單片機(jī)串行通信發(fā)射機(jī)畢業(yè)論文.doc

湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11緒論我所做的單片機(jī)串行通信發(fā)射機(jī)主要在實(shí)驗(yàn)室完成,參考有關(guān)的書籍和資料，個人完成電路的設(shè)計(jì)、焊接、檢查、調(diào)試，再根據(jù)自己的硬件和通信協(xié)議用匯編語言編寫發(fā)射和顯示程序，然后加電調(diào)試，最終達(dá)到準(zhǔn)確無誤的發(fā)射和顯示。在這過程中需要選擇適當(dāng)?shù)脑?，合理的電路圖扎實(shí)的焊接技術(shù)，基本的故障排除和糾正能力，會使用基本的儀器對硬件進(jìn)行調(diào)試，會熟練的運(yùn)用匯編語言編寫程序，會用相關(guān)的軟件對自己的程序進(jìn)行翻譯，并燒進(jìn)芯片中，要與對方接收機(jī)統(tǒng)一通信協(xié)議，要耐心的反復(fù)檢查、修改和調(diào)試，直到達(dá)到預(yù)期目的。單片機(jī)串行通信發(fā)射機(jī)采用串行工作方式，發(fā)射并顯示兩位數(shù)字信息，既顯示00-99，使數(shù)據(jù)能夠在不同地方傳遞。硬件部分主要分兩大塊，由AT89C51和多個按鍵組成的控制模塊，包括時(shí)鐘電路、控制信號電路，時(shí)鐘采用6MHZ晶振和30pF的電容來組成內(nèi)部時(shí)鐘方式，控制信號用手動開關(guān)來控制，P1口來控制，P2、P3口產(chǎn)生信號并通過共陽極數(shù)碼管來顯示，軟件采用匯編語言來編寫，發(fā)射程序在通信協(xié)議一致的情況下完成數(shù)據(jù)的發(fā)射，同時(shí)顯示程序?qū)Πl(fā)射的數(shù)據(jù)加以顯示。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是了解基本電路設(shè)計(jì)的流程，豐富自己的知識和理論，鞏固所學(xué)的知識，提高自己的動手能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，從而具備一定的設(shè)計(jì)能力。我做得的畢業(yè)設(shè)計(jì)注重于對單片機(jī)串行發(fā)射的理論的理解，明白發(fā)射機(jī)的工作原理，以便以后單片機(jī)領(lǐng)域的開發(fā)和研制打下基礎(chǔ)，提高自己的設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，豐富自己的知識理論，做到理論和實(shí)際結(jié)合。本課題的重要意義還在于能在進(jìn)一步層次了解單片機(jī)的工作原理，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)。理解單片機(jī)的接口技術(shù)，中斷技術(shù)，存儲方式，時(shí)鐘方式和控制方式，這樣才能更好的利用單片機(jī)來做有效的設(shè)計(jì)。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)分為兩個部分，硬件部分和軟件部分。硬件部分介紹：單片機(jī)串行通信發(fā)射機(jī)電路的設(shè)計(jì)，單片機(jī)AT89C51的功能和其在電路的作用。介紹了AT89C51的管腳結(jié)構(gòu)和每個管腳的作用及各自的連接方法。AT89C51與MCS-51兼容，4K字節(jié)可編程閃爍存儲器，壽命：1000次可擦，數(shù)據(jù)保存10年，全靜態(tài)工作：0HZ-24HZ，三級程序存儲器鎖定，128*8位內(nèi)部RAM，32跟可編程I/O線，兩個16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，5個中斷源，5個可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)震蕩和時(shí)鐘電路，P0和P1可作為串行輸入口，P3口因?yàn)槠涔苣_有特殊功能，可連接其他電路。例如P3.0RXD作為串行輸出口，其中時(shí)鐘電路采用內(nèi)時(shí)鐘工作方式，控制信號采用手動控制。數(shù)據(jù)的傳輸方式分為單工、半雙工、全雙工和多工工作方式；串行通信有兩種形式，異步和同步通信。介紹了串行串行口控制寄存器，電源管理寄存器PCON，中斷允許寄存器IE，還介紹了數(shù)碼顯示管的工作方式、組成，共陽極和共陰極數(shù)碼顯示管的電路組成，有動態(tài)和靜態(tài)顯示兩種方式，說明了不同顯示方法與單片機(jī)的連接。再后來還介紹了硬件的焊接過程，及在焊接時(shí)遇到的問題和應(yīng)該注意的方面。硬件焊接好后的檢查電路、不裝芯片上電檢查及上電裝芯片檢查。軟件部分：在了解電路設(shè)計(jì)原理后，根據(jù)原理和目的畫出電路流程圖，列出數(shù)碼顯示的斷碼表，計(jì)算波特率，設(shè)置串行口，在與接受機(jī)設(shè)置相同的通信協(xié)議的基礎(chǔ)上編寫顯示和發(fā)射程序。編寫完程序還要進(jìn)行編譯，這就必須會使用編譯軟件。介紹了編譯軟件的使用和使用過程中遇到的問題，及在編譯后燒入芯片使用的軟件PLDA，后來的加電調(diào)試，及遇到的問題，在沒問題后與接受機(jī)連接，發(fā)射數(shù)據(jù)，直到對方準(zhǔn)確接收到。在軟件調(diào)試過程中將詳細(xì)介紹調(diào)試遇到的問題，例如：通信協(xié)議是否相同，數(shù)碼管是否與芯片連接對應(yīng)，計(jì)數(shù)器是否開始計(jì)數(shù)等。我所設(shè)計(jì)的單片機(jī)串行接口現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到無線收發(fā)的階段，本文參考無線發(fā)射湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2部分就是參考南華大學(xué)黃智偉、朱衛(wèi)華的單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用一文，該串行無線發(fā)射電路結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，可方便地在單片機(jī)與單片機(jī)之間，構(gòu)成一個點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)的無線串行數(shù)據(jù)傳輸通道。單片機(jī)無線串行接口電路由MICRF102單片發(fā)射器芯片、MICRF007單片接收器芯片組成，工作在300440MHzISM頻段；具有ASK調(diào)制和解調(diào)能力，抗干擾能力強(qiáng)，適合工業(yè)控制應(yīng)用；采用PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好；接收靈敏度高達(dá)96dBm，最大發(fā)射功率達(dá)2.5dBm；數(shù)據(jù)速率可達(dá)2Kb/s；低工作電壓：4.755.5V；功耗低，接收時(shí)電流3mA，發(fā)射時(shí)電流7.75mA，接收待機(jī)狀態(tài)僅為0.5A，發(fā)射待機(jī)狀態(tài)僅為1.0A；可用于單片機(jī)之間的串行數(shù)據(jù)無線傳輸，也可在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集、遙測遙控等系統(tǒng)中應(yīng)用。最后介紹了畢業(yè)設(shè)計(jì)做完后的結(jié)論以及自己的心得體會。湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）32硬件2.1硬件的基本組成：單片機(jī)89C51、6M晶震、30pF電容、22uf/10V電容、1K電阻、共陽極數(shù)碼顯示管、按鍵。2.2電路圖（見附錄A）2.3硬件介紹2.3.1單片機(jī)概述單片機(jī)也被稱作“單片微型計(jì)算機(jī)”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”。單片機(jī)一詞最初是源于“SingleChipMicrocomputer”,簡稱SCM。隨著SCM在技術(shù)上、體系結(jié)構(gòu)上不斷擴(kuò)展其控制功能，單片機(jī)已不能用“單片微型計(jì)算機(jī)”來表達(dá)其內(nèi)涵。國際上逐漸采用“MCU”(MicroControllerUnit)來代替，形成了單片機(jī)界公認(rèn)的、最終統(tǒng)一的名詞。為了與國際接軌，以后應(yīng)將中文“單片機(jī)”一詞和“MCU”唯一對應(yīng)解釋。在國內(nèi)因?yàn)椤皢纹瑱C(jī)”一詞已約定俗成，故而可繼續(xù)沿用。2.3.1.1單片機(jī)的發(fā)展歷史如果將8位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn)，那么單片機(jī)的發(fā)展歷史大致可以分為以下幾個階段：第一階段（19761978）：單片機(jī)的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表。MCS-48的推出是在工控領(lǐng)域的探索，參與這一探索的公司還有Motorola、Zilog等。都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單片機(jī)”一詞即由此而來。第二階段（19781982）：單片機(jī)的完善階段。Intel公司在MCS-48基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列MCS-51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。1.完善的外部總線。MCS-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有多機(jī)通信功能的串行通信接口。2.CPU外圍功能單元的集中管理模式。3.體現(xiàn)工控特性的地址空間及位操作方式。4.指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。第三階段（19821990）：8位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS-96系列單片機(jī)，將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機(jī)的微控制器特征。第四階段（1990）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機(jī)在各個領(lǐng)域全面、深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的8位/16位/32位通用型單片機(jī)，以及小型廉價(jià)的專用型單片機(jī)。2.3.1.2單片機(jī)的發(fā)展趨勢目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，今后單片機(jī)的發(fā)展趨勢將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗化、低電壓化、低噪聲與高可靠性、大容量化、高性能化、湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4小容量、低價(jià)格化、外圍電路內(nèi)裝化和串行擴(kuò)展技術(shù)。隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小和功能將更強(qiáng)。2.3.1.3單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)主要有如下特點(diǎn)：1.有優(yōu)異的性能價(jià)格比。2.集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力。另外，其體積小，對于強(qiáng)磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。3.制功能強(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。4.低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。5.外部總線增加了I2C（Inter-IntegratedCircuit）及SPI(SerialPeripheralInterface)等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。6.單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。2.3.1.4單片機(jī)的應(yīng)用由于單片機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應(yīng)用遍及各個領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1.單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用2.單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用3.單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用4.單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用5.單片機(jī)在人類生活中的應(yīng)用單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面，另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)了。這種用軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是對傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。A：由單片機(jī)組成控制器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)：單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)發(fā)展中的一個重要分支，是把構(gòu)成一臺微型計(jì)算機(jī)的主要部件如中央處理器(CPU)、存儲器(RAM/ROM)和各種功能I/O接口集成在一塊芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)(SingleChipMicroComputer),簡稱單片機(jī).由于它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的,且近年來單片機(jī)著力擴(kuò)展了各種控制功能如A/D、PWM等,因此我們更多時(shí)候稱其為一個單片形態(tài)的微控制器(SingleChipMicroController),或直接稱其為微控制器(MicroController)。B：用單片機(jī)組成的微機(jī)控制系統(tǒng)