含上位機傳輸的LED顯示屏設計方案與實現

含上位機傳輸的LED顯示屏設計與實現摘要本設計是一個含有PC機為上位機的16×16點陣LED電子顯示屏的設計。LED以其組裝方式靈活、顯示穩(wěn)定、功耗低、壽命長、成本低廉等特點在車站、證券所、運動場館、交通干道及各種場合的信息發(fā)布，公益宣傳等得到廣泛的應用.此設計是用美國ATMEL公司生產的40腳的單片機AT89S51為核心，介紹了它的自身特點以及相比其他單片機的優(yōu)勢所在，還有闡述了控制系統(tǒng)的LED點陣電子顯示屏的動態(tài)掃描設計和硬件、軟件開發(fā)原理流程。主要實現方式是，通過該芯片控制一個行驅動器74HC154和兩個列驅動器74HC595來驅動顯示屏顯示。該電子顯示屏可以顯示各種文字或單色圖像，LED顯示屏采用4塊8×8點陣LED顯示模塊，來組成16×16點陣顯示模式全屏能顯示1個漢字,全屏可顯示一個漢字。顯示采用動態(tài)掃描顯示,使得圖形或文字能夠實現靜止、移入移出等多種顯示方式。并通過上位機PC機,來傳輸文字的錄入，使其更加靈活可控和可再利用等功能。文中詳細介紹了LED點陣顯示的硬件設計思路、硬件電路各個部分的功能及原理、相應軟件的程序設計，以及使用說明等。單片機控制系統(tǒng)程序采用單片機C語言進行編輯，通過編程控制各顯示點對應LED陽極和陰極端的電平變換，就可以有效的控制各顯示點的亮滅。所顯示字符的點陣數據可以自行編寫，也可從標準字庫中提取。然后通過PC機軟件VC++和與單片機之間的協議RS-232進行通信.經實踐證明，該系統(tǒng)顯示誤差小，性能穩(wěn)定，結構合理，擴展能力強.關鍵詞LED顯示屏；AT89S51單片機；RS-232通信協議；點陣屏漢字顯示AbstractThisdesignisoneincludesPCmachineforthesuperiormachine16×16thelatticeLEDelectrondisplaymonitor'sdesign。LEDisnimblebyitsassemblyway,thedemonstrationisstable,thepowerlossislow，thelifeislong,thecostinexpensiveandsooncharacteristicsinthestation，thenegotiablesecurities，themovementfacility，thetransportationyangormaleprincipleandeachkindofsituation’sinformationissued,thepublicwelfarepropagandaandsoonobtainsthewidespreadapplication。Thisdesignis40foot’smonolithicintegratedcircuitAT89S51whichproduceswithAmericanATMELCorporationisacore,introduceditsowncharacteristicaswellascomparesothermonolithicintegratedcircuit’ssuperioritytobe,butalsohadelaboratedcontrolsystem’sLEDlatticeelectrondisplaymonitor'sdynamicscanningdesignandthehardware,thesoftwaredevelopmentprincipleflow。Mainlyrealizesthewayis,controlsgooddriver74HC154andtworowdriver74HC595throughthischipactuatesthedisplaymonitordemonstration。Thiselectronicdisplaymonitormaydemonstratethateachkindoflanguageorthemonochromepicture,theLEDdisplaymonitoruses48×8latticeLEDdisplaymodule，composes16×16thelatticedisplaymodeentirescreentobeabletodemonstratethat1Chinesecharacter，theentirescreenmaydemonstrateaChinesecharacter.Thedemonstrationusesthedynamicscanningtodemonstratethatcausesthegraphorthewritingcanrealizestatic，movesintheemigrationandsoonmanykindsofdisplaymodes.AndthroughsuperiormachinePCmachine,transmitsthewritinginput，causesitmorenimblecontrollableandmayuseandsoonfunctionsagain。InthearticleintroducedtheLEDlatticedemonstrationhardwaredesignmentality,hardwarecircuiteachpartoffunctionsandtheprinciple,thecorrespondingsoftware’sprogrammingindetail，aswellasoperatinginstructionsandsoon.ThemonolithicintegratedcircuitcontrolsystemprocedureusesthemonolithicintegratedcircuitClanguagetocarryontheedition，controlseachdemonstrationpointcorrespondenceLEDanodeandthecloudyviolentleveltransformationthroughtheprogramming，mayeffectivecontroleachdemonstrationextinguishbrightly.Demonstratedthatthecharacterthelatticedatamaycompilevoluntarily，mayalsowithdrawfromthestandardfonts.ThensoftwareVC++andcarriesonthecorrespondencethroughPCmachinewithmonolithicintegratedcircuit’sbetweenagreementRS-232。Provedafterthepracticethatthissystemdisplayerrorissmall,thestableproperty，thestructureisreasonable，expansionability.KeywordLEDDisplayMonitor；AT89S51MonolithicIntegratedCircuit；RS—232CommunicationProtocol；LatticescreenChineseCharacterDemonstration目錄TOC\o"1-3”\f\h\zHYPERLINK\l”_Toc231304479”摘要 I_Toc231304481"第1章緒論 11。1LED顯示屏研究的背景及意義 11.2LED顯示屏發(fā)展現狀與發(fā)展趨勢 11。2。1我國LED顯示屏發(fā)展現狀 1HYPERLINK\l”_Toc231304485"1.2.2我國LED顯示屏發(fā)展趨勢 21.3MCS-51系列單片機簡介 21.3.2MCS—51系列單片機及其特點 3HYPERLINK\l”_Toc231304489”1。4論文主要內容 3HYPERLINK\l”_Toc231304490”1。4.1功能要求 3HYPERLINK\l”_Toc231304491"1。4。2針對設計題目的特點,本人對論文的內容和結構將做如下安排： 3_Toc231304493”2.1硬件系統(tǒng)方案 5HYPERLINK\l”_Toc231304494”2.1。1點陣顯示屏的串行掃描與動態(tài)掃描 5HYPERLINK\l”_Toc231304495”2.1。