【正文】 即可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的任務(wù)又可以簡化電路設(shè)計(jì)。如圖 61 為單片機(jī)與 PC 機(jī)實(shí)現(xiàn)串行通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。28 圖 61　串行通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 總電路設(shè)計(jì)在一般的情況下，PC 機(jī)的電平標(biāo)準(zhǔn)是 RS232C，而單片機(jī)串行口給出的是 TTL 電平，因而在單片機(jī)和 PC 機(jī)的串行口 TxD、RxD 四端加 MAX232 以實(shí)現(xiàn) TTL 電平和RS—232 電平之間的轉(zhuǎn)換。單片機(jī)通信采用端口 RxD、TxD，PC 機(jī)選用 COM1 口或COM2 口( 本設(shè)計(jì)調(diào)試大多數(shù)時候用的是 COM1 口)。本次的電路圖中增加了 D1 至 D8 這8 個發(fā)光二極管是為了在實(shí)現(xiàn)串口自我檢測時能直觀地從發(fā)光二極管的閃爍情況看出串口通信是否成功，如轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制就可以就燈的閃爍情況判斷其發(fā)送的最后兩位是否正確。 圖 62　總電路設(shè)計(jì)圖 相關(guān)部分電路分析（1） 電源部分：AT89C51 單片機(jī)及芯片 MAX232 的電源都是+5V 直流電源來供電，本來按照設(shè)計(jì)思29想，輸出電壓是 5V 的 L7805CV 三端穩(wěn)壓器是一個不錯的選擇，但為了方便調(diào)試，本設(shè)計(jì)的電源供電采用外部可調(diào)變壓器將家庭用電變成 5V 進(jìn)行供電。（2） 單片機(jī)引腳部分本設(shè)計(jì)用的單片機(jī)是 AT89C51，其管腳功能在以上的分析中已介紹過，這里就不再贅述，這里介紹的是與本設(shè)計(jì)相關(guān)的引腳的連接。P0 口未用，P1 口作為 LED 燈的連接控制端，P2 口的后四個（～）作為開關(guān)控制口，9 號腳(RST)接復(fù)位電路，119號腳(XTALXTAL2)分別接晶振電路的兩端，31 、40 號腳（ /Vpp、VCC）外接電源，EA而 TxD 和 RxD 則分別接 MAX232 的 T1IN 和 T1OUT，20 號腳（GND）接地，其他管腳懸空。（3） 單片機(jī)晶振部分：AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部有自帶振蕩電路。而本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時鐘方式，在 AT89C51 芯片內(nèi)部振蕩電路中，將 XTAL1 和 XTAL2 的引腳外接定時元件，內(nèi)部震蕩器就能構(gòu)成自激振蕩。這里的定時元件采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路，晶體的頻率選擇，這是為了方便獲得標(biāo)準(zhǔn)的波特率，兩個電容均為 30pF。具體的連接方法如圖 63 所示，電路中的電容主要是起頻率微調(diào)作用。而在連接的過程中，晶體和電容應(yīng)盡可能與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，保證振蕩器可靠工作，一般情況采用瓷片電容較為適宜。 圖 63 圖 64（4） 基本按鍵設(shè)計(jì)部分：按鍵輸入是用來控制程序執(zhí)行時數(shù)據(jù)的輸入或是特殊功能的設(shè)置及操作。本設(shè)計(jì)采用的是獨(dú)立連接式鍵盤。這是一種最簡單的鍵盤，每個鍵獨(dú)立地接入一根數(shù)據(jù)輸入線，獨(dú)立連接式鍵盤連接圖如圖 64 所示。當(dāng)沒有鍵按下時，所有的數(shù)據(jù)輸入線都為高電平；當(dāng)有任意一個鍵被按下時，與之相連的數(shù)據(jù)輸入線將變成低電平，從而形成通路。通過軟件編程，可以判斷是否有鍵被按下。從而實(shí)現(xiàn)在 PC 機(jī)與單片機(jī)通信過程中起到控制通信的作用。這種鍵盤對于在鍵盤要求不多的單片機(jī)系統(tǒng)中，使用方便，硬件、軟件結(jié)構(gòu)簡單，但不適合在鍵盤要求較多的系統(tǒng)中使用。