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毕业设计_单片机与PC机的通信设计.doc文档27页优秀范文

统中多采用单片机进行数据采集和现场控制。由于单片机的计算能力有限,难以进行复杂的数据处理,因此在功能复杂的控制系统中常采上位机下位机系统,单片机用作下位机进行数据采集和设备控制,而机用做上位机进行复杂的数据处理和对单片机的控制。因此如何实现机与单片机之间的通信具有重要的现实意义。论文详细介绍了单片机与机通信的软硬件实现。在硬件设计中,单片机系统与机系统通过串行通信端口进行互连,单片机系统将由机传输过来的数据信息动态的显示在数码管上。在软件设计中,在单片机编程上采用接近硬件系统的汇编语言编写通信程序及数据处理程序。关键词单片机串行通信数码管陕西科技大学毕业论文设计说明书单片机与机的通信设计摘要引言单片机与机串行通信研究背景单片机与机串行通信研究目的和意义串口通信基础理论两种常用接口方式并行接口串行接口串行接口标准系统总体设计通信协议设定系统功能设计总体方案设计二硬件设计主要芯片单电源转换芯片驱动芯片显示器显示器工作原理显示器接口系统设计三软件设计程序流程图程序流程图主程序的设计陕西科技大学毕业论文设计说明书子程序的设计串口初始化程序的设计数据发送和接受程序的设计显示程序的设计延时子程序的设计四结语参考文献致谢附录单片机源程序陕西科技大学毕业论文设计说明书引言单片机与机串行通信研究背景近年来,随着科学技术的发展,机以其优越的性价比和丰富的软件资源成为计算机应用的主流机种。在工业控制中单片机得到广泛的应用,现代化集中管理需要对现场数据进行统计分析制表打印绘图报警等,同时,又要求对现场装置进行实时控制,完成各种规定操作,达到集中管理的目的。由于单片机的计算能力有限,难以进行复杂的数据处理。因此在功能比较复杂的控制系统中,通常以机为上位机,单片机为下位机,由单片机完成数据的采集及对装置的控制,而由上位机完成各种复杂的数据处理及对单片机的控制,二者结合,使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制,而形成了向以网络为核心的分布式多点系统发展的趋势。单片机与机串行通信研究目的和意义现代信息网络技术的个突出特点,就是使工业控制系统中的所有设备连接成网,从而在个核心软件管理下工作,形成个有机的整体。这种整体网络方式在现代工业控制系统具有传统控制系统所无法比拟的先进性,不仅能极大地提高工业设备的生产效率,还可以大大提高系统的安全性和可靠性。单片机自诞生以来以其性能稳定价格低廉功能强大,在智能仪器工业装备以及日用电子消费品中得到了广泛的应用。在单片机的输入输出控制中,除直接接上小键盘和显示屏等方法外,般都通过串口和上位机进行通信。这样不仅能够实现远程控制,而且能够利用机强大的数据处理功能以及友好的控制界面。在般的利用机对单片机进行控制的场合,都是采用作为上位机的平台,其优点是界面友好,编程和操作都比较容易。因此研究机与单片机串行通信具有重要的现实及工业意义。单片机与机的通信设计串口通信基础理论般来说,计算机都有个或多个串行端口,它们依次为等。这些串口提供了外部设备与计算机进行数据传输和通信的通道。串行口通信是指外设和计算机间使用根信号线进行数据传送的种通信方式,这三根信号分别是数据信号线地线及控制线。两种常用接口方式并行接口并行接口是指位数据同时通过并行线进行传送,这样数据的传输率能得到极大的提高。但在并行传输中,干扰会随线路长度的增加而增加,产生传输。因此,并行传输主要应用在近距离数据传输中,如连接打印机端口。并行接口主要使用针接头和针形接头,目前以针形接头为主。串行接口串行口也是计算机的种标准接口,机般至少有两个串行口和。串行口不同于并行口,它的数据和控制信息是位接位在根传输线上传送的,这样串行口较并行口能够进行远距离传送信息。串行口通常使用针形连接器,有些老式则使用针形连接器。由于与接口间按并行方式传输,接口与外设之间按串行方式传输,因此,在串行接口中,要由接收移位寄存器把串行方式转换成并行方式,由发送移位寄存器把并行方式转换成串行方式。完成这种转换功能的电路叫做通用异步收发机。串行接口标准目前是机与通信工业中应用最广泛的种串行接口。被定义为种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准。采用不平衡传输方式,收发端的数据信号是相对信号地。针串口引脚和针串口引脚定义如表所示。