2單機工作與上位機控制顯示屏 62.1。4PC上位機通信系統(tǒng)電路 62.1。5點陣驅動與控制電路 7HYPERLINK\l”_Toc231304499"2.2軟件設計方案 7HYPERLINK\l”_Toc231304500”2。2.1動態(tài)掃描顯示驅動程序 82。2.2基于RS-232協議的通信軟件設計 8HYPERLINK\l”_Toc231304502”第3章系統(tǒng)硬件設計 93.1硬件整體設計概述及功能分析 93。2硬件系統(tǒng)具體組成 103。2.2LED點陣塊 123。2.3移位寄存器74HC595 13HYPERLINK\l”_Toc231304508"3.2。474LS154以及驅動電路 143.2.5外擴程序存儲器 163.2.6通信模塊設計 16_Toc231304512"4。1程序設計概述 184。2.1LED屏動態(tài)掃描顯示方式 194。2.2顯示程序設計 204.3上位機軟件設計 22_Toc231304520”5。2軟件測試 245.3測試結果 24HYPERLINK\l”_Toc231304522”結論 25HYPERLINK\l”_Toc231304523”致謝 26附錄A 28HYPERLINK\l”_Toc231304526”附錄B 38附錄C 39第1章緒論1.1LED顯示屏研究的背景及意義在全球化金融危機下，各國都在探索如何從危機中迅速崛起以及國家今后的發(fā)展方向。因此，能源成為了國家發(fā)展的根本之源，也成為了困擾各國持續(xù)發(fā)展的重點問題之一。何能持續(xù)發(fā)展？何能節(jié)能減排？諸多的例如新能源、環(huán)保、可回收再利用等問題與技術應運而生,這種時髦的思想也管注入了各個領域與行業(yè).這其中就包括了LED顯示屏的應用。LED顯示屏是八十年代后期在全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體，它利用發(fā)光二極管構成的點陣模塊或像素單元組成在面積顯示屏幕，以節(jié)能、可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應能力強、價格性能比高、環(huán)保、可回收利用等特點，在短短的十來年中，迅速成長為平板顯示的主流產品，在信息顯示領域得到了廣泛的應用,主要包括：證券交易、金融信息顯示；機場航班動態(tài)信息顯示；港口、車站旅客引導信息顯示;體育場館信息顯示；道路交通信息顯示；調度指揮中心信息顯示；郵政、電信、商場購物中心等服務領域的業(yè)務宣傳及信息顯示；廣告媒體新產品等。1.2LED顯示屏發(fā)展現狀與發(fā)展趨勢1。2。1我國LED顯示屏發(fā)展現狀我國的LED顯示屏產業(yè)經過幾年的發(fā)展，基本形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。據不完全統(tǒng)計,至1998年底，年度銷售總額在1000萬元以上的企業(yè)有20多家，其銷售總額達6億元左右，占行業(yè)市場總額的85%以上。在國內市場上，國產LED顯示屏的市場占有率近100％。隨著產品技術推陳出新,90年代初我國即具備了成熟的16級灰度256色視頻控制技術及無線遙控等國先進水平技術，近年在全彩色LED顯示屏、256級灰度視頻控制技術、集群無經線控制、多級群控技術等方面均有國內先進、達到國際水平的技術和產品出現;LED顯示屏控制專用大規(guī)模集成電路也已由國內企業(yè)開發(fā)生產并得到應用。并培養(yǎng)形成了一批LED顯示屏科技隊伍，在全國LED顯示屏行業(yè)的從業(yè)人數6000人中，科技人員有2800多人，將近50％。LED顯示屏產業(yè)正成為我國電子信息產業(yè)的重要組成部分，也是平板顯示領域唯一立足國內形成的民族高科技產業(yè)。1。2.2我國LED顯示屏發(fā)展趨勢隨著今年的藍綠等LED顯示屏的發(fā)展和技術的更新，成本逐年降低,LED顯示屏已經可以具備成熟的商業(yè)化條件，全彩色LED顯示屏將是LED顯示屏的重要發(fā)展方向。由于全彩色顯示屏價格性能比的優(yōu)勢，全彩色LED顯示屏在戶外廣告媒體中會越來越多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燈飾。同時，材料、技術的成熟及市場價格的基本均衡之后，LED顯示屏的標準化和規(guī)范化將成為LED顯示屏發(fā)展的一個新趨勢。我相信隨著信息化社會的形成,LED顯示屏民間的應用前景更為廣闊。1。3MCS-51系列單片機簡介1.3。1單片機的發(fā)展歷史簡介第1階段(1971年—1978年)，以MCS-48系列為代表，稱4位單片機。在片內：CPU有4位或8位;ROM有1KB或2KB；RAM有64B或128B；只有并行接口，無串行接口；只有1個8位的定時/計時器;中斷源只有2個。在片外：尋址范圍只有4KB；芯片引腳有40個。第2階段（1978年—1983年),以MCS-51系列為代表，稱8位單片機。在片內：CPU有8位;ROM有4KB或8KB；RAM有128B或256B;有串/并行接口；有2個或3個16位的定時/計時器；中斷源有5至7個.在片外:尋址范圍有64KB；芯片引腳有40個。第3階段（1983年以后），以MCS—96系列為代表,稱16位單片機。在片內:CPU有16位；ROM有8KB；RAM有232B;有串/并行接口；有4個16位的定時/計時器;中斷源有8個；增加了D/A和A/D轉換電路。在片外：尋址范圍有64KB；芯片引腳有48個或68個。以上MCS—51系列以其優(yōu)良的性價比，在我國得到了廣泛的應用。1.3。2MCS-51系列單片機及其特點(1)可靠性高：因為芯片是按工業(yè)測控環(huán)境要求設計的,故抗干擾的能力優(yōu)于PC機。系統(tǒng)軟件（如：程序指令，常數,表格）固化在ROM中,不易受病毒破壞。許多信號的通道均在一個芯片內，故運作時系統(tǒng)穩(wěn)定可靠.（2）便于擴展：片內具有計算機正常運行所必需的部件，片外有很多供擴展用的（總線,并行和串行的輸入/輸出)管腳，很容易組成一定規(guī)模的計算機應用系統(tǒng).（3）控制功能強:具有豐富的控制指令：如：條件分支轉移指令，I/O口的邏輯操作指令，位處理指令。（4）實用性好:體積小，功耗低，價格便宜，易于產品化。1。4論文主要內容1。4.1功能要求設計一個室內用16×16的點陣LED圖文顯示屏，要求在目測條件下LED顯示屏各點亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應穩(wěn)定、清晰無串擾。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。1.4。2針對設計題目的特點，本人對論文的內容和結構將做如下安排：（1)初步方案的建立和選擇根據搜集題目的相關資料，并參照目前通用的設計思想和方法制定幾套設計方案進行分析對比。最終選定了以單片機為核心控制器件，譯碼電路和驅動電路、顯示屏、上位機控制電路的設計方案.（2）方案實現以設計方案為指導思想選擇相應合適的器件，器件主要以功能和電氣特性兩方面來選擇。經過對比選擇選定AT89S51單片機為核心控制器件，由數據移位寄存器74HC595作為數據傳輸和鎖存器為譯碼電路器件，三極管9012和74LS154為驅動電路器件，采用RS323通信協議和數據存儲器與上位機PC傳輸。論文列出了詳細的器件參數和在系統(tǒng)中的連接使用方法。（3)軟件編寫根據硬件特點和設計要求,軟件選用C語言編寫。程序按功能分為靜態(tài)顯示、動態(tài)顯示、上位機通信傳輸等幾個功能上相對獨立的模塊.然后按照所劃分的模塊逐個編寫和調試，最后將獨立的模塊整合起來。（4）驗證與測試調試分為硬件調試、軟件調試和系統(tǒng)集合調試三步來進行.在硬件調試中發(fā)現有單片機端口驅動工作不穩(wěn)定、顯示電路下拉電阻電壓值不夠等問題。在軟件調試中出現程序整合鏈接不協調等問題.通過分析，查找出了問題原因并設法將其解決。（5）結論設計完成后對設計中所遇到的問題、經驗教訓、以及自己的想法進行總結第2章方案論證與選擇2。