基于單片機(jī)的串口通信設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-23 17:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為 TIA/EIA485A 標(biāo)準(zhǔn)。2第二章 串口通信基礎(chǔ)第一節(jié) 串行通信的分類串行通信可以分為同步通信和異步通信兩類。同步通信是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳送一幀信息。這里的信息幀與異步通信中的字符幀不同，通常含有若干個數(shù)據(jù)字符。它們均由同步字符、數(shù)據(jù)字符和校驗字符組成。其中同步字符位于幀開頭，用于確認(rèn)數(shù)據(jù)字符的開始。數(shù)據(jù)字符在同步字符之后，個數(shù)沒有限制，由所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊長度來決定；校驗字符有 1 到 2 個，用于接收端對接收到的字符序列進(jìn)行正確性的校驗。同步通信的缺點是要求發(fā)送時鐘和接收時鐘保持嚴(yán)格的同步。異步通信中，在異步通行中有兩個比較重要的指標(biāo)：字符幀格式和波特率。數(shù)據(jù)通常以字符或者字節(jié)為單位組成字符幀傳送。字符幀由發(fā)送端逐幀發(fā)送，通過傳輸線被接收設(shè)備逐幀接收。發(fā)送端和接收端可以由各自的時鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個時鐘源彼此獨立，互不同步。接收端檢測到傳輸線上發(fā)送過來的低電平邏輯0（即字符幀起始位）時，確定發(fā)送端已開始發(fā)送數(shù)據(jù)，每當(dāng)接收端收到字符幀中的停止位時，就知道一幀字符已經(jīng)發(fā)送完畢。第二節(jié) 串口通信的參數(shù)串口通信最重要的參數(shù)是波特率、起始位、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。波特率：是一個衡量通信速度的參數(shù)，表示每秒鐘傳送的 bit 的個數(shù)。起始位：當(dāng)通信線上沒有數(shù)據(jù)被傳送時處于邏輯“1”狀態(tài)，當(dāng)發(fā)送設(shè)備要發(fā)送一個數(shù)據(jù)時，先發(fā)送一個邏輯“0”信號，這個低電平就是起始位，起始位通過通信線傳向接收設(shè)備，接收端檢測到這個低電平后，就確認(rèn)開始接收數(shù)據(jù)了。起始位的作用是使通信雙方在傳送數(shù)據(jù)前協(xié)調(diào)同步。數(shù)據(jù)位：是衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(shù)，當(dāng)計算機(jī)發(fā)送一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不會是 8 位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是 7 或 8 位，如何設(shè)置取決于要傳送的信息。每個3包是指一個字節(jié)，包括開始/停止位、數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位，由于實際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語“包”指任何通信的情況。停止位：用于表示單個包的最后一位。典型的值為 和 2 位，它是一個數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志，接收端接收到停止位后，通信線路上會回復(fù)邏輯“1”的狀態(tài)，知道下一個起始位的到來。奇偶校驗位：在串行通信中一種簡單的檢錯方式，有四種方式：偶、奇、高和低。對于偶和檢驗的情況，串口會設(shè)置檢驗位，用一個值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個或者奇?zhèn)€邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位邏輯高或者邏輯低校驗，這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個位的狀態(tài)，有機(jī)會判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。4第三章 設(shè)計方案 在 2 個相同單片機(jī)之間利用串口進(jìn)行通信，通過按鍵輸入要發(fā)送的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為數(shù)字，并可在數(shù)碼管上顯示出來，設(shè)置完后通過串口通信發(fā)送給另一個單片機(jī)，另一個單片機(jī)接收到后在數(shù)碼管上顯示出來，2 個單片機(jī)可以互相發(fā)送數(shù)據(jù)，通過 2 個單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)碼管顯示的數(shù)字可以判斷串口通信發(fā)送的數(shù)據(jù)的正確性。系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖 所示。本設(shè)計主要由按鍵輸入電路、單片機(jī)控制電路和數(shù)碼管顯示電路組成，2 個單片機(jī)的電路圖完全相同，實現(xiàn)的功能也相同，所以本文只介紹其中一塊單片機(jī)電路的設(shè)計方法和串口通信的原理。圖 系統(tǒng)設(shè)計框圖5第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計第一節(jié) Protel 軟件的使用一、利用 Protel 軟件進(jìn)行原理圖設(shè)計步驟：建立數(shù)據(jù)庫。打開 Protel 軟件后，在“文件”標(biāo)題欄里選擇“新建”選項，在彈出的對話框里選擇 Document Folder，然后點擊 OK 即可。打開 Documents，選擇“文件”標(biāo)題欄里選擇“新建”選項，在彈出的對話框里選擇“Schematic Document”選項，建立原理圖文件，并給原理圖文件命名。設(shè)計電路原理圖。利用 Protel 里的元器件庫完成電路原理圖的繪制。檢查原理圖電性能可靠性。選擇工具下面的電氣規(guī)則檢查，在“Rule Matrix”中選擇要進(jìn)行電氣檢查的項目，設(shè)置好各項后，在“Setup Electrical Rlues Check”對話框上選擇 “OK”即可運行電氣規(guī)則檢查，檢查結(jié)果將被顯示到界面上。第二節(jié) 按鍵輸入電路常用的按鍵有獨立鍵盤和矩陣鍵盤，矩陣式鍵盤分行和列，通過行和列來確定某一個按鍵的位置，適用于多鍵盤操作，可以節(jié)省單片機(jī)的 I/O 口。獨立式鍵盤是直接將按鍵連接至單片機(jī) I/O 口，單片機(jī)通過檢測 I/O 的電平來判斷按下的按鍵，編程簡單，但是占用 I/O 資源比較多。本設(shè)計中只需要用到 4 個按鍵來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入，所以使用獨立式鍵盤即可。按鍵輸入電路如圖 所示。單片機(jī)的 引腳用來控制 4 路按鍵，4 個按鍵分別代表 4 組數(shù)據(jù)“1121234” ，不同長度的數(shù)據(jù)可以更充分的檢測串口數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。6圖 按鍵輸入電路第三節(jié) 單片機(jī)控制電路一、單片機(jī)控制電路設(shè)計該部分電路設(shè)計如圖 所示。單片機(jī)的時鐘的頻率直接影響著單片機(jī)的速度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。AT89S51 片內(nèi)由一個反相放大器構(gòu)成振蕩器，可以通過它倆產(chǎn)生時鐘。常用的單片機(jī)產(chǎn)生時鐘的方法有兩種：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本設(shè)計選用外部時鐘方式，單片機(jī)內(nèi)部 XTAL1 引腳為高增益反向放大器的輸入端，XTAL2為輸出端，在這 2 個引腳之間接石英晶振和電容，就可以構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。外接晶振振蕩頻率不大于單片機(jī)的最大工作頻率即可。如果有串行通信，需要選擇振蕩頻率除以串行通信頻率可以整除的晶振。本設(shè)計選用的 晶振。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，復(fù)位信號是高電平有效，復(fù)位操作有上電自動復(fù)位、按鍵電平復(fù)位、外部脈沖復(fù)位和
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