【正文】 4 中模式的時(shí)鐘：正常的異步模式、倍速的異步模式、主機(jī)同步模式、從機(jī)同步模式。除了接收單元，接收器還包括校驗(yàn)位校驗(yàn)器、控制邏輯、移位寄存器和兩級(jí)接收緩沖器（接收 UDR）。 接收器是 USART 模塊最復(fù)雜的部分，最主要的是時(shí)鐘和數(shù)據(jù)接收單元。發(fā)送時(shí)鐘引腳 XCK 僅用于同步發(fā)送模式下，發(fā)送器部分由一個(gè)單獨(dú)的寫(xiě)入緩沖器（發(fā)送 UDR）、一個(gè)串行移位寄存器、校驗(yàn)位發(fā)生器和用于處理不同湞結(jié)構(gòu)的控制邏輯電路構(gòu)成。 控制寄存器為所有的模塊共享。在發(fā)送間隙，即空閑時(shí)，通信線路總是處于邏輯 “1” 狀態(tài)，每個(gè)字符數(shù)據(jù)的傳送均以邏輯 “0” 開(kāi)始。在奇偶位或數(shù)據(jù)位之后發(fā)送的是停止位 ， 停止位是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志。奇偶校驗(yàn)位用于有限差錯(cuò)檢測(cè)，通信雙方在通信時(shí)需約定一致的奇偶校驗(yàn)方式。在字符數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，數(shù)據(jù)位從最低位 D0 開(kāi)始傳輸。因此，起始位所起的作用就是表示字符傳送開(kāi)始。當(dāng)發(fā)送設(shè)備要發(fā)送一個(gè)字符數(shù)據(jù)時(shí)，首先發(fā)出一個(gè)邏輯 “0” 信號(hào)，這個(gè)邏輯低電平就是起始位。異步串行通信規(guī)定了數(shù)據(jù)的傳送格式，如圖 8所示。 1602 液晶模 11 塊內(nèi)部顯示地址 如表 2 所示 ： 表 2： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 第一行 40 41 43 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 第二行 LCD1602 的數(shù)據(jù) I/O 口連接于 Atmega16L 的 PB 引腳 ，電路原理如圖7所示。 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊 的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。本 設(shè)計(jì) 就是采用 4位數(shù)據(jù)傳送方式； BLA： LED 背光正極。 D0－ D7： 8 位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。 R/W 為高電平時(shí)，讀取數(shù)據(jù)； R/W 為低電平時(shí)，寫(xiě)入數(shù)據(jù)； E： LCD 模塊使能信號(hào)控制端。接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，通常使用一個(gè) 10K 的電位器來(lái)調(diào)整對(duì)比度，或者直接串接一個(gè)電阻到地； RS： MCU 寫(xiě)入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。 LCD1602 的引腳個(gè)功能見(jiàn)表 1所示。 LCD1602 通用型液晶模塊可以顯示 2行 16 個(gè)字符，有 8位數(shù)據(jù)總線 D0D7，和 RS、 R/W、 E 三個(gè)控制端口，工作電壓為 5V，并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)和背光。 DS18B20 的數(shù)據(jù)輸入 /輸出端連接于 Atmega16L 的 PA7 引腳 ，電路原理如圖 6所示。 ? 數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從 9位到 12 位選擇。 C到＋ 125。 ? 實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 圖 5 DS18B20的引腳排列及功能 1 GND 電源地 2 DQ 數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端 3 VDD 外接供電電源輸入 端 1 2 3 DS18B20 1 3 2 底視圖 9 DS18B20 產(chǎn)品的特點(diǎn)： ? 只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由 4 部分構(gòu)成 ， 64位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。 電路圖如 圖 4電源變壓器 整流電路 濾波電路 穩(wěn)壓電路 8 所示 。 12V、177。 圖 3 直流 穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)原理圖 模擬 電源工作原理是由變壓器把交流電網(wǎng)電壓 220V 變成整流電路要求的交流電壓，再經(jīng)由 4 只整流二極管 組 成 的 整流橋 得到 直流電壓 ，通過(guò)電容濾波達(dá)到比較平穩(wěn)的直流電壓 ，最后接入 穩(wěn)壓電路 ， 維持輸出電壓的穩(wěn)定。 直流穩(wěn)壓電源主 要由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路等四個(gè)部分組成。 7 Atmega16L 芯片的主要特性： ? 32 個(gè) 8 位通用工作寄存器； ? 4通道 PWM； ? 8路 10 位 ADC； ? 兩個(gè)可編程的串行 USART； ? 可 工作于主機(jī) /叢集模式的 SPI 串行接口； ? 具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門(mén)狗定時(shí)器； ? 片內(nèi)模擬比較器； ? 6中睡眠模式：空閑、 ADC 噪聲抑制、省電、掉電、 Standby 模式以 及擴(kuò)展的 Standby 模式； ? 32 個(gè)可編程的 I/O 口 ； ? 工作電壓： ； ? 速度等級(jí)最高可達(dá) 8MHz。 圖 2 ATmega16L引腳分布圖 Atmega16L 的 PA7 引腳用來(lái)檢測(cè)外界溫度，接 DS18B20； PB 口用來(lái) 控制顯示模塊， PB0PB7 分別外接 LCD1602 的 717 引腳。由于其先進(jìn)的指令集一級(jí)單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間， ATmega16L 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá) 1MIPS/MHz，從而可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。 當(dāng)上位機(jī)發(fā)出指令，要求下位機(jī)傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，通 過(guò)串口，下位機(jī)可以將此時(shí)的外界環(huán)境溫度傳遞給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與單片機(jī)的通信。 6 第二章 系統(tǒng)下位機(jī)硬件 設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)的下位機(jī)部分主要包括控制 模塊 、溫度檢測(cè) 模塊 、顯示 模塊 等。 VC++的可視化沒(méi)有 VB的好 ， VB 功能沒(méi)有 VC 強(qiáng)大，但是很容易掌握 ，而 VC++學(xué)起來(lái)有難度 。 VC++效率高，封裝性好，繼承性高 ，編譯后得到的程序可直接運(yùn)行 。 方案二 ：采用 Visual C++ 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫(xiě)。由對(duì)象的概念引申出于對(duì)象相關(guān)的屬性、事件、和方法。 Visual Basic 是一種面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，可以將程序代碼和數(shù)據(jù)是為對(duì)象。 5 綜合考慮，采用方案 一異步 串行通信 方式 。每一位都占用一條通信線，另外還需聯(lián)絡(luò)線以保證微處理器能與外圍設(shè)備協(xié)調(diào)地工作。 