1硬件系統(tǒng)方案硬件電路大致上可分成單片機系統(tǒng)及外圍電路、上位機通信電路、列驅動電路和行驅動電路4部分.2.1.1點陣顯示屏的串行掃描與動態(tài)掃描方案一：串行方式顯示。這種方式可同時顯示4個16×L6點陣漢字或8個16×8點陣的漢字、字符或數字。點陣顯示屏每個單元由16個8×8點陣LED顯示模塊、行信號選擇譯碼器74HC138、驅動器74HC245、數據移位寄存器74HC595和行驅動器組成，如圖1所示。單元顯示屏可以接收控制器（主控制電路板）或上一級顯示單元模塊傳輸下來的數據信息和命令信息，并可將這些數據信息和命令信息不經任何變化地再傳送到下一級顯示模塊單元中，因此顯示屏可擴展至更多的顯示單元，用于顯示更多的內容。如圖2。1所示。單片機單片機驅動器移位寄存器LEDLEDLED譯碼器行驅動器移位寄存器移位寄存器圖2。1串行方式顯示邏輯結構框圖此方案為點陣顯示屏系統(tǒng)中比較常用的，所用器件也比較常用，容易買到。但是它存在一個致命的缺點,就是刷新速度不夠快.如果要驅動64列點陣顯示,通用51單片機會比較吃力，出現比較嚴重的閃爍停滯現象。此外，要實現文字的左右移動和調整移動速度等功能,都會給軟件設計帶來較多困難.方案二：動態(tài)掃描方式顯示.列驅動電路和行驅動電路分別由74HC595移位寄存器和74LS154譯碼器組成。列驅動電路它具備一個8位串入并出的移位寄存器和一個8位輸出鎖存器，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨立的，可以實現在顯示本行各列數據的同時，傳送下一行的列數據，即達到重疊處理的目的。行驅動電路時一條行線上要帶動16列的LED進行顯示,所以要用74LS154譯碼后生成16條行選通信號線。故綜上所述采用此方案.2。1.2單機工作與上位機控制顯示屏方案一：單機工作模式。采用一個單片機控制實現所有功能,其中包括LED點陣顯示屏的刷新顯示、數據傳輸等。只用一個單片機控制點陣顯示屏可以使電路大大減化，軟件設計方面也容易實現。但是，將所有功能集成在一起，一片AT89S52單片機處理能力是不夠的.此時，單片機的CPU內部資源已顯不足，會導致系統(tǒng)功能欠佳，達不到較好的性能。方案二：上位機工作模式.采用上位機單片機工作方式來控制整個系統(tǒng)。其中單片機用于控制LED點陣顯示，另外PC機用于串口與單片機通信等工作，實現可更改顯示數據與圖案的功能。此設計模式是為了擴展顯示屏的更多功能,處理的能力大大提升，并且分工明確，執(zhí)行速度得到大大的提升。所以此次設計采用此方案.2。1.3含上位機的硬件電路設計本系統(tǒng)硬件電路設計的整體框圖如圖2.2所示.單片機單片機列驅動器LED現實點陣行驅動器電源PC上位機RS-232串行通信外圍電路圖2.2電路設計整體結構框圖2。1.4PC上位機通信系統(tǒng)電路AT89S51單片機有一個可編程的串行接口,它是一個全雙工的通信端口，可以同時接受和發(fā)送數據。串行通信接口的優(yōu)點在于使用較少的傳輸線即可完成數據的傳輸.AT89S51的通信端口有一個幾首緩沖式的串行接口，在特殊功能寄存器（SFR）中有一個串行數據緩沖器（SBUF）寄存器，專門工存放發(fā)送和接受的數據。因此欲發(fā)送或者接受數據，僅僅需要對SBUF寄存器進行存取即可。由于是近距離通信故采用RS-232C標準協議，此標準的電器特新定義了邏輯1和邏輯0的最高和最低電壓。邏輯1為-3~-25V，邏輯0為3~25V,而—3～3V之間的任何電壓都處于未定義邏輯狀態(tài)。如果吸納路上沒有信號脈沖,則電壓應維持在高邏輯電平。接收端的0V電壓一般為線路出現中斷或短路的情況。RS-232C標準的信號頻率最高可達到20kHz，最大傳輸距離為30m。2。1.5點陣驅動與控制電路該電路主要將單片機發(fā)送來的輸出點陣數據,通過鎖存器芯片擴展的I0口,來控制LED點陣的16個列線端.本設計中用的是1片鎖存器74LS154來組成16組雙緩沖寄存器，驅動LED點陣的16組行線，用4/16譯碼器74HC595對LED點陣的16行進列數據傳輸。在送每一列的數據到LED點陣前，先把數據分別送到第一級的2個74HC595，然后再給第二級的2個74HC595送一個鎖脈沖，將數據一起送到LED點陣的各列。2.2軟件設計方案顯示屏軟件的主要功能是向屏體提供顯示數據，并產生各種控制信號，使屏幕按設計的要求顯示.根據軟件分層次設計的原理，我們可以把顯示屏的軟件系統(tǒng)分成兩大層：第一層是底層的顯示驅動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應用程序.顯示驅動程序負責向屏體送顯示數據，并負責產生行掃描信號和其他控制信號，配合完成LED顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅動程序由定時器T0中斷程序實現.系統(tǒng)應用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設置（初始化）、顯示效果處理等工作,由主程序來實現。從有利于實現較復雜的算法（顯示效果處理）和有利于程序結構化考慮，以及可讀性和移植性較強的特點，顯示屏程序采用C語言編寫比較合適。2。2.1動態(tài)掃描顯示驅動程序顯示驅動程序在進入中斷后首先要對定時器T0重新賦初值以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定，1/16掃描顯示屏刷新（幀頻)的計算公式如下（2。1)、（2.2）：刷新率（幀頻)=（2.1）溢出率=（2。2）式中為晶振頻率,為定時器T0初值（工作在16位定時器模式)。其次,顯示驅動程序查詢當前點亮的行號，從顯示緩存區(qū)內讀取下一行的顯示數據，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數據時產生的拖尾現象，驅動程序先要關閉顯示屏，即消隱，等顯示數據打入輸出鎖存器并鎖存,然后再輸出新的行號，重新打開顯示［3］。2。2.2基于RS—232協議的通信軟件設計上位機軟件設計，本設計使用的是VC++6。0編程環(huán)境設計的上位機軟件,來實現與單片機的串行通信.建立一名為Commtest的應用程序，接收ActiveX控件.它提供了一系列標準通信命令的使用接口，利用它可以建立與串口的連接，并可以通過串口連接到其他通信設備，發(fā)出命令,交換數據以及見識和相應串口連接中發(fā)生的事件與錯誤。單片機軟件用串行通信的方式，讀取存儲器中的標志位，進行數據傳輸即可實現與上位機的通信.第3章系統(tǒng)硬件設計3。1硬件整體設計概述及功能分析本設計采用以AT89S51單片機為核心芯片的電路來實現，主要由AT89S51、時鐘電路、復位電路、列數據傳輸驅動電路(74HC595）、行掃描驅動電路(74LS154）、16×16LED點陣，上位機通信電路6部分組成,以AT89S51為控制核心。其中，AT89S51單片機是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含4KBYTESISP（IN-SYSTEMPROGRAMMABLE）的可反復擦寫1000次的FLASH只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內集成了通用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。時鐘電路由AT89S51的18，19腳的時鐘端（XTALL及XTAL2)以及12MHZ晶振X1、電容C2,C3組成，采用片內振蕩方式。復位電路采用簡易的上電復位電路,主要由電阻R1,R2,電容C1,開關K1組成,分別接至AT89C51的RST復位輸入端。帶鎖存輸出的8位移位寄存器74HC595，作為LED的列線驅動輸入，四六譯碼器74LS154，作為LED行線的譯碼選擇，三極管9012,連接四六譯碼器的十六個輸出端，作為開關使用，驅動LED的行線.LED點陣顯示屏采用16×16共256個象素的點陣，通過萬用表檢測發(fā)光二極管的方法測試判斷出該點陣的引腳分布，如圖3.1LED點陣屏管腳圖所示。圖3.1LED點陣屏管腳圖3.2硬件系統(tǒng)具體組成3.2。1主控系統(tǒng)組成MCS-51單片機是美國INTE公司于1980年推出的產品，典型產品有

