【文章內(nèi)容簡介】 法是，通信前，發(fā)送端和接收端必須使用雙方協(xié)商一致的通信協(xié)議，其中包括傳送速率的規(guī)定，此法常用于非同步通信， RS232通信就采用此法。 RSR232串口通信原理框圖如圖 圖 RSR232串口通信原理框圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 15 頁 共 39 頁 3 單片機與 PC機串口通信 MCS51 內(nèi)部含有一個可編程全雙工串行通信接口，具有 UART 的全部功能。該接口電路不僅能同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，也可作為一個同步移位寄存器使用。 在進行異步通信時，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分別在各自的時鐘（ TCLK 和 RCLK）控制下進行的，但都必須與字符位數(shù)的波特率保持一致。 MCS51串行口的發(fā)送和接收時鐘可由兩種方式產(chǎn)生，一種是由主機頻率 fosc 經(jīng)分頻后產(chǎn)生，另一種方式是由內(nèi)部定時器 T1或 T2的溢出率經(jīng) 16分頻后提供 。 發(fā)送和接收的過程 串行口的發(fā)送過程由指令 MOV SBUF， A 啟動，即 CPU 由一條寫發(fā)送緩沖器的指令把數(shù)據(jù)（字符）寫入串行口的發(fā)送緩沖器 SBUF（發(fā)）中，再由硬件電路自動在字符的始、末加上起始位（低電平）、停止位（高電平）及其它控制位（如奇偶位等），然后在移位脈沖 SHIFT 的控制下，低位在前，高位在后，從 TXD 端（方式 0除外）一位位地向外發(fā)送。 串行口的接收與否受制于允許接收位 REN 的狀態(tài)，當 REN 被軟件置 “1” 后，允許接收器接收。接收端 RXD 一位位地接收數(shù)據(jù)，直到收到一個完整的字符數(shù)據(jù)后，控制電路進行最后一次移位，自動去掉啟始位，使接收中斷標志 RI 置 “1” ，并向 CPU 申請中斷。 CPU 響應(yīng)中斷，用一條指令（ MOV A， SBUF）把接收緩沖器 SBUF（收）的內(nèi)容讀入累加器。 TI 和 RI 是由硬件置位的，但需要用軟件復(fù)位。 相關(guān)的寄存器 SBUF 是兩個在物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器，可同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。兩個緩沖器只用一個字節(jié)地址 99H，可通過指令對 SBUF 的讀寫來區(qū)別是對接收緩沖器的操作還是對發(fā)送緩沖器的操作。串行口對外有兩條獨立的收發(fā)信號線 RXD（ ）、 TXD（ ），因此可以同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全雙工。 SCON寄存器用來控制 串行口的工作方式和狀態(tài)，可按位尋址，其字節(jié)地址為 98H。 PCON 中的 SMOD 用來控制波特率加倍。 TMOD 設(shè)置定時器 1的工作方式，用來產(chǎn)生波特率 如果用到中斷，則還需要用到中斷相關(guān)的寄存器 IE,IP 等 四種工作方式 方式 0： 同步移位寄存器方式，其波特率是固定為振蕩頻率 fosc 的 1/12。在這種工作方式下，發(fā)送和接收串行數(shù)據(jù)都通過 RXD（ ）進行，從 TXD（ ）輸出移位脈沖，控制外部的移位寄存器移位。 1幀信息為 8 位，沒有起始位，停止位。 方式 1： 8 位 UART， 1 幀信息為 10 位，其中一位起始位 “0” 、八位數(shù)據(jù)位（先低位后高位）和一個停止位 “1” ，波特率可變，根據(jù)定時器 1的溢出率計算。 