【正文】 1單片機(jī)接口直接相連。其供電電壓為5V電源，片內(nèi)有升壓電路。 系統(tǒng)總原理圖 ARES的最小系統(tǒng)PCB制作 串行通信最小系統(tǒng)的原理圖繪制完成以后，就可以利用Proteus ARES編輯環(huán)境進(jìn)行PCB繪制工作，在PCB繪制過程中，要進(jìn)行元器件的封裝、邊框大小的繪制、放置元件、根據(jù)原理圖連線、覆銅和加標(biāo)注以及3D預(yù)覽等工作。ARES 。緊接的工作就是將網(wǎng)表文件導(dǎo)入到ARES。這些接口可供不同的串行通信作控制、指示和硬件調(diào)試備用。RS232采用的是EAI電平，采用負(fù)邏輯，其電氣特性如下：邏輯0——+5V，+15V；邏輯1——5V，15V；波特率——20000bps之內(nèi)；傳輸距離——15m以內(nèi)。另外，由于單片機(jī)的P0口的輸出電路時(shí)漏極開路電路，若想輸出高電平需要外接上拉電阻，所以在P0口處增加一個(gè)阻值為10KΩ的8引腳排阻。由于當(dāng)單片機(jī)的31引腳為高電平時(shí)，單片機(jī)從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始訪問；當(dāng)為低電平時(shí)則只訪問外部程序存儲(chǔ)器，所以可以31引腳與電源相連接。本章對(duì)串行通信系統(tǒng)控制進(jìn)行了仿真與調(diào)試，以Proteus為平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)取代常規(guī)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其便捷的設(shè)計(jì)方式、靈活的設(shè)計(jì)手段都是硬件平臺(tái)無法比擬的。 AT89C51單片機(jī)屬性對(duì)話框 仿真結(jié)果單擊仿真按鈕中最左邊的按鍵 ，則進(jìn)入全速仿真，出現(xiàn)亮點(diǎn)流動(dòng)現(xiàn)象。”，點(diǎn)擊“Output”,在“Create Executable”下面的復(fù)選對(duì)話框中，單擊Create HEX File前面的復(fù)選框，進(jìn)行選中。在源程序準(zhǔn)備好以后，要將這些文件添加到項(xiàng)目中，在左側(cè)“Projece Workspace”欄中右擊“Source Group 1”，選擇“Add Files to Group‘Source Group 1’”，再在彈出的對(duì)話框中，文件類型選擇“C Source file(*.c)”，添加“”和“”；文件類型選擇“Text file(*.txt。 Proteus 軟件包括匯編語言編譯系統(tǒng)，可以在軟件平臺(tái)上對(duì)單片機(jī)進(jìn)行可視化調(diào)試。 //等待命令發(fā)送結(jié)束SM2=1。 //等待命令發(fā)送完成SBUF=tdata。 //SM2置1，開串行中斷，跳轉(zhuǎn)到reback}rdata=SBUF。 if(a==0x01) //從機(jī)接收主機(jī)的數(shù)據(jù){SBUF=0X01。 //從機(jī)地址回送while(TI!=1)。} }reback:。 //接收從機(jī)返回的命令if((statusamp。 //等待數(shù)據(jù)接收完畢if(SBUF!=SLAVE) error()。 //如果發(fā)送/接收標(biāo)志位為0......//將接收來的數(shù)據(jù)從小到大的順序排列......for(SLAVE=0。 //顯示1機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù) LCD_set_position(0x43)。0x02)==0x02) //若命令幀為02H，接收發(fā)送數(shù)據(jù) {while(RI!=1)。TI=0。 //發(fā)呼叫地址while(TI!=1)。 //輸出一個(gè)字符串“R3:”到LCDwhile(1){init_serial()。 //LCD初始化 LCD_set_position(0)。 //endif 多機(jī)串行通信程序 主機(jī)程序是由主程序和外部INT0中斷服務(wù)程序組成，此外還用到錯(cuò)誤標(biāo)志子程序和液晶顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)ASCⅡ碼子程序。 k++) a[k]=a[k]+39。 //定義一個(gè)5位數(shù)組，用于存放BCD碼的個(gè)十百千萬位char k。 //SMOD=1,波特率加倍 TR1=1。它的波特率是由定時(shí)器T1的溢出頻率和波特率倍增位SMOD共同決定的[15]。至此完成了仿真原理圖的繪制工作，完整的原理圖見附件一。在字符名稱后中輸入網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)“L0”，單“OK”即可完成“L0網(wǎng)絡(luò)編號(hào)”。同樣的方法把原理圖中的其他器件放入對(duì)象選擇器中，以備畫原理圖時(shí)調(diào)用。