8031（內部沒有程序存儲器，實際使用方面已經被市場淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630MW，是89C51的5倍,實際使用方面已經被市場淘汰）和8751等通用產品,一直到現在,

MCS-51內核系列兼容的單片機仍是應用的主流產品（比如目前流行的89S51、已經停產的89C51等），各高校及專業(yè)學校的培訓教材仍與MCS—51單片機作為代表進行理論基礎學習。有些文獻甚至也將8051泛指MCS-51系列單片機,8051是早期的最典型的代表作，由于MCS-51單片機影響極深遠，許多公司都推出了兼容系列單片機，就是說MCS-51內核實際上已經成為一個8位單片機的標準。其他的公司的51單片機產品都是和MCS—51內核兼容的產品而以。同樣的一段程序，在各個單片機廠家的硬件上運行的結果都是一樣的,如ATMEL的89C51（已經停產)、89S51，

PHILIPS（菲利浦）,和WINBOND（華邦）等，我們常說的已經停產的89C51指的是ATMEL公司的

AT89C51單片機，同時是在原基礎上增強了許多特性，如時鐘，更優(yōu)秀的是由\t”_blank"FLASH（程序存儲器的內容至少可以改寫HYPERLINK”http：///icstock/Detail-1000.html"\o”1000”\t"_blank”1000次)存儲器取帶了原來的ROM（一次性寫入），\o"AT89C51"AT89C51的性能相對于8051已經算是非常優(yōu)越的了。不過在市場化方面，89C51受到了PIC單片機陣營的挑戰(zhàn)，89C51最致命的缺陷在于不支持ISP（在線更新程序）功能,必須加上ISP功能等新功能才能更好延續(xù)MCS—51的傳奇。89S51就是在這樣的背景下取代89C51的，現在，89S51目前已經成為了實際應用市場上新的寵兒，作為市場占有率第一的ATMEL目前公司已經停產AT89C51,將用AT89S51代替。89S51在工藝上進行了改進，89S51采用HYPERLINK”/icstock/Detail—0。35。html”\o”0.35”\t”_blank"0。35新工藝,成本降低,而且將功能提升，增加了競爭力.89SXX可以像下兼容89CXX等51系列芯片.同時,ATMEL不再接受89CXX的定單，在市場上見到的89C51實際都是ATMEL前期生產的巨量庫存.89S51相對于89C51增加的新功能包括：1。新增加很多功能，性能有了較大提升,價格卻基本不變，甚至比89C51更低！2。ISP在線編程功能,這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機存儲器內的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離.是一個強大易用的功能.3.工作頻率為33MHZ，大家都知道89C51的極限工作頻率只有24M，就是說S51具有更高工作頻率,從而具有了更快的計算速度。4.具有雙工UART串行通道。5。內部集成看門狗計時器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。6。雙數據指示器。7.電源關閉標識.8。全新的加密算法，這使得對于89S51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加強，這樣就可以有效的保護知識產權不被侵犯。9.兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產品。比如8051、89C51等等早期MCS—51兼容產品。也就是說所有教科書、網絡教程上的程序（不論教科書上采用的單片機是8051還是89C51還是MCS-51等等)，在89S51上一樣可以照常運行,這就是所謂的向下兼容。圖3。2AT89S51單片機原理圖AT89S51相關器件連接的接腳如下：PA0-PA3連接4—16譯碼器的輸入口A，B，C,D；PB0-PB3連接74HC595的輸入口SI，SCK，RCK;PD6—PD7作串口通信使用連接RXD,TXD一個四至十六線譯碼器74LS154組成的16個輸出端連接16個9012的三極管的基極B，發(fā)射極E連接5V電源，集電極C連接到三個漢字點陣的16個行線控制端。點陣的16列數據線驅動由2片74HC595級聯組成，前一片74HC595的Q’H引腳連接下一片的SI引腳，各片的SCK、RCK、SRCLR、G引腳分別并聯[8］。3.2。2LED點陣塊圖3。3LED點陣塊8×8的LED點陣為單色行共陰模塊，單點的工作電壓為正向（VF）=1.8V，正向電流（IF)=8-10MA。靜態(tài)點亮器件時（64點全亮)總電流為640MA，總電壓為1.8V,總功率為1.15W.動態(tài)時取決于掃描頻率(1/8或1/16秒)，單點瞬間電流可達80-160MA.16×16點陣靜態(tài)時16×16×10MA，動態(tài)時單點電流80-160MA.在電源電壓VDD穩(wěn)定時,74HC595的高電平輸出電壓V也很穩(wěn)定,如電源電壓VDD為6V時,V=5.9V。所以當74HC595的某一位輸出為高電平時，其對應列的LED將被點亮，且其中流過的電流近似為：（3。1)只要合理選擇R1、R2、R3的值，就可保證LED中流過的電流穩(wěn)定不變,并且可以使LED發(fā)光二極管工作在正向電流與對應發(fā)光亮度的最佳狀態(tài).用這種列恒流驅動方式工作,可以做到不管一行中LED管子點亮數的多少，其行驅動管的管壓降雖然仍有變化，由于每個LED發(fā)光二極管中流過的電流恒定不變，從而保證了LED顯示屏亮度的均允性.3。2。3移位寄存器74HC595圖3。474HC595管腳圖74HC595內含8位串入、串/并出移位寄存器和8位三態(tài)輸出鎖存器。寄存器和鎖存器分別有各自的時鐘輸入（SCLK和SLCK），都是上升沿有效。當SCLK從低到高電平跳變時,串行輸入數據（SDA）移入寄存器;當SLCK從低到高電平跳變時,寄存器的數據置入鎖存器。清除端(CLR）的低電平只對寄存器復位（QS為低電平),而對鎖存器無影響.當輸出允許控制(EN）為高電平時,并行輸出（Q0~Q7）為高阻態(tài),而串行輸出（QS)不受影響.74HC595最多需要5根控制線，即SDA、SCLK、SLCK、CLR和EN。其中CLR可以直接接到高電平，用軟件來實現寄存器清零；如果不需要軟件改變亮度，EN可以直接接到低電平，而用硬件來改變亮度。把其余三根線和單片機的I/O口相接，即可實現對LED的控制.數據從SDA口送入74HC595，在每個SCLK的上升沿，SDA口上的數據移入寄存器,在SCLK的第9個上升沿,數據開始從QS移出。