方式 2： 9 位 UART， 1 幀信息為 11 位，其中一位起始位 “0” 、八位數(shù)據(jù)位（先低位后高位），一位控制位（第九位）和一個停止位 “1” 。波特率為振蕩頻率的 1/64 或 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 16 頁 共 39 頁 1/32。 方式 3： 9位 UART，幀信息為 11 位，其中一位起始位 “0” 、八位數(shù)據(jù)位（先低位后高位），一位控制位（第九位）和一個停止位 “1” 。波特率可變，根據(jù)定時器 1 的溢出率計算。附加的第 9 位數(shù)據(jù)為 SCON 中的 TB8 的值，它由 軟件置位或清零，可作為多機通信中地址 /數(shù)據(jù)信息的標志位，也可作為數(shù)據(jù)的奇偶校驗位 。 3． 4 連接 由于串口用的是 TTL電平，和 RSR232 電平不同，因此，單片機和 PC 機通信時需要進行電平轉(zhuǎn)換，常用的 IC 是 MAX232，連接如圖 所示，其中 MAX232 供電腳為 +5V，中間連接的電解電容取 50V 1UF。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 17 頁 共 39 頁 4 紅外發(fā)射 /接收管 各類紅外線發(fā)射管 (1)外形：￠ 3mm，￠ 5mm直插型。 (2)發(fā)射角度： 45176。 ， 30176。 ， 20176。 ， 15176。 等幾種半值發(fā)射角 度。 (3)峰值波長： λp ＝ 940nm， 850nm， 860nm 幾種峰值發(fā)射波長。 (4)應(yīng)用范圍：可作為紅外線遙控系統(tǒng)發(fā)射頭，反射式，對射式光電開關(guān)，安防，電腦攝像頭的照明光源。 (5)作為遙控發(fā)射管時：有從發(fā)射距離從 5M－ 40M 各檔次發(fā)射功率型號。 (6)應(yīng)用資料：￠ 3mm 紅外線發(fā)射管一般用于超薄紅外線遙控器使用，或者配對￠3mm 紅外線接收管做光電開關(guān)使用，通常有對射式及反射式的。做對射式使用時，由于是紅外線發(fā)射管和接收管 正對，反射管發(fā)射的光線直接投射到接收管，近距離內(nèi)幾乎沒有衰減，因此發(fā)射管無須較大的發(fā)射功率，接收管對周邊電路要求也不是很高。 對普通功率的紅外線發(fā)射管來講，一般連續(xù)工作正向電流（直流）都可達 50mA，脈沖驅(qū)動時可達 1A 或 及 ，主要受驅(qū)動脈沖的占空比來決定。但實際應(yīng)用環(huán)境中，都很少讓它工作在極限電流狀態(tài)即可達到要求。 各類紅外線接收管 (1)外形：￠ 2mm，￠ 3mm，￠ 5mm 直插型，半圓柱型側(cè)面接收型，扁平型等。 (2)封裝材料：普通樹脂，陶瓷包裝 ，金屬包裝等。 (3)感光峰值波長 λp ＝ 940nm， 850nm 等幾種。 (4)應(yīng)用：光敏二極管分別有適合偵煙器，紅外線耳機，紅外數(shù)據(jù)通信等領(lǐng)域幾個品種。光敏三極管分別有適用于對射式光電開關(guān)，反射式光電開關(guān)，計數(shù)，位置檢測，簡單紅外線遙控系統(tǒng)等各品種。 (5)應(yīng)用資料 ： 紅外接收三極管通常只有兩只腳，可簡單理解為一個紅外線二極管和一個三極管的集成，它的集電極發(fā)射極間（ C,E 極間）可等效為單向?qū)ǖ囊粋€光敏電阻，不同于普通光敏電阻的是它的等效電阻的變化范圍更寬廣，飽和導 通時為幾百歐姆，截止時為無窮大。感光部分作為三極管的基極，象普通三極管的基極那樣控制集電極的電流大小，繼而控制決定集電極或發(fā)射極輸出的采樣電壓大小。而它感光部分的光電流大小就取決于投射紅外線光強度的大小，于是這在作為光電開關(guān)來用時就特別重要了，因此在實際使用時需注意作為紅外線光源的發(fā)射管的發(fā)光功率要足夠強，此為保證接收管端電路輸出的開關(guān)電平良好的一個條件，另外一個條件即為接收管端串聯(lián)的電阻網(wǎng)絡(luò)，因為紅外線接收管的 C,E 極間的等效電阻特性，和外圍電路串聯(lián)電阻形成一個串聯(lián)分壓。