（5） 電平轉(zhuǎn)換部分：單片機(jī)串行傳輸接口的輸入、輸出電平是 TTL 電平，而 PC 機(jī)配置的是 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串行接口，要完成單片機(jī)與 PC 機(jī)的數(shù)據(jù)通信，在此就需要使用 MAX232 芯片來實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。PC 機(jī)和單片機(jī)最簡單的連接是零 MODEM 三線經(jīng)濟(jì)型。這是進(jìn)行全雙工通信所30必須的最少線路。圖 65 給出電平轉(zhuǎn)換部分電路連接圖，其中 12 引腳接單片機(jī)的 RxD 端，14 腳接 DB9 的 RxD 端，11 引腳接單片機(jī)的 TxD 端， 13 腳接 DB9 的 TxD 端。所接電容均為 1uF，但要注意其極性，這樣可以提高抗干擾能力。圖 65　電平轉(zhuǎn)換圖（6） 單片機(jī)復(fù)位部分：本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位電路，如圖 66 所示。這種復(fù)位電路的工作原理如下：接通電源瞬間，電容兩端相當(dāng)于是短路，RST 引腳上為高電平。接著電源通過電阻對電容充電，RST 端電壓慢慢降下來，降到一定程度，即為低電平時，單片機(jī)開始正常工作。另外手動 S0 開關(guān)按鍵，只要按下 S0 開關(guān)鍵便可以重新執(zhí)行程序。 圖 66　單片機(jī)復(fù)位圖 圖 67 LED 燈顯示圖（7） LED 燈顯示部分：這 8 個 LED 燈的主要功能是將發(fā)送的最后兩個數(shù)字用 2 進(jìn)制顯示出來，燈亮為低電平（0） ，燈不亮為高電平（1） 。由 AT89C51 單片機(jī)的 P1 口連接，加上 8 個上拉電阻主要是為其提供足夠點(diǎn)亮 LED 燈的電壓。其圖如 67。317 相關(guān)程序設(shè)計(jì)和通信測試 監(jiān)測控制系統(tǒng)流程本設(shè)計(jì)的研究的串行通信在工業(yè)監(jiān)測中的應(yīng)用，但由于時間、資源、工作量等因素，在主要設(shè)計(jì)內(nèi)容中，對監(jiān)測控制系統(tǒng)闡述并不太多，這里就簡單介紹下在數(shù)據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)機(jī)之前的一些流程。一般的控制系統(tǒng)都是由微機(jī)、接口電路、外部通用設(shè)備、工業(yè)生產(chǎn)對象等組成，其一般的工作流程如下：在生產(chǎn)對象中，被測參數(shù)如溫度、流量、壓力、速度等一些連續(xù)變化的模擬量，經(jīng)傳感器、變換器，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號，再經(jīng)多路開關(guān)分時送到 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量通過接口（本論文用的是串行接口）送入計(jì)算機(jī)。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，用軟件或程序?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，然后經(jīng)模擬量輸出通道輸出，輸出的數(shù)字量經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量，再經(jīng)反多路開關(guān)與相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，以達(dá)到對被測參數(shù)控制的目的 [14]。下圖是其數(shù)據(jù)在進(jìn)入系統(tǒng)機(jī)之前的流程圖。 圖 71　數(shù)據(jù)輸入 PC 機(jī)之前流程圖 單片機(jī)程序流程本設(shè)計(jì)研究的是單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，要把單片機(jī)和其他系統(tǒng)機(jī)構(gòu)成一個可通信的系統(tǒng)來演示和實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的這種功能。