如果把第一個74HC595的QS和第二個74HC595的SDA相接，數據即移入第二個74HC595中,照此一個一個接下去,可接任意多個.數據全部送完后，給SLCK一個上升沿，寄存器中的數據即置入鎖存器.此時如果EN為低電平，數據即從并口Q0～Q7輸出，把Q0~Q7與LED的8段相接，LED就可以實現顯示了。要想軟件改變LED的亮度,只需改變EN的占空比就行了。=+（）（3.2）=輸入頻率,=輸出電容，=輸出頻率(MHZ），=電源電壓，決定動態(tài)的能耗。功能表表3.174HC595功能表輸入輸出功能SHcpSTcpOEMRDsQ7’QN-—L↓—LNCMR為低電平時僅僅影響移位寄存器-↑LL-LL空移位寄存器到輸出寄存器——LL—LZ請空移位寄存器，并行為輸出高阻狀態(tài)↑—HHHQ6'NC邏輯高電平移入移位寄存器狀態(tài)0，包含所有的移位寄存器狀態(tài)輸入，列入，以前的狀態(tài)6(內部Q6”）出現在串行輸出位-↑LH—NCQN’移位寄存器的內容到達保持寄存器并并從并口輸出↑↑LH-Q6’QN’移位寄存器內容移入，先前的移位寄存器的內容到達保持寄存器并輸出。注：1：H＝高電平狀態(tài)2：L＝低電平狀態(tài)2：↑＝上升沿3：↓＝下降沿4：Z＝高阻5:NC＝無變化6:×＝無效。當MR為高電平，OE為低電平時，數據在SHcp上升沿進入移位寄存器,在STcp上升沿輸出到并行端口。3。2。474LS154以及驅動電路圖3。574LS154以及驅動電路原理圖4—16線譯碼器,其管腳如圖所示，A，B，C，D為譯碼的輸入端，值的區(qū)間從0000到1111，Y1—Y15是對應A，B，C，D四個輸入引腳的輸出腳,其中選中的線用輸出低電平，沒有選中的輸出高電平，G1、G2是使能端,只有輸入相應D低電平才能使譯碼器正常工作。行地址譯碼電路的基本工作方法是將P1.0—P1.3這四根線經4—16線譯碼器74LS154產生16個行選信號，經三極管驅動輸出行信號.每行字占16個行信號，為提高掃描速度,我們將第一行至第四行字的相應行由一個行信號來控制,這樣，整個顯示屏在邏輯上只需要16個行信號即可。由于行驅動電路需要考慮同時驅動16列的LED發(fā)光器件，按每一個LED器件需電流10MA計算,16×16個LED同時發(fā)光時，就需要驅動三極管為16個9012，用萬能板焊接.功能表表3.274LS154功能表輸入輸出G2G2DCBALLLLLL0LLLLLH1LLLLHL2LLLLHH3LLLHLL4LLLHLH5LLLHHL6LLLHHH7LLHLLL8LLHLLH9LLHLHL10LLHLHH11LLHHLL12LLHHLH13LLHHHL14LLHHHH15LH-————HL——-—-HH—-—-—注：1:H－高電平2:L－低電平3:—－任意4:＊－其他輸出端為高電平。3。2。5外擴程序存儲器在系統(tǒng)中需要板載漢字字庫，AT89S51單片機系統(tǒng)內部只有128B的RAM，一定程度上限制程序對資源的利用。所以必須外擴ROM,擴展系統(tǒng)的可應用性。如圖3。5外擴存儲器電路連接圖所示，系統(tǒng)中選用256KB的EEPROM–24C256來存儲一個標準的16×16的點陣漢字庫,串行EEPROM技術是一種非易失性存儲技術，它幾乎具有所有類型存儲器的優(yōu)點：不揮發(fā)性、可更新性、高密度、低功耗和高性價比,非常適合應用于各類工業(yè)測控系統(tǒng)。它克服了常用的2816、2817、2864等并行EEPROM器件價格高、體積大、可靠性低（這些器件如不采取措施，在上電、下電時常會丟失數據）等不足,在速度要求不是很高的情況下，該器件是最理想的選擇.圖3。6外擴存儲器電路連接圖該存儲電路僅由芯片24C256組成，SCL為串行時鐘引腳，用于產生器件所有數據發(fā)送或接收的時鐘。SDA為串行數據/地址，這是一個雙向傳輸端,用于傳送地址和所有數據的發(fā)送或接收。當LED顯示屏控制系統(tǒng)工作時，單片機AT89S51通過讀SDA和SCL腳讀取24C256中的內容，并將其顯示于LED顯示屏上.也可以通過上位機（PC機)將編輯好的數據內容下載到24C256芯片內。3。2。6通信模塊設計通過計算機中的RS—232接口進行計算機與單片機之間的命令和數據傳輸，就可以實現多漢字顯示效果.由于計算機上的RS-232所傳送的距離不超過30m,所以故采用此協議。在RS—232直接傳送通信系統(tǒng)中，只要發(fā)送和接收雙方同時準備好，僅用信號發(fā)送端（TXD）、信號接收端（RXD)和信號地（GND)三根線即可進行通訊.在AT89S51單片機系統(tǒng)中,分別從P3。0和P3。1引出串口線RXD和TXD通過專用的電平轉換芯片轉換成RS—232接口標準的電平，這樣，二者之間就可以通過RS—232接口進行數字信號的傳送。圖3.7通信模塊電路圖單片機的串口通過MAX232將TTL電平轉換成EAI適合的電平,實現了單片機和PC機之間的通信.第4章系統(tǒng)軟件的設計4。1程序設計概述用AT89S51作為核心控制器，運用其內的存儲空間來存儲顯示數據，通過對端口I/O控制把數據逐一放出顯示。顯示方式的實現取決于數據傳出的順序,左移是從數據存儲區(qū)取出一位數據放入顯示移位寄存器中，上移是每次取出一行數據放入顯示緩存區(qū)等等。顯示時并不識別顯示緩存區(qū)的數據，只是一次從顯示緩存區(qū)提取數據向顯示屏發(fā)送并相應的送入鎖存消隱和行值信號，完成掃描。系統(tǒng)主程序流程圖如圖4.1系統(tǒng)主程序流程圖所示.開始開始系統(tǒng)初始化“卷簾出”顯示效果“上滾屏”顯示效果“左跑馬”顯示效果“卷簾入”顯示效果上位機通信過程圖4.1系統(tǒng)主程序流程圖軟件系統(tǒng)采用模塊化結構，包括主程序、顯示子程序.主程序為順序結構，完成堆棧、中斷和串口初始化設置后，循環(huán)調用顯示子程序,以及響應串行接受或者發(fā)送中斷;顯示子程序從緩沖區(qū)取出字模。輸出列選通信號至TXD于RXD端口串行輸出，并用一組74HC595串行移位寄存器和鎖存器列輸出。邏輯行通過譯碼器74LS154輸出數據顯示信號，配合列掃描信號，進行動態(tài)掃描顯示；程序各部分的功能，由各個模塊分別實現.程序模塊有：串口初始化、取字模模塊、顯示模塊和移動模塊。4.2顯示程序的設計4。2.1LED屏動態(tài)掃描顯示方式通過對發(fā)光二極管的工作原來了解，一段高電平,一段低電平,可以點亮二極管的原理。可知使其運用到點陣的二極管上，對點陣的其中一個端口送出高電平其余為低電平，在相應的對應端口上，送出低電平其余的為高電平。這樣就可以點亮LED點陣屏的某一個二極管了?？梢园腰c陣的行與列的0、1代碼在單片機中用16進制數表示,就可以形成顯示數據代碼了。下面以數字顯示為例進行進一步解釋.如下圖4.2數字點陣原理圖所示，假設顯示數字“0”1