由于 C,E 極間的電流受光敏部分光電 流的調(diào)制，而光電流又受投射的紅外線強度的調(diào)制，因此也就相當于 C,E 極間等效電阻受投射的紅外線強度的調(diào)制。 光敏感二極管的輸出電流通常不如光敏感三極管的輸出電流大，但它的反應(yīng)速度及暗電流（噪聲）都比光敏感三極管小得多。因此它適合一些需要高速數(shù)據(jù)傳輸或檢測 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 18 頁 共 39 頁 微弱光變化信號的場合。 本課題使用的常見普通紅外發(fā)射 /接收管，實物圖如圖 所示 ： 圖 紅外發(fā)射 /接收管 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 19 頁 共 39 頁 5 硬件 設(shè)計及調(diào)試 本 課題研究的是單片機紅外報警器， 它主要 基于單片機功能來實現(xiàn)整個課題所研究的功能。從課題來看不難看出單片機是主要部分，應(yīng)用功能比較豐富的 AT89S52 來做核心芯片 ， 光有單片機芯片是無法實現(xiàn)的，所以要有一個能驅(qū)動芯片工作的，而又要結(jié)合紅外報警的特點，因此選用了 74LS04 作為驅(qū)動單片機和傳輸報警需要的電平作用。其實做到這里就可以了，但是我想更加貼近現(xiàn)實我想到了串口通信，將所顯示的結(jié)果上傳到 PC機上，這樣 MAX232 就是必不可少的芯片了 。這 3 種芯片的功能和用 途在前面已經(jīng)一一介紹了?，F(xiàn)在就將各芯片在整個電路的用途介紹一下。 完整的硬件原理圖見附錄一。 單片機電路 單片機電路是由單片機 AT89S52 為核心組成的，它包括了各芯片管腳所連接的器件電路， 輸入接口 電路 連接圖 如圖 所示。 圖 輸入接口電路連接圖 P0 口和 P2 口分別連接六向反 相 器 74LS04，當紅外發(fā)射管和接收管相互發(fā)送 /接收時，沒有任何被截斷的時候，會向 74LS04 發(fā)送一個高電平，而通過反相器再向單片機AT89S52 發(fā)送一個低電平來通報聲光報警電路，此時沒有人闖入。反之亦然。 在這里74LS04 起到驅(qū)動作用以及能使報警電路能工作的 所需電平。 而 ATAL1 和 ATAL2 與晶振相連接組成一個時鐘電路，為整個電路提供時鐘。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 20 頁 共 39 頁 還有 RST 復(fù)位電路，一次完整的操作后，來復(fù)位整個電路，以便重新測試實現(xiàn)功能。 報警電路 當有人 闖入時， 7 位 數(shù)碼顯示管 將會顯示哪一路或者哪幾路有人闖入，同時聲光報警電路會發(fā)出報警。具體電路如圖 。 圖 報警電路 口接蜂鳴器電路， 口接 KEY 清零按鍵電路， 口接 LED 電路。 以及輸出端口 P1 口接 7 位數(shù)碼顯示管。而 7 位數(shù)碼顯示 管和蜂鳴器是共陰性的，也就是說只有 高 電平才能驅(qū)使其工作。就如前面單片機電路所介紹的一樣，只有當人截斷紅外線時，74LS04 會向 AT89S52 提供一個 高電平， 那么 7位數(shù)碼顯示管和蜂鳴器就會顯示報警。 串口通信電路 通過 RSR232 串口電路將 7 位數(shù)碼顯示管的數(shù)字傳輸?shù)?PC機上顯示。 具體電路如圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 21 頁 共 39 頁 所示。 圖 串口通信電路 串口通信電路主要用到 MAX232 芯片來傳輸數(shù)據(jù)的。 MAX232 的 T2in 和 R2out 分別與單片機的 和