if(P25=0,P26=0,P27=0) return; P25=1;P26=0;P27=0; P0=table[second/10]; return; } shumaxianshi(){TMOD=0x01; TH0=0x3c; TL0=0xb0; P0=table[second%10]; P0=table[second/10]; TR0=1; ET0=1; EA=1; while(1){} }voiddelay(unsignedchartime) //流水燈模塊{unsignedcharj=500;for(;time>0;time--)for(j=500;j>0;j--);}voidled(){while(1){ temp=0xfe; for(num=0;num<7;num++) { P2=temp; delay(100); temp=_crol_(temp,1); P2=0xff; delay(100); } temp=0x7f; for(num=0;num<7;num++) { P2=temp; delay(100); temp=_cror_(temp,1); P2=0xff; delay(100); } }}unsignedcharBusy_Check() //LCD模塊{P16=0; P17=1;P15=0;P27=0;P26=1;P25=0;P15=1;delay(2);LCD_Status=P0;delay(2);P27=0;P26=0;P25=0;returnLCD_Status;}voidwcmd(unsignedcharcmd) { while((Busy_Check()&0x80)==0x80);P16=0;P17=0;P15=0; P27=0;P26=1;P25=0;P15=1; P0=cmd; delay(2);P27=0;P26=0;P25=0; }voidwdat(unsignedchardat){while((Busy_Check()&0x80)==0x80); P16=1;P17=0;P15=0;P27=0;P26=1;P25=0;P15=1;P0=dat; delay(2); P27=0;P26=0;P25=0; }voidinit() {wcmd(0x38); delay(20); wcmd(0x01); delay(20);wcmd(0x06); delay(20);wcmd(0x0e); delay(20);}voidlcd() {unsignedcharx=245;init(); wcmd(0x80); wdat('H'); wdat('E'); wdat('L'); wdat('L');wdat('O'); wcmd(0x80+0x45); wdat('B'); wdat('O'); wdat('Y'); while(1);}voidmain(){ if(P3_2==0) while(1){if(P3_2==0)led();delay(100);shumaxianshi();delay(100);lcd();delay(100);}if(P3_2==1)while(1){if(P3_3==0)led();if(P3_4==0)shumaxianshi();if(P3_5==0)lcd();}}調(diào)試及故障分析5.1焊接準(zhǔn)備階段元器件測試、電路原理圖故障分析(1)焊接準(zhǔn)備階段，對排阻的認(rèn)識與檢測：要找出公共端，排電阻也叫集成電阻，其外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖：圖中BX表示產(chǎn)品型號，10表示有效數(shù)字，3表示有效數(shù)字后邊加“0”的個數(shù)，103即10000Ω（10K）。半字線“--”后面的9表示此電阻有9個引腳，其中的一個引腳是公共引腳，一般都在兩邊，用色點標(biāo)志。A512是51*100=5100歐=5.1K；排電阻的誤差表示方法:L±0.01%；B±0.1%；F±1%；G±2%；J±5%；K±10%；M±20%注意：焊接排電阻的時候，一定要注意公共端的方向。(2)電容的認(rèn)識與檢測：電容在電路中一般用”C”加數(shù)字表示（如C13表示編號13的電容）。電容是有兩片金屬膜緊靠中間用的絕緣材料隔開面組成的元件，電容特性主要是隔直流通交流。，電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小，電容對交流信號的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號的頻率和電容量有關(guān)。如果標(biāo)值473，即為47×1000pF=0.047uF。(后面的4、3,都表示10的多少次方)。又如：332=33×100pF=3300pF;102=10×102pF=1000pF;224=22×104pF=0.22uF。在各種電子設(shè)備中，調(diào)諧、耦合、濾波、去耦、隔斷直流電、旁路交流電等，都需要用到電容器。