本設(shè)計(jì)采用的系統(tǒng)機(jī)是 PC 機(jī)，將設(shè)計(jì)制作32好的單片機(jī)與 PC 機(jī)用串口連接線連接起來，就可達(dá)到一個串行調(diào)試的效果，在單片機(jī)端的流程就是首先在設(shè)計(jì)好的硬件上對程序進(jìn)行初始化，將既定的有關(guān)數(shù)據(jù)通過軟件寫進(jìn)單片機(jī)；然后才是針對各種功能將有關(guān)程序設(shè)計(jì)出來編寫進(jìn)單片機(jī)，包括發(fā)送接收子程序、按鍵通信程序、LED 燈點(diǎn)亮程序、延時去抖動程序等。下圖就是 AT89C51 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)總流程圖。 圖 72 總流程圖（1） 單片機(jī)發(fā)送字符流程本設(shè)計(jì)中的單片機(jī)的發(fā)送程序流程如圖 73，這里主要介紹的是將單片機(jī)中的程序發(fā)送到 PC 機(jī)上的流程。單片機(jī)試驗(yàn)板上有四個鍵，每個按鍵對應(yīng)著不同的程序，按鍵時將已設(shè)定好，編寫進(jìn)單片機(jī)的數(shù)據(jù)表發(fā)送到 PC 機(jī)，這就是單片機(jī)的發(fā)送過程。并且在編寫程序的過程中，將 DPTR 的初始地址編寫進(jìn)去，這樣讀取數(shù)據(jù)的時候就有了初始的入口地址，并能根據(jù)入口地址有效地查找到相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，將其送出。（2） 單片機(jī)接收字符流程在本設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)從 PC 機(jī)上發(fā)送過來，必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的接收程序?qū)⒆址邮障聛恚⒁?yàn)證其接收的字符是否正確。這里用 LED 燈的亮滅來判斷是否正確（由于只有 8 個燈，故只能驗(yàn)證字符的最后兩位） 。這就是整個單片機(jī)接收字符的過程。其流程圖如 7334。 圖 73 發(fā)送流程圖 圖 74 接收流程圖 串行口初始化串行口初始化就是將一些事先約定的東西編寫進(jìn)單片機(jī)，初始化串行傳輸端口主要有以下 4 個方面的設(shè)定：傳輸率，傳送位數(shù)，奇偶校驗(yàn)位和停止位。這里設(shè)置傳輸率為9600bps ，傳送位數(shù)為 8 位；沒有奇偶校驗(yàn)位；停止位為 1 位。 （以上的設(shè)定是整個調(diào)試過程所采用的固定設(shè)定）（1）設(shè)置定時器 1 工作模式，即設(shè)定 TMOD 寄存器，使用定時器 1，工作在模式2，8 位自動重新加載計(jì)數(shù)值，由其格式則可以得出 TMOD 寄存器值為 20H（0010 0000） ，程序?yàn)椋篗OV TMOD，20H。（2）設(shè)定波特率，本設(shè)計(jì)所用的實(shí)驗(yàn)板上的石英振蕩器工作頻率是 ，傳輸?shù)牟ㄌ芈蕿?9600bps，由波特率＝ ，也即：)256(13XfoscSMOD??9600＝ 。)256(1093X??從而解得：X=253，也即 TH1=FDH，因此設(shè)置定時器 1 為重新加載 FDH，對 TH1寫入計(jì)數(shù)值，相應(yīng)的 TL1 也要有相同的數(shù)值（FDH ） ，程序?yàn)椋篗OV TH1，0FDH。（3）設(shè)置串行口控制寄存器 SCON，以串行口的工作方式為方式 1 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，并將接收設(shè)為允許，由其格式可知 SCON 寄存器值為 50H（0101 0000） ，程序?yàn)椋篗OV 34SCON，50H 。（4）激活定時器 1，將控制寄存器 TCON 的位 6（ TR1）置 1，則表示打開 T1 定時器，就能正確地產(chǎn)生波特率時鐘，程序?yàn)椋篠ETB TR1。（5）關(guān)中斷，本設(shè)計(jì)用的是查詢方式，所以在初始化時要先關(guān)中斷，也即將中斷允許控制寄存器中的 ES 置零，程序?yàn)椋篊LR ES。 由上可知， AT89C51 單片機(jī)串行通信用匯編語言表示的初始化程序?yàn)椋篠ERIAL_INIT: 。