【正文】 }reback:。 //跳轉(zhuǎn)標(biāo)號(hào)}。系統(tǒng)從機(jī)外部中斷INT0中斷服務(wù)程序: void ISR0(void) interrupt 0{ tdata++。 //要發(fā)送的數(shù)據(jù)加1if(tdata=9)tdata=0。 //如果數(shù)據(jù)大于8,清零} 外部中斷服務(wù)程序流程圖本章主要完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，通過對(duì)功能的分析，軟件流程圖的繪制，編寫了系統(tǒng)的模塊化子程序，多機(jī)串行通信的主機(jī)和從機(jī)程序。用C51編寫的程序具有可移植性，直觀明了，易于讀寫和修改的特點(diǎn)，是匯編用語言所無法比擬的。 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。但是，現(xiàn)在的大部分的單片機(jī)開發(fā)人員都用C 語言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程控制。應(yīng)用TCP/IP 協(xié)議，Proteus 與Keil 的聯(lián)調(diào)很好地解決了Proteus 自帶的編譯系統(tǒng)無法對(duì)C 語言進(jìn)行編譯的問題[4]。 生成單片機(jī)可執(zhí)行文件要進(jìn)行仿真和調(diào)試，.hex文件時(shí)是在Keil集成開發(fā)環(huán)境中生成的，生成過程[7][11]如下：雙擊Keil uViosion3圖標(biāo) ，進(jìn)入Keil uViosion3集成開發(fā)環(huán)境。 Keil uVision 3集成開發(fā)環(huán)境生成工程文件，單擊“Project/New uVision Project”，在彈出的對(duì)話框中，鍵入工程名為“串行通信主機(jī)程序”，單擊保存。選擇Atmel公司的AT89C51作為應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，彈出啟動(dòng)代碼添加提示對(duì)話框選擇“否”。返回集成開發(fā)環(huán)境界面，單擊“Feil/New”,然后單擊“Feil/Save”，在彈出的對(duì)話框中輸入文件名“ ”(后綴名一定要有，本系統(tǒng)程序用C51語言編寫，),單擊“保存”將文件存儲(chǔ)到“串行通信主機(jī)程序”所在的文件夾中。 文件組快捷菜單 工程器件選擇對(duì)話框 文件添加項(xiàng)目由于本系統(tǒng)用到了LCD1602，所以要用到LCD1602的驅(qū)動(dòng)程序和頭文件，（此程序在網(wǎng)上可以查到，不必自己編寫），為了便于在程序中改換接口，創(chuàng)建一個(gè)“”文件。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。*.h。*.inc)”添加“”和“”文件。 選中Create HEX File 復(fù)選框?yàn)榱司幾g項(xiàng)目并創(chuàng)建AT89C51單片機(jī)可執(zhí)行文件*hex，則需對(duì)Optitions for Target 39。Targer 39。進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置。在左側(cè)“Projece Workspace”欄中右擊“Taget1”，選擇“Optitions for Target 39。Targer 39。”，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。單擊“確定”返回集成開發(fā)界面。單擊build taget圖標(biāo) ，對(duì)目標(biāo)文件進(jìn)行編譯。結(jié)果顯示程序沒有錯(cuò)誤，有一個(gè)警告，可以忽略，并產(chǎn)生一個(gè)“”文件。 編譯并生成HEX文件 利用同樣的方法編譯0、1和2機(jī)的并生成“”、“”和“”三個(gè)單片機(jī)可執(zhí)行文件。 本系統(tǒng)的主機(jī)程序和個(gè)下位機(jī)程序均在KEIL集成開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行編寫，經(jīng)過編譯生成了四個(gè)單片機(jī)可執(zhí)行文件“”、“”、“”和“”。打開在Proteus ISIS已經(jīng)繪制好的仿真原理圖。點(diǎn)擊“Program File”后面的文件夾按鈕,彈出文件列表，從中選擇目標(biāo)代碼文件“”，點(diǎn)擊“OK”，即將十六進(jìn)制單片機(jī)可執(zhí)行成加載到單片機(jī)中，同樣的方法分別將從機(jī)的目標(biāo)代碼文件加載到相應(yīng)的單片機(jī)中，以備仿真。 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。閉合主機(jī)的接受/發(fā)送開關(guān)，使從機(jī)處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，分別單擊數(shù)據(jù)輸入按鈕，使0機(jī)，1機(jī)和2機(jī)的數(shù)據(jù)分別為5，2，8，斷開主機(jī)的接受/發(fā)送開關(guān)，然后單擊主機(jī)發(fā)送按鈕，即將從機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)按從大到小的順序依次回發(fā)給0機(jī)，1機(jī)和2機(jī)。 