2

3

4

5

6

7

8

●●●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●●●

0000

3E

41

41

41

3E00圖4.2數字點陣原理圖因此,形成的列代碼為00H,00H,3EH,41H，41H，3EH，00H，00H;只要把這些代碼分別送到相應的列線上面，即可實現“0”的數字顯示。送顯示代碼過程如下所示送第一列線代碼到P3端口，同時置第一行線為“0”，其它行線為“1”,延時2MS左右，送第二列線代碼到P3端口，同時置第二行線為“0”,其它行線為“1”，延時2MS左右,如此下去，直到送完最后一列代碼，又從頭開始送。4。2.2顯示程序設計靜態(tài)顯示只需在定時中斷處理程序中從顯示緩沖區(qū)調入相應的一行顯示數據，然后選中該行即可實現該行的顯示，如此循環(huán)，便可顯示整個內容。滾動顯示要求需要顯示的內容每隔一定時間向指定方向（這里以從右向左為例）移動一列，這樣顯示屏可以顯示更多的內容。為此，需要在下次移動顯示之前對顯示緩沖區(qū)的內容進行更改,從而完成相應點陣數據的移位操作。具體操作方法是:設置一個顯示緩沖區(qū)（如圖4。3顯示原理圖所示），該區(qū)應包括兩部分：一部分用來保存當前LED顯示屏上顯示的10個漢字點陣數據；另一部分為點陣數據預裝載區(qū),用來保存即將進入LED顯示屏的1個漢字的點陣數據。滾動指針始終指向顯示屏的最右邊原點。當滾動指針移動到需要顯示的點陣數據存儲區(qū)的第1個漢字的首地址時，顯示緩沖區(qū)LED顯示區(qū)為空白，而預裝載區(qū)已保存了第1個待顯示漢字的點陣數據.當需要滾動顯示時，則可在接下來的掃描周期的每個行掃描中斷處理程序中，將對顯示緩沖區(qū)的相應行點陣數據左移一位，同時更改顯示緩沖區(qū)的內容。（需要注意的是，要確保該操作能在1.25MS的中斷時間內完成。這里AT89S51采用24MHZ晶振，實驗證明可以實現該操作）。這樣，在一個掃描周期后，整個漢字將左移一列，而顯示緩沖區(qū)的內容也同時更改.由于預裝載區(qū)保存了1個漢字點陣數據，即16×16點陣，所以當前顯示緩沖區(qū)的內容只能移動16列.當下一個滾動到來時，滾動指針將移動到點陣數據存儲區(qū)的下一個漢字的首地址，并在預裝載區(qū)存入該漢字的點陣數據。然后重復執(zhí)行上述操作便可實現滾動顯示。特殊字符或圖形的顯示與此類似,這里不再贅述.…………需要顯示的內容LED顯示窗口預裝載點陣數據滾動指針圖4。3顯示原理圖打字顯示要求漢字在顯示屏上按從左到右的順序一個個的出現,如同打字的效果。設計時可采用如下方法：首先將LED顯示屏對應的顯示緩沖區(qū)全部清零，即LED顯示空白,然后每間隔一個“軟定時器"設定的動態(tài)顯示時間，顯示緩沖區(qū)依次加入一個漢字點陣數據并進行掃描顯示這樣就可達到打字顯示的效果.下圖為顯示程序流程框圖。如圖4。4顯示驅動程序流程圖所示.進入中斷進入中斷定時器賦初值讀取行信號曾1送信行顯示數據消隱切換顯示數據送信行號、打開顯示中斷返回圖4。4顯示驅動程序流程圖4.2.3漢字的取模漢字一般是以點陣式存儲的，對于16點陣字模，就是把漢字寫在一個16×16的網格內，漢字的筆畫通過某網格時該網格就對應1，否則該網格對應0，這樣每一網格均對應1或0，把對應1的網格連起來看，就是這個漢字。實現點陣技術在LCD屏幕顯示的關鍵是,如何通過漢字的機內碼檢索到該點陣位置。ASCII字符表從第161個至255個字符（即94個字符）之間為非常用字符,將其作為漢字標識符.并規(guī)定每兩個字節(jié)組成一個漢字,即可組成94×94=8836個漢字。161至255的字符被分成94個區(qū)，每個區(qū)的數值就是區(qū)碼,每個區(qū)又分成94位，每個位的數值就是位碼。同時，我們將組成字符的兩個字節(jié)的數值稱為漢字的機內碼，分別稱為高字節(jié)內碼和低字節(jié)內碼。機內碼與區(qū)位碼之間的聯系在于:區(qū)碼=高字節(jié)內碼-160，位碼=低字節(jié)內碼—160.因為漢字是按94個區(qū)、位劃分的，所以記錄號（漢字在字庫中的位置）=(區(qū)碼-1）×94+（位碼—1）。在16點陣字中,漢字的實際位置為記錄號×32L.因此可以得出漢字機內碼與W29C020中16點陣漢字的地址空間之間的數學關系如下：漢字點陣起始位置=［（高字節(jié)內碼-0XA1)×94+（低字節(jié)內碼—0XA1）]×32L。從該起始位置的連續(xù)32字節(jié)單元即為該漢字機內碼對應的漢字點陣庫。4.3上位機軟件設計開機初始開機初始讀取24C256標志位判斷是否處于通信狀態(tài)讀取顯示內容顯示過程判斷是否有中斷標志位等待圖4.5上位機通信軟件流程圖單片機89S51的串行端口有4種工作方式，通過編程設計，可以使其工作在任一方式，以滿足不同場合的需要。其中，方式0主要用于外接移位寄存器，以擴展單片機的I/O電路；方式1主要用于雙機之間或外設電路的通信；方式2

