單片機(jī)與pc機(jī)軟件開(kāi)發(fā)

1、單片機(jī)與 pc 機(jī)軟件開(kāi)發(fā)1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求(1) 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容利用南京偉福公司的LAB8000來(lái)開(kāi)發(fā)單片機(jī)與PC機(jī)串行通訊系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC機(jī)的通訊。要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)功能。具體要求內(nèi)容如下：通過(guò) LAB8000的小鍵盤(pán)選擇功能；功能 1：接受 PC機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將其回發(fā)給 PC機(jī)；功能 2：從 LAB8000的小鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)，發(fā)送給 PC機(jī)。(2) 課程設(shè)計(jì)要求：認(rèn)真完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)；通過(guò)老師現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收；交出完整的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。1.2 課程題目分析題目背景：串行口在計(jì)算機(jī)中有重要的作用，MCS51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)功能強(qiáng)的全雙工的異步通信串行口，就是指雙機(jī)之間的串行接收、發(fā)送數(shù)據(jù)可

2、同時(shí)進(jìn)行。要傳送的串行數(shù)據(jù)在發(fā)方是以數(shù)據(jù)幀形式一幀一幀地發(fā)送，通過(guò)傳輸線由收方一幀一幀地接收。 本次課設(shè)要求完成從PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)， 將其傳入單片機(jī)， 并將其發(fā)回給 PC機(jī)。然后再?gòu)?LAB8000的小鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)，將其發(