在單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)過程中，有時(shí)需要調(diào)試程序、修改電路以滿足產(chǎn)品要求；有時(shí)需要觀察程序運(yùn)行情況，如觀察過程中單片機(jī)內(nèi)外RAM的情況、工作寄存器的情況、特殊功能寄存器SFR的情況等；PROTEUS提供了方便的仿真調(diào)試功能。 單擊單擊仿真按鈕中的按鍵 ，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)。單擊菜單欄“Debug”“8051CPU/RegistersU1”打開單片機(jī)寄存器窗口，可以看到R0RSFR、SP、PC、PSW等寄存器中的值，以及將要執(zhí)行的指令等[16][17]。 Proteus與Keil聯(lián)合調(diào)試窗口 Debug下拉菜單為了與Keil進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，打開主機(jī)的工程文件，在鍵盤上按“Ctrl+F5”，進(jìn)入聯(lián)合調(diào)試環(huán)境，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，將調(diào)試數(shù)據(jù)窗口顯示出來，調(diào)試界面如圖510所示。該界面是主機(jī)調(diào)試環(huán)境，圖中Keil環(huán)境和Proteus環(huán)境調(diào)試窗口中顯示“r0r8”的值依次為“0B、000、00、00、0030”，從機(jī)0、1和2機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)“0008”依次在數(shù)組rdata中，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中還顯示了主機(jī)處理后的數(shù)據(jù)排列“0002”。從機(jī)的調(diào)試過程和主機(jī)一樣，在此不再累述。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。通過仿真直觀地看到通信系統(tǒng)的功能效果，通過調(diào)試可以直接看到運(yùn)行過程中各變量及單片機(jī)各寄存器中的數(shù)據(jù)變化，以確定程序運(yùn)行的正誤。 PCB設(shè)計(jì)本文所仿真的串行通信系統(tǒng)，所有的上位機(jī)和下位機(jī)電路均放在一個(gè)原理圖中，但實(shí)際串行通信應(yīng)用中，常常上位機(jī)和下位機(jī)不在同一個(gè)地點(diǎn)工作。因此在考慮實(shí)際應(yīng)用之后，只需做一個(gè)通用的串行通信最小系統(tǒng)的PCB。PCB經(jīng)加工成板，焊接元器件之后將串行通信最小系統(tǒng)人為規(guī)定為上位機(jī)或下位機(jī)，然后給進(jìn)行下位機(jī)編號(hào)即可完成本系統(tǒng)的工作。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)是單片機(jī)能夠工作的最小硬件組合，主要包括：電源、晶振振蕩器、 復(fù)位電路。對(duì)于一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)串行通信的最小系統(tǒng)的單片機(jī)還應(yīng)有ISP下載端口、串行接口RS23MAX232電路、開關(guān)、按鍵、指示燈、顯示器、報(bào)警喇叭等部分組成。 AT89C51外圍電路設(shè)計(jì)AT89C51的工作電壓為+5V，即單片機(jī)最小系統(tǒng)的電源Vcc=5V。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。對(duì)于晶振電路，AT89C51中右一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激震蕩器。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容CC2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。外接電容CC2沒有十分嚴(yán)格的要求，單電容值的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶振，推薦電容使用，如果使用陶瓷諧振器建議選擇[13][15]。該系統(tǒng)選用的是12MHz的石英晶振，而微調(diào)電容選擇22PF。對(duì)于復(fù)位電路，選用了電容與電阻串聯(lián)的形式，另將一按鍵與電容并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位，電容為電解電容C=100uF，電阻為R=10KΩ。復(fù)位電路的基本要求是濾波電容和電阻的乘積大于5個(gè)外部時(shí)鐘周期，根據(jù)時(shí)間常數(shù) : 通過以上分析，復(fù)位電路中，電容選擇C=100uF，電阻選擇R=10KΩ是合理的。