、3

除有方式1的功能外,還可用作多機通信，以構成多微機系統(tǒng)，方式2

、3的區(qū)別在于波特率的不同。

單片機的串行通信的波特率可以程控設定，在不同的工作方式下,由時鐘振蕩頻率的分頻值或由定時器T1的定時溢出時間確定。

單片機的串行端口有2個控制寄存器，用來設置工作方式、發(fā)送或接收的狀態(tài)、特征位、數據傳送的波特率以及中斷標志TI和RI.單片機的串行端口有1個數據寄存器SBUF，該寄存器為發(fā)送和接收所共有，在一定條件下，向SBUF寫入數據就啟動了發(fā)送過程,讀SBUF就啟動了接收過程。

單片機可以采用循環(huán)方式或中斷方式實現串行數據的傳送。在循環(huán)方式下，單片機循環(huán)對數據寄存器

SBUF

進行讀寫來實現數據的接收和發(fā)送；在中斷方式下，對方式1

、2來說,1幀數據發(fā)送或接收完后,TI/RI

自動置1，請求串行中斷，若CPU響應中斷，則執(zhí)行串行中斷服務程序,并把

TI/RI

清0以再次響應中斷。對在方式2

、

3下的接收，還要視串口控制寄存器SCON的設置才可確定RI是否被置位以及串口中斷是否開放.

實時控制中，由于事件的突發(fā)性，常采用中斷的方式進行數據傳送,中斷方式能更大限度地提高資源的利用率,使

CPU

在不進行數據通信時做其他的工作。下面重點介紹單片機在方式

1

下的中斷方式編程。

方式1是10位異步通信方式，其中包括1個起始位，8個數據位和1個停止位。波特率由定時器T1的溢出率和串口控制寄存器SMOD的狀態(tài)確定,在

CPU

的晶振為

11。0592MHZ

時，波特率常采用

9600B/S

。

對SBUF進行寫操作就可啟動發(fā)送，在發(fā)送移位時鐘的同步下，從TXD先送出起始位，然后是8位數據位，最后是停止位，這樣,1幀數據發(fā)送完,中斷標志

TI

置位。

在允許接收的條件下（REN＝1），當RXD出現由1到0的負跳變時，即被當成是串行發(fā)送來的1幀數據的起始位，從而啟動1次接收過程。當8位數據接收完，并檢測到高電平停止位后，即把收到的

8位數據裝入SBUF，置位RI，1幀數據的接收過程就完成了.具體軟件程序見附錄B。上位機軟件由VC++編寫，通過API函數來實現二進制數的傳輸。本課題主要實現單片機工作原理與過程,故不詳細列出VC++的程序設計.第5章測試5.1硬件測試同過焊接好的電路板，測試各個模塊兒是否能實現其預定的功能.再進行細微的調整。5.2軟件測試通過KEIL軟件對程序進行分模塊測試和整合模塊測試,主要測試語法是否有誤.再進行細微的調整。5。3測試結果此次測試結果較好，整體可以顯示漢字的移動和讀取.期間有上位機字模讀取不全的現象，經過對程序的調整得以改善。LED顯示屏亮度不夠，通過調節(jié)掃描頻率和加大上拉電阻阻值來改善效果。但仍有LED顯示屏工作時閃爍的現象，不夠穩(wěn)定。結論通過十四周的畢業(yè)設計，本課題的設計內容基本完成，并取得了成功。實現了通過單片機的端口與代碼控制，和外圍電路譯碼器和數據存儲器的轉換顯示漢字和圖案的效果.動態(tài)掃描可以更好的實現數據在LED點陣屏上的靈活控制，也便于數據的穩(wěn)定傳輸。單片機與PC機的搭配完成了點陣屏的各種顯示移動，而且可以更大地擴展外擴設備實現更完善的功能。體現了單片機的強大功能,但是也體現了其自身的不足。由于自身的集成度高，內存容量小,不得不外擴存儲器，影響了整體的集成度和易操作性能。可以通過改善單片機的自身性能來提高控制程度，也可以集成外擴設備予以使用。LED的顯示屏近些年來得到了，廣泛的發(fā)展，但是其小集成度的使用還不是很廣泛。應該提高小集成度的LED顯示屏，并改善其顏色的分辨率，使其在集成度密集的情況下顯示更多的顏色，從而接近于LCD的顯示屏的顏色分辨率效果.通信方面，可通過遠程的通信協議或者無線協議,來控制LED顯示屏的顯示實現；也可通過加入傳感器實現觸摸控制裝置,使LED顯示屏的發(fā)展更人性化和多端化。致謝經過4個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計,由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有陳導師的督促指導，以及唐國華老師在對我的畢業(yè)設計題目的開篇指導，成功完成這個題目想必是很難的。在這里首先要感謝我的導師——陳雪嬌老師。陳老師平日里工作繁多,但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從外出HYPERLINK”http：///gw/index/index_304。html"實習到查閱資料，設計草案的確定和修改,中期檢查，后期詳細設計，論文的寫作等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣,但是陳老師仍然細心地糾論文中的錯誤。除了敬佩陳老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣,并將積極影響我今后的學習和工作。

其次要感謝唐國華老師，他在本次設計中給予了我極大的幫助,為我提出了很有建設性的意見，糾正了我在設計上的彎路。他對知識的把握和靈活的運用，是我今后要學習的標榜。還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下電子信息專業(yè)知識的基礎;同時還要感謝所有的同學們,正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。