單擊菜單欄中的“FILE/NEW DESIGN”,（Create New Design）對(duì)話框。具體的電路模塊設(shè)計(jì)說明將在本文第六部分AT89C51最小系統(tǒng)的外圍電路中詳細(xì)介紹，在此不再累述。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16引腳接口，其功能如表3所示。當(dāng)保持高電平時(shí)，先訪問片內(nèi)ROM，當(dāng)PC的值超過4KB時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外ROM中的程序。（4）控制線引腳RST（9）：復(fù)位輸入端。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。（8）2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 串行通信系統(tǒng)框圖 本系統(tǒng)主要完成的功能是上位機(jī)和下位機(jī)的半雙工通信，可以通過接收/發(fā)送選擇開關(guān)來控制上位機(jī)是處于接收狀態(tài)還是發(fā)送狀態(tài)。 用C語言來編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會(huì)大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)。方案三：采用LCD液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,可顯示大量文字、圖形、符號(hào)顯示多樣,清晰可見。但是，MCS51系列單片機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中使用較少。對(duì)于地址FFH定義為對(duì)所有從機(jī)都有效的控制命令，用于將各從機(jī)恢復(fù)到復(fù)位狀態(tài)，即SM2=1。 多機(jī)通信線路圖單片機(jī)多機(jī)通信的過程如下：1. 所有從機(jī)復(fù)位，置SM2=1，使其處于準(zhǔn)備接收一幀地址數(shù)據(jù)的狀態(tài)；2. 主機(jī)設(shè)置第9位TB8=1,發(fā)送一幀地址信息，與所需要的從機(jī)進(jìn)行聯(lián)系；3. 各從機(jī)接收到地址信息后，分別于自己的地址進(jìn)行比較，對(duì)于地址相符的從機(jī)，置SM2=0，以便于接收主機(jī)隨后發(fā)送的所有信息；對(duì)于地址不相符的從機(jī)，仍保持SM2=1，對(duì)主機(jī)隨后發(fā)送的數(shù)據(jù)不進(jìn)行處理。在多機(jī)通信中，為了保證主機(jī)能夠正確識(shí)別所選是從機(jī)并進(jìn)行通信，主，從機(jī)需要正確地設(shè)置和判斷多機(jī)通信控制位SM2和發(fā)送/接收的第9位信息，TB8,RB8。無論是單片機(jī)之間，還是單片機(jī)和PC機(jī)之間，串行通信雙方的波特率必須相同，才能完成數(shù)據(jù)的正確傳送[7]。當(dāng)甲機(jī)一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢（或稱發(fā)送緩沖器空），硬件置位發(fā)送中斷標(biāo)志位TI（），該位可作為查詢標(biāo)志，如果設(shè)置為允許中斷，則將引起中斷，甲機(jī)的CPU可發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。串行通信中，甲機(jī)CPU向SBUF寫入數(shù)據(jù)（MOV SBUF,A),就啟動(dòng)發(fā)送過程。特殊功能寄存器PCON的最高位SMOD為串行口波特率的倍增控制位。51單片機(jī)的串口有4種工作方式，分別是方式0、方式方式方式3。在單片機(jī)中，發(fā)送/接收時(shí)鐘可以由系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生，其波特率因子可為132和64，根據(jù)方式而不同。因此本系統(tǒng)采用異步串行通信。因此，為了能夠綜合展示單片機(jī)串行通信的的應(yīng)用，本系統(tǒng)采用半雙工方式。在串行通信中，通信雙方在任一時(shí)刻,只能單方向的傳送數(shù)據(jù)，這樣的傳送方法稱為單工方式。單片機(jī)串行通信在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中十分重要，是設(shè)計(jì)的核心部分，為此需要在此對(duì)通信部分做一些介紹。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 根據(jù)控制系統(tǒng)方案在Proteus ISIS原理圖編輯環(huán)境中繪制系統(tǒng)硬件電路，主要包括原理圖文件的創(chuàng)建、圖紙大小的設(shè)置、原理圖中元器件的選取、元器件的放置、電源、地、和輸入輸出終端的放置、原理圖連線、器件統(tǒng)一編號(hào)、電氣檢測(cè)以及元器件屬性設(shè)置等內(nèi)容。