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。，ISP為AT89C51的下載編程器端口。 AT89C51單片機(jī)外圍電路 LCD1602液晶顯示模塊電路LCD1602的接口可以和AT89C51單片機(jī)接口直接相連。LCD1602的工作電壓為+5V，S1為液晶顯示器的電源開關(guān)，亮度通過1K的可變電阻RV1進(jìn)行硬件調(diào)節(jié)。 LCD1602外圍電路 RS 232模塊電路設(shè)計(jì)串行通信的距離和傳輸率與電氣特性有關(guān)，傳輸距離隨傳輸速度的增加而縮短。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的UART通信，由于采用TTL電平傳輸，一般僅用于板級(jí)通信。如要增加傳輸距離，則通信信號(hào)需要驅(qū)動(dòng)或調(diào)制。RS232接口是一種串行通信標(biāo)準(zhǔn)，是由美國(guó)EIA（電子工業(yè)協(xié)會(huì)）和Bell公司一起開發(fā)的通信協(xié)議，它對(duì)信號(hào)線的功能、電氣特性、連接器等都作了明確的規(guī)定[7]。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)。MAX232芯片可以完成TTL電平與RS232電平間的轉(zhuǎn)換。其供電電壓為5V電源，片內(nèi)有升壓電路。這樣不必增加電源的品種，簡(jiǎn)單可靠。通過RS232使用MODEM還可以通過電話線遠(yuǎn)距離傳送。本AT89C51單片機(jī)的串行通信最小系統(tǒng)的RS232的驅(qū)動(dòng)采用MAX232芯片。 RS232模塊電路圖 系統(tǒng)硬件PCB總原理圖根據(jù)AT89C51單片機(jī)串行通信最小系統(tǒng)模塊化電路設(shè)計(jì)，以及通用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板設(shè)計(jì)思想，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的器件如表6。表6 器件列表 序號(hào)名稱標(biāo)稱封裝數(shù)量代號(hào)1電阻500ΩRES406R1R62電阻10kΩRES401R83電容2pFCAP102CC24電容100uFELECRAD101C35電容ELECRAD15M4C21C246單片機(jī)AT89C51DIL401U17升壓芯片MAX232DIL161U218LED燈LEDBLUELED3DD D59LED燈LEDBIRYLED1D410LED燈LEDGREENLED1D611下載接口TRANS 10DIL4ISP1210針插座CONNSIL10CONNSIL104JJJJ10132針插座CONNSIL2CONNSIL21J4144針插座CONNSIL4CONNSIL42JJ8158針插座SIL10008SIL100082JJ716串行接口CONND9FD09FR1J91710針插座CONNSIL1CONNSIL11J1118液晶顯示器LM016LCONNDIL141LCD19喇叭SPEAKERCONNSIL21LS1208引腳排阻RESPACK8RESPACK81RP121可變電阻1kΩCONNSIL35RV1RV522晶振12MXTAL181X123開關(guān)CONNSIL210S1S10，它除了包括上面介紹的AT89C51外圍電路模塊、LCD液晶顯示模塊、RS232模塊，還包括3個(gè)可變電阻接口、8個(gè)開關(guān)接口、4個(gè)LED顯示燈、1個(gè)報(bào)警喇叭接口以及P0、PP2和P3的預(yù)留接口。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。此原理圖在Proteus 原理圖編輯區(qū)進(jìn)行繪制，其方法已在上一章介紹，繪制過程在此不再累述。 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。1. 元器件的封裝在ISIS中添加元件時(shí)，大部分元件都已經(jīng)配置了一個(gè)封裝（有部分元件要手動(dòng)添加封裝）。但這個(gè)封裝并不一定適合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，因此需要重新添加適合的封裝。在元器件庫(kù)中找不到ISP器件，通過ISIS編輯器繪制了一個(gè)ISP元器件，為元器件添加封裝信息。雙擊ISP元器件， Package后面的問號(hào)，在Keywords輸入TRANS 10 DIL，點(diǎn)擊“OK”即可。 ISP的屬性對(duì)話框 元器件選擇框調(diào)整好所有元件的封裝后，到菜單“Tools /Netlist Compiler”，接著打開Netlist Compiler設(shè)置對(duì)話框，上面的設(shè)置保持默認(rèn)就行了，單擊OK 生成網(wǎng)表文件。緊接的工作就是將網(wǎng)表文件導(dǎo)入到ARES。到菜單“Tools/Netlist to ARES”，這樣就會(huì)打開ARES（你也可以利用工具欄的相應(yīng)按鈕來完成這一操作）。ARES 。 ARES 工作界面 在放置元件前，我們必須要畫一個(gè)版框，之后所有的元件將在版框內(nèi)布線。我們用2D