最后感謝遼寧科技大學和我的母?！|寧科技大學信息技術學院四年來對我的大力栽培。參考文獻［1]閻石．數字電子技術基礎[M]．北京:高等教育出版社,1999．[2］陳麗紅，佘水寶．PC機與8031單片機串行通信的新方法[J]．電測與儀表，2005．[3]孫涵方．MCS—5196系列單片機應用［M]．北京：北京航空航天大學出版社，2005．［4]陳汝全，劉運國，雷國君．單片機實用技術[M]．北京：電子出版社,2005．［5]范意之，陳立元．VisualBasic與RS—232串行通信控制［M]．北京:清華大學出版社，2005．［6]周志敏，周紀海，紀愛華．LED驅動電路與應用[M］．北京：人民郵電出版社，2006．[7]D.Karlins．BuildYourOwnWebSite［M]．McGraw-HillOsborneMedia,2006，1．［8]李勛．單片微型計算機［M]．北京：北京航空航天大學出版社,2006．[9］郭柯葳．基于89C54單片機的LED點陣顯示屏設計[EB/OL］．http：///html/20040630/94406。shtml.2007-08—16/2007-11-21。[10］HerbertSchildt，王曦若譯．C語言大全［M]．北京：電子工業(yè)出版社。2007．［11]勒梔，劉全．基于51系列單片機的LED顯示屏開發(fā)技術[M］．北京：北京航空航天大學出版社，2009，2．[12]茶堂小廝．VB實現PC與單片機串口通信.[EB/OL］．/user3/sige/archives/2006/1488。shtml,2007.5附錄ASerialCommunication—CommunicationProtocolTheso—calledcommunicationprotocolisameansofcommunicationbetweenthetwosidesagreed。Agreement，includingthedataformat,synchronousmodeoftransmissionspeed，transmissionsteps,seizedcontroloferrorcorrection,andthecharacterstomakethedefinitionofuniformprovisionsonsuchissues，bothsidesmustworktogethertocomplywithcommunications。Therefore,communicationcontrol，alsoknownasapointoforder，ortransmissioncontrolprotocols，itissevenISO'SOSIreferencemodeldatalinklayer.Twotypes：asynchronousandsynchronousprotocolagreement.Character—orientedsynchronousprotocolandbit—orientedandbytecountforthree。Amongthem,thecountbyte—orientedsynchronousprotocolmainlyusedinDEC’snetworkarchitecture。First，thephysicalinterfacestandard1。Serialcommunicationinterfaceofthebasictasks（1)dataformat：BecausefromtheCPUisanordinaryparalleldata，sotheinterfacecircuitshouldhaveadifferentmodeofserialcommunicationdataformattingtasks.Intheasynchronouscommunicationmode,theinterfaceautomaticallygeneratedstart—stoptypeofframedataformat.Character-orientedsynchronousmode,theinterfacetosendthedatablockstobeaddedbeforesynchronizationcharacters。（2)series-andtheconversion：theserialtransmissionofdataisatransmissionofaserial，andparallelcomputerprocessingdataisdata.Therefore，whendatafromthecomputertothedatatransmitter，thefirstserialdataconvertedtoparallelthenumberofcomputerprocessingtosend。ThereforeSERDESserialinterfacecircuitisanimportanttask。（3)controldatatransferrate：Serialcommunicationsinterfacecircuitshouldhavethedatatransferrate-baudrateforchoiceandcontrolcapabilities.（4）forerrordetection:whentheinterfacecircuitinthesendingofcharacterstosenddataautomaticallygeneratedparitybitorotherparity-checkcodes.Inthereceiver，theinterfacecircuitoftheparitycheckcharacterorotherparity-checkcodestodeterminewhethertransmissionerrorsoccurred.（5）withtheEIAtoTTLlevelconversion：CPUandterminalsareusedandareTTL-levellogic，theyareusedinEIAandnegativelogiclevelsarenotcompatible，needtobeconvertedintheinterfacecircuit。（6)toprovideEIA—RS-232Cinterfacestandardrequiredbythesignallines：long—distancecommunicationusingMODEMneedninesignallines；closeapproachzeroMODEM，onlythreesignallines.ThesesignallinesprovidedbytheinterfacecircuitinordertocontactMODEMorterminalsandcontrol。2，serialcommunicationinterfacecircuitcomponentInordertocompletethetaskoftheabove-mentionedserialinterface，serialcommunicationinterfacecircuitgenerallyprogrammableserialinterfacechipbaudrategenerator,EIAandTTL-levelconverters,aswellasaddressdecodingcircuit.Amongthem，theserialinterfacechip,withthesuccessionoflarge-scalecircuittechnology，auniversalsynchronous（USRT)andasynchronous（UART)interfacechiptypesaremoreandmoreshowninthetablebelow.Theirbasicfunctionissimilar，canachievetheabove,theserialcommunicationinterfacetothebasictasksmostofthework,andareprogrammable.Onlyusethechipasaserialcommunicationinterfacecircuitcorechip,willrelativelysimplecircuitstructure.3。Relatingtothephysicalstandardsforserialcommunication（1）transferrate:theso-calledtransferratereferstothenumberofbitpersecondtransmission，transmissionrateisoftencalledthebaudrate.Internationalstandardprovidesforabaudrateseries,thestandardmostcommonlyusedbaudrateisbaudrate，standardbaudrate110,300,600,1200，4800，9600and19200series。ThemajorityofCRTterminalsareabletorangefrom110to9600baudrateintheworkofanykind。Printerspeedisrelativelyslowasaresultofmechanicaltransmissionofthebaudrateislimited,soingeneraltheworkofaserialprinterbaudrateinthe110，pointstylusprinterbecauseofitslargerfirmswithinthebufferzone，thewavecanbeashighas2400Printspeedreceivespecialinformation。Themajorityofinterfacebaudrateandsendthereceiverbaudratecanbesetup,andcanbeprogrammedtospecify。（2）RS—232-Cstandard：RS-232—Cofthetwoaspectsofthestandardrequirementthatthesignallevelstandardsandthedefinitionofcontrolsignallines。RS—232-Cprovidesthelogicoftheuseofnegativelogiclevel，signallevelandisusuallynottheTTL-levelcompatible,RS—232-Cwillbe-5V～—15Vprovidesforthe”1”，+5V~+15Vrequirementsfor"0。"StandardTTLandRS-232-Clevelbetweenthestandardconversion。RS-232C,RSEnglishmeans：Recommendedstandardacronym,whichmeansthestandardrecommendation。Cforthisagreementthatthethirdedition(1962version）.(1）electricalcharacteristics.RS—232standardsignaltransmissionlengthofthelargestcable30M,RS—232Cdigitaltransmissionusingthenegativelogicandsymmetryandto.Logic1：—3~-15V（single-chipgeneral-10V)，logic0:+3～+15V（single—chipmicrocomputerisgenerally+10V）。（2)theconversionlevel。Toadoptspecialchip。Theconceptofserialcommunicationisverysimple,serialbybit（bit）tosendandreceivebytes。Althoughmorethanbybyte（byte）ofparallelcommunicationslow,butcanuseaseriallinetosenddataatthesametimeanotherlinetoreceivedata.Itisverysimpleandcanachievelong-distancecommunications。Forexample，thedefinitionofIEEE488parallelaccessmode，thetotallineoftenprovidesequipmentshallnotbemorethan20meters,andbetweenanytwodevicesmaynotbemorethantwometersinlength;andintermsoftheserialport，upto1200metersinlength(RS485)。Typically,serialcodefortheASCIIcharactertransmission。3linesofcommunicationtousetocomplete：(1)ground，（2）send,（3）toreceive。Duetotheasynchronousserialcommunica