用定時器 1 產(chǎn)生波特率，通信協(xié)議為：9600 N 8 1MOV TMOD，20H 。定時器 1 工作于 8 位自動重載模式，用于產(chǎn)生波特率MOV TH1，0FDH 。 fosc=MOV TL1，0FDH 。波特率 9600 MOV SCON，50H 。設(shè)定串行口工作方式MOV PCON，00H 。波特率不倍增SETB TR1 。啟動定時器 1 CLR ES 。清零 串行通信程序本設(shè)計(jì)要求的是單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，而在串行通信程序中是將單片機(jī)作為下位機(jī)，將 PC 機(jī)作為上位機(jī)，兩者通過串口線連接進(jìn)行串行通信。其具體是實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過程如下：其中一個簡便的方法是在 PC 機(jī)上下載一個串口調(diào)試軟件 “串口調(diào)試助手”，然后分別設(shè)定：端口號：COM1；波特率：9600；數(shù)據(jù)位：8；停止位：1；校驗(yàn)位：None。再將自制的單片機(jī)試驗(yàn)板與 PC 機(jī)自帶的串口用串口連接線連接起來，插上電源，就可以開始進(jìn)行串行通信的通信驗(yàn)證了。其調(diào)試過程和順序是這樣的：如果在串口調(diào)試助手的發(fā)送窗口中發(fā)送 00H～FFH，單片機(jī)接收數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)送到 P1 口，從 P1 口控制的 LED 的亮滅情況就能反映從 PC 機(jī)傳給單片機(jī)的串行通信是否正確。此時單片機(jī)同時也將接收到的數(shù)據(jù)回送給 PC 機(jī)，并能在串口調(diào)試助手的接收窗口上顯示出來。從接收窗口中的內(nèi)容可以驗(yàn)證單片機(jī)回送給 PC機(jī)的數(shù)據(jù)是否正確。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板上有四個按鍵，每按下一個按鍵，單片機(jī)就發(fā)送一串字符串到 PC 機(jī)上，并在串口調(diào)試助手的接收窗口上顯示這一串字符串。下面就具體分別介紹相關(guān)的細(xì)節(jié)。（1） 發(fā)送字符串子程序：當(dāng)按下實(shí)驗(yàn)板上的四個鍵其中一個，單片機(jī)就發(fā)送對應(yīng)的一串字符串到 PC 機(jī)上。編寫程序的時候，字符串通過表的形式來建立，字符串以 00H 結(jié)尾，當(dāng)發(fā)送程序檢測到所送的字符是 00H 時，表示字符串已經(jīng)發(fā)送完畢，停止發(fā)送。其調(diào)試結(jié)果如圖 75發(fā)送字符串的程序代碼如下：35；發(fā)送字符串到 PC，入口地址為 DPTRSEND_CHAR： CLR A SEND： MOVC A ，@A +DPTR JZ RETURN ；字符串以 00H 結(jié)尾，當(dāng)檢測到 00H，結(jié)束發(fā)送 MOV SBUF ，A JNB TI ，$ CLR TI INC DPTR CLR A AJMP SENDRETURN： RET 圖 75 單片機(jī)發(fā)送字符在 PC 機(jī)上顯示圖（3） 接收數(shù)符子程序：接收字符的具體流程上面也有相當(dāng)?shù)年U述，這里主要給出的是其接收程序：RX： CLR RI ；清除 RI 并等待下一個字符 MOV A ，SBUF ；接收字符 MOV 30H ，A ；暫存在 30H MOV P1 ，30H ；送到 P1 口，點(diǎn)亮相應(yīng)的 LED36NEXT： MOV A ，30H ；把接收到的字符回送到 PC MOV SBUF ，A JNB TI ，$ CLR TIRX_EXIT：AJMP LOOP圖 76 是 PC 機(jī)發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)再回送給 PC 機(jī)的驗(yàn)證圖（這里在發(fā)送區(qū)輸入Liu haisheng，由圖可知接收區(qū)接收的字符也是 Liu haisheng，說明能正常通信）： 圖 76 單片機(jī)接收并回送 PC 機(jī)驗(yàn)證圖378 設(shè)計(jì)總結(jié) 本設(shè)計(jì)寫到這里，大部分的設(shè)計(jì)工作都已經(jīng)完成了