電容器通常又叫做電容。電容的種類也很多，常見的電容有以下幾種：電解電容、貼片電容、鋁電解電容器、電力電容器、薄膜電容器等。這些電容的外表皮上都標(biāo)有其容值，而正負(fù)極一般是長引腳的是正極，短引腳的是負(fù)極，其他類型的電容正負(fù)極，一般會標(biāo)在引腳附近。(3)電阻的測試：色環(huán)電阻的識別方法不是隨便規(guī)定的，這個方法是科學(xué)的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。色環(huán)表示實際上是數(shù)學(xué)方法的演繹和變通；它和10的整數(shù)冪、乘方的指數(shù)具有密切的邏輯關(guān)系；它是國際上通用的科學(xué)計數(shù)法的“色彩化”。這個方法既是十分美妙，又是十分巧妙?。?）顏色和數(shù)字的對應(yīng)關(guān)系：顏色和數(shù)字之間的對應(yīng)關(guān)系是國際上公認(rèn)的識別方法，記住它對進一步學(xué)習(xí)很有幫助。顏色棕紅橙黃綠籃紫灰白黑顏色棕紅橙黃綠籃紫灰白黑數(shù)字1234567890所謂“四色環(huán)電阻”就是指用四條色環(huán)表示阻值得電阻。從左向右數(shù)，第一、第二環(huán)表示兩位有效數(shù)字，第三環(huán)表示數(shù)字后面添加“0”的個數(shù)。所謂“從左到右”四環(huán)電阻的偏差環(huán)一般是金或銀，一般不會識別錯誤，而五環(huán)電阻則不然，其偏差還有與第一環(huán)(有效數(shù)字環(huán))相同的顏色，如果讀反，識讀結(jié)果將完全錯誤。五環(huán)電阻阻制表示方法：第一、二、三為有效數(shù)字，第四環(huán)為倍數(shù)，第五環(huán)為誤差(依顏色)例如：紅棕紅棕棕阻值為212×101Ω=2.12KΩ±1％顏色和數(shù)字的對應(yīng)關(guān)系：首先我們向你介紹顏色和阿拉伯?dāng)?shù)字之間的對應(yīng)關(guān)系，這種規(guī)定是國際上公認(rèn)的識別方法，記住它對我們進一步學(xué)習(xí)很有幫助。五色環(huán)對應(yīng)的數(shù)值顏色數(shù)字顏色數(shù)字棕1藍6紅2紫7橙3灰8黃4白9綠5黑0建議分兩段背誦，容易記憶：棕紅橙黃綠蘭紫灰白黑金色代表誤差±5％，銀色代表誤差±10％(4)電路原理圖故障分析：在Protues軟件仿真時，電路容易出錯的地方是晶振電路、串行口電路、電源電路和51單片機兩邊的底座都不用畫，只需要將其余的元器件畫上即可；此外是上拉電阻的選用，要仔細(xì)地對準(zhǔn)原理圖上的符號，以免選錯；還有是各引腳的符號容易出錯，由于引腳較多，一定要仔細(xì)辨認(rèn)，避免出錯。5.2電路焊接過程中的故障分析一般在焊接過程中，出錯的幾率較小，只要將各元器件的正負(fù)極辨認(rèn)好即可，而元器件的排布就只需按照電路板上安裝就好。接著就說明幾點容易出錯的地方:(1)各元器件焊接的先后順序，由于電阻較多，就先焊接電阻，而電阻中要先從個數(shù)較少的焊起，依次由少到多的進行焊接，這樣不容易出錯。(2)其次，是焊接電容和二極管，電容和二極管要辨認(rèn)出正負(fù)極，一般是長引腳是正極，短引腳是負(fù)極，安排進行焊接即可。(3)按鍵焊接時，特別要注意，在同個側(cè)面的兩個引腳是一對，按照上面一對下面一對進行焊接，不要焊成了左右排布。(4)最后是LED數(shù)碼管和LCD顯示器的焊接，先要焊接底座，焊接好之后，將顯示器插入即可，而晶振與電源電路都按照電路板插入即可。(5)此外就是USB電路那一條線要割斷，以免線路短路。5.3程序編寫過程中的故障分析(1)在編寫流水燈程序時，要注意是從L0-L7，再由L7-L0循環(huán)流動，對于字符段碼的算法要注意些，其次是延時函數(shù)要設(shè)置適當(dāng)。以免流水燈閃亮過快。(2)在編寫數(shù)碼管顯示時，兩個7段顯示的數(shù)碼管現(xiàn)實的數(shù)字一樣，而不是每個固定的一段時間，個位自動加1,各位每逢9時，在下一時刻各位清0，十位加1,出現(xiàn)此情況的原因是由于譯碼器是由P2.5、P2.6和P2.7進行選通的，而兩個鎖存器的LE分別是由譯碼器選通的引腳Y0和Y1進行控制鎖存器中的8路D觸發(fā)器的時鐘控制引腳。由于在p2.5=0,p2.6=0,p2.7=0的情況下，選通的是Y0,接的是個位，p2.5=0-1,p2.6=0,p2.7=0選通的是Y1，接的是十位，只要將十位與個位的選通分離開即可，由second/10和second%10進行判別。此外還有就是十位與個位顯示的問題，十位變個位，個位變十位，這是由于在書寫程序時將second/10和second%10順序?qū)懛蠢?，將其調(diào)整一下即可。(3)在編寫LCD液晶顯示程序時，