方案二 ：采用并行通信方式。 異步通信，是指數(shù)據(jù)傳送以 字符為單位，字符與字符間的傳送是完全異步的，位與位之間的傳送基本上是同步的 。 系統(tǒng) 通信 方式 方案一 ：采用 異步 串行通信方式。 綜合實(shí)際考慮，采用方案一。 Pt100 溫度傳感器為正溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器，測(cè)量范圍可達(dá) － 200℃ 到＋ 850℃ ，具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、 線性度好、 準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點(diǎn)。 實(shí)際應(yīng)用中 不需要任何外部元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫 。 DS18B20 數(shù)字 溫度傳感器是 單總線器件， 具有耐磨耐碰，使用方便 ， 線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn) 。 綜合考慮，選用方案一，不僅簡(jiǎn)化了接口，使電路的硬件結(jié)構(gòu)優(yōu)化，而且控制容易。 單片機(jī)動(dòng)態(tài)掃描 4位 七段數(shù)碼管，根據(jù)顯示數(shù)碼位數(shù)的需要把時(shí)間分成若干等分，某一時(shí)刻僅驅(qū)動(dòng)一位或幾位數(shù)碼管，選擇一定的掃描頻率，使得人看起來(lái)沒(méi)有閃爍的感覺(jué)。它超薄輕巧，可以滿足不同需要，顯示內(nèi)容 .豐富，接口簡(jiǎn)單方便。LCD1602 為字符型液晶顯示模塊， 2 行輸出，每行 16 個(gè)字符。下位機(jī)系統(tǒng)可以通過(guò)上位機(jī)發(fā)送的指令執(zhí)行既定程序，收發(fā)數(shù)據(jù) 等 。 系 統(tǒng) 下位機(jī) 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)下位機(jī)部分 包括溫度檢測(cè)、顯示模塊等。 圖 1 體統(tǒng)總體框圖 本設(shè)計(jì)中，下位機(jī)系統(tǒng)可以檢測(cè)外界環(huán)境溫度，并顯示在顯示模塊中。 3 第一章 系統(tǒng)的 方案 設(shè)計(jì) 根據(jù)題目要求 ，整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以劃分為幾個(gè)基本模塊，系統(tǒng)框圖如圖 1 所示。 本系統(tǒng)綜合單片機(jī)原理及接 口技術(shù)、串口傳輸技術(shù)、上位機(jī)控制等技術(shù)設(shè)計(jì)出 基于 AVR 單片機(jī)與上位機(jī)的通信系統(tǒng)。系統(tǒng)的這些輸出通過(guò)電、聲、光、圖像等方式表現(xiàn)出來(lái)，人們?cè)俑鶕?jù)系統(tǒng)的輸出來(lái)決定下一步工作，實(shí)現(xiàn)人與系統(tǒng)之間的交互。 AVR 單片機(jī)具有 簡(jiǎn)便易學(xué)，費(fèi)用低廉 ； 高速、低耗、保密 ； I/O口功能強(qiáng) ,具有 A/D 轉(zhuǎn)換等電路 ； 有功能強(qiáng)大的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器及通訊接口 等優(yōu)點(diǎn)，所以在很多制作和創(chuàng)新中成為首選。 系統(tǒng)中上位機(jī)用戶操作界面可以和 下位機(jī) AVR 單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，并可以將數(shù)據(jù)顯示在操作界面之上，實(shí)現(xiàn)了 AVR 單片機(jī)和上位機(jī)之間的通信。上位機(jī)部分利用輔助軟件Visual Basic 設(shè)計(jì)了操作界面，用戶可以根據(jù)需要自行設(shè)置，當(dāng)上位機(jī)接收到數(shù)據(jù)之后可以顯示于窗口之中。 關(guān)鍵字 ：上位機(jī) 串行通信 通信協(xié)議 Abstract This paper mainly expounds the single chip microputer and puter munication system design, realization between SCM and PC AVR micro data transmission. The first part detailed explanation of the system structure diagram and system design scheme of various important modules, and according to the situation of different choice different scheme. The second part is the system of machine parts below the principle and specific hardware circuit design, and using the Protel 99se auxiliary software rendering diagram. This section includes temperature detection, LCD display, etc, can be passed through serial current value to PC. The third part is the serial munication and munication agreement. The fourth part is the system PC user interface design and realization. Here the Visual Basic programming application software design interface. Users can set according to need, can send instructions and serial interface display in. The fifth part of the program design shows the software flow chart, the procedure of the operation process, the software design thought. This system integrated SCM principle and interface technology, serial transmission technology, puter control technology is designed based on AVR SCM and PC munications system. This system can be used in the simple data transmission, test and control, etc. Have good practical value. Key words: PC Serial munication Communications protocol I 目錄 第一章 緒 論 ............................................................................................................................. 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹 ................................................................................................................. 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)意義 ................................................................................................................. 1 系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)計(jì) ...........................................................................................