陕西科技大学毕业论文设计说明书表针串口引脚个针串口引脚定义针串口针串口针号功能说明缩写针号功能说明缩写数据载波检测数据载波检测接收数据接收数据针串口针串口针号功能说明缩写针号功能说明缩写发送数据发送数据数据终端准备数据终端准备信号地信号地数据设备准备好数据设备准备好请求发送请求发送清除发送清除发送振铃指示振铃指示典型的信号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在,负电平在在接收数据时,接收器的典型工作电平是和。串口传输数据只要有接收数据针脚和发送数据针脚就能实现,其连接方式如表所示。表串口通信连接方式针针针针针针表是对微机标准串行口而言的,还有许多非标准设备则需要根据具体情况而定。单片机与机的通信设计系统总体设计通信协议设定硬件接口单片输出的电平经电平转换芯片转换成为信号,然后与机互连。字符格式位起始位,位数据位,位停止位。通信波特率。差错校验无奇偶校验。系统功能设计下位机可以脱机单独工作,并用存储器存储由机传送来的数据,通信时由上位机发出通信请求,要求下位机给出回应。当单片机无应答时,机将重发通信请求直到下位机给出响应。传送数据前先发数据数目,接下来发送数据,下位机接收数据并动态显示在数码管上。总体方案设计单片机内部有个全双工的收发缓冲器,这两个在物理上的接收发射器,即可以接收也可以发射数据,它们共用同个地址。在串行口的输入输出引脚上加上电平转换器,就可以方便的设计成标准的接口。在设计中以机为主机,单片机为从机,通过串行接口构成主从系统,设计其串行通信的基本功能,其系统框图如图所示。单片机动态显示时钟电路复位电路电平转换机图系统框图陕西科技大学毕业论文设计说明书二硬件设计主要芯片在系统设计中使用单片机作为下位机,与机进行串口通信,接收数据并控制数据在数码管上动态显示。是美国公司生产的低电压,高性能的位单片机片,内置的可反复擦写的只读程序存储器和的随机存储器,器件采用公司的高密度非易失存储技术生产,兼容标准指令系统,片内置通用位中央处理器和存储单元,功能强大。单片机可为你提供许多高性价的应用场合,可灵活的应用于各种控制领域。性能参数有如下性能参数与产品指令系统的全兼容字节可重擦写闪速存储器字节内部次可擦写周期全静态操作三级加密程序存储器个可编程口线个位定时计数器个全双工异步串行口个中断源,个中断优先级低功耗空闲和掉电模式。内部结构及管脚图包含中央处理器程序存储器数据存储器定时计数器并行接口串行接口和中断系统等几大单元及数据总线地址总线和控制总线等三大总线,其功能框图如图所示。单片机与机的通信设计图功能框图单片机采用封装的双列直接结构,其引脚配置如图所示。图引脚配置串行口结构数据缓冲器串行口是个可寻址的专用寄存器,有两个物理空间上各自的发送缓冲器和接受缓冲器,可以实现全双工通信,这两个寄存器具有同地址。单片机的串行数据传输很简单,只要向缓冲器写入数据就可发送数据,从接收缓冲器读出数据既可接收数据。串行口控制寄存器它是个可寻址的专用寄存器,用于串行通信的控制,单元地址是,其结构格式如表所示。表寄存器结构陕西科技大学毕业论文设计说明书典型电路引脚图位地址特殊功能寄存器其字节地址为,没有位寻址功能,与串行口有关只有的最高位,其结构如表所示。表特殊功能寄存器位符号波特率选择位。当时,波特率加倍。单电源转换芯片是公司生产的包含两路接收驱动器的芯片。芯片内部有个电源电压变换器,可以将输入的电源电压变换成为输出电平。硬件接口简单,被广泛使用。芯片的引脚配置及典型工作电路如图所示。图芯片引脚配置和典型工作电路单片机与机的通信设计驱动芯片是常用的芯片,用来驱动或者其他的设备,它是路同相三态双向总线收发器,可双向传输数据。当单片机的口总线负载达到或超过最大负载能力时,必须接入等总线驱动器。当片选端低电平有效时信号由向传输,信号由向传输当为高电平时,均为高阻态,其引脚配置如图所示。图引脚配置显示器显示器工作原理显示是用发光二极管显示字段的显示器件,也称数码管,其外形结构如图所示,由图可知它由个发光二极管构成,通过不同的组合可用来显示及小数点。陕西科技大学毕业论文设计说明书图显示外形结构显示器般分为共阴极和共阳极两种,共阴极是将个发光二极管的阴极连接在起作为公共端,而共阳极则是将个发光二极管的阳极连在起作为公共端。显示器接口在单片机系统中,显示接口般采用静态驱动和动态扫描两种驱动方式。静态驱动方式工作原理是每个显示器有个端口驱动,亮度大,占用端口多,显示位数多时很少采用动态扫描驱动方式的工作原理是将多个显示器的段码同名端连接在起,位码分别控制,利用眼睛的余晖暂留效应,分别显示。动态扫描驱动方式下,只要保证定的显示频率,看起来的效果和直显示是样的。共阴极共阳极管脚配置单片机与机的通信设计连接机图单片机系统总体电路系统设计系统中采用单片机作为下位机,机作为上位机,两者通过串行口收发数据。

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