既可通過一臺(tái)計(jì)算機(jī)來控制和監(jiān)視多臺(tái)單片機(jī)系統(tǒng),也可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)單片機(jī)之間的互聯(lián),組成不同的控制系統(tǒng),適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合[6]。它集成了文件編譯處理、編譯連接、項(xiàng)目管理，窗口、工具引用和軟件仿真調(diào)試等多種功能，是相當(dāng)強(qiáng)大的的開發(fā)工具[5]。Proteus 軟件集成了高級(jí)原理布圖、混合模式SPICE 電路仿真、PCB 設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。然而單片機(jī)是一門綜合性、實(shí)踐性都很強(qiáng)的學(xué)科，其學(xué)習(xí)涉及的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)比較多，硬件設(shè)備投入比較大，對(duì)于大多數(shù)人而言很難投入大筆資金去購(gòu)買實(shí)驗(yàn)器件。其發(fā)展速度之快、應(yīng)用范圍之廣已達(dá)到了驚人的地步，它已滲透到生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用非常廣泛。EDA設(shè)計(jì)思路是：從元器件的選取到連接、直至電路的調(diào)試、分析和軟件的編譯，都是在計(jì)算機(jī)中完成，所用的工作都是虛擬的。同時(shí)，當(dāng)硬件調(diào)試成功后，利用Proteus ARES軟件，很容易獲得其PCB圖，為今后的系統(tǒng)制造提供了方便。他們一致認(rèn)為該軟件在教學(xué)中的應(yīng)用有很大的幫助，其靈活自主的設(shè)計(jì)方式使學(xué)生更能體驗(yàn)到電子設(shè)計(jì)的魅力，學(xué)生對(duì)單片機(jī)以及電子設(shè)計(jì)的興趣大大提升，知識(shí)的掌握和應(yīng)用當(dāng)然也有了很大的提高。 本論文要求在理解串行通信基本知識(shí)、學(xué)習(xí)并掌握51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、指令系統(tǒng)、C語言程序設(shè)計(jì)、熟悉Keil軟件的編程與調(diào)試環(huán)境以及掌握Proteus仿真軟件的使用環(huán)境、元器件調(diào)用、虛擬儀器應(yīng)用、原理圖設(shè)計(jì)、仿真調(diào)試的基礎(chǔ)上，完成以下4項(xiàng)任務(wù)： 總結(jié)單片機(jī)串口通信的基本知識(shí)和設(shè)計(jì)要求，對(duì)單片機(jī)串口通信的各種控制 方案進(jìn)行比較，選擇一個(gè)合適的控制方案； 根據(jù)課題的設(shè)計(jì)要求，在Proteus仿真環(huán)境中設(shè)計(jì)單片機(jī)串口通信硬件電路； 在Keil環(huán)境中編制串口通信控制程序，并進(jìn)行編譯調(diào)試； 在Proteus仿真環(huán)境中調(diào)用硬件電路，加載控制程序，并進(jìn)仿真調(diào)試。 系統(tǒng)硬件PCB設(shè)計(jì) 完成串行通信單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)與PCB繪制。 并行通信與串行通信 并行通信的特點(diǎn)就是將多個(gè)數(shù)據(jù)位同時(shí)進(jìn)行傳輸。（b）所示，通信方甲機(jī)和通信方乙機(jī)都可以作為發(fā)送方或接收方,但在任一時(shí)刻,不能同時(shí)作為發(fā)送方和接收方，通軟件或硬件設(shè)定。異步串行通信方式是將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)按照某種位數(shù)進(jìn)行分組（通常以8位的字節(jié)為單位）,在每組數(shù)據(jù)的前面和后面分別加上一位起始位和一位停止位,根據(jù)需要還可以在停止位前加一位校驗(yàn)位,并且停止位的長(zhǎng)度還可以增加。例如：每秒鐘傳輸120個(gè)字符,每個(gè)字符由10個(gè)二進(jìn)制位（其中1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位）,其波特率為120字符/秒10位/字符=1200位/秒。當(dāng)然，也可以用用T2作為波特率發(fā)生器[7]。不同的工作方式，其波特率不一樣，方式0和方式2的波特率直接由系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生，方式1和方式3的波特率由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1或T2的溢出頻率決定[7]。輸入數(shù)據(jù)先逐位進(jìn)入輸入移位寄存器，再送入接收SBUF，在此采用了雙緩沖結(jié)構(gòu)，這是為了避免在接收到第二幀數(shù)據(jù)之前，CPU未及時(shí)響應(yīng)接收器的前一幀的中斷請(qǐng)求而把前一幀數(shù)據(jù)讀走，造成兩幀數(shù)據(jù)重疊的錯(cuò)誤。一個(gè)字符發(fā)送完畢，串行口控制寄存器中的發(fā)送中斷標(biāo)志位T1置位。為了減少干擾的影響，接收控制器在接收數(shù)據(jù)時(shí)，將一位的傳送時(shí)間分成16等分，用當(dāng)中的9三個(gè)狀態(tài)對(duì)接收數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣，三次采樣當(dāng)中，當(dāng)兩次采樣為低電平時(shí)，就認(rèn)為接收的是“0”，兩次采樣為高電平，就認(rèn)為接收是“1”。這時(shí)整個(gè)系統(tǒng)分成了多個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)是一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，用于完成本系統(tǒng)的工作，即從上級(jí)主機(jī)接收信息，并發(fā)送信息給上級(jí)主機(jī)。從機(jī)主要依靠SM2標(biāo)志位的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的響應(yīng)。6. 主機(jī)繼續(xù)發(fā)送其它地址幀，與其它從機(jī)進(jìn)行通信。若主機(jī)判斷狀態(tài)正常，即開始發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，后面緊跟的便是數(shù)據(jù)，若主機(jī)判斷不正常，需要重新聯(lián)系。AT89C51是AT89系列的標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī)，是低功耗高性能的8位單片機(jī)，使用的最高晶振頻率為24MHz。其主要優(yōu)點(diǎn)是占用資源少、程序執(zhí)行效率高。本系統(tǒng)是由一個(gè)上位機(jī)系統(tǒng)和三個(gè)下位機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，上位機(jī)系統(tǒng)是由AT89C51單片機(jī)串行通信最小系統(tǒng)、LCD1602顯示器、中斷發(fā)送信號(hào)按鈕和接收/發(fā)送選擇開關(guān)組成。本章介紹了系統(tǒng)的方案選擇，主要對(duì)單片機(jī)串行通信的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了歸納整理和工作方式選擇，以及模塊化方案的比較與選擇，最后確定了串行通信控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能并繪制了系統(tǒng)框圖。（3）21個(gè)特殊功能寄存器，離散分布于地址80HFFH中。AT89C51的極限參數(shù)如表1所示：表1 AT89C51的極限參數(shù)：工作溫度55℃到+125℃儲(chǔ)藏溫度65℃到+150℃任一引腳對(duì)地電壓+最高工作電壓直流輸出電流 ，其引腳說明如下：（1）電源引腳Vcc（40）：接DC電源端，Vcc=+5V。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳用于輸入編程脈沖。 LCD1602液晶顯示器模塊1602是一款常用的字符型液晶，可顯示2行16個(gè)字符。1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個(gè)字符、芯片工作電壓:—、工作電流:()、模塊最佳工作電壓:、字符尺寸:(WH)mm。上位機(jī)系統(tǒng)接收/。根據(jù)設(shè)計(jì)串行通信原理圖的大小，默認(rèn)的A4的原理圖紙不能滿足設(shè)計(jì)的要求，需要對(duì)圖紙的大小重新設(shè)置。 放置AT89C51 對(duì)象選擇器 、地、和輸入輸出終端單擊繪圖工具中的終端按鈕 ，在對(duì)象選擇器中單擊終端符號(hào)POWER,放置電源，單擊GROUND放置地，單擊DEFAULT放置普通端子。 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)結(jié)果 編輯網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)單擊菜單欄上的“Tools/Electrical Rule Check”,彈出檢測(cè)結(jié)果窗口，結(jié)果顯示本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的原理圖符合電氣規(guī)則,點(diǎn)擊“另存為”保存結(jié)果。最后，著重介紹在具智能性、人性化和過程簡(jiǎn)明高效的Proteus ISIS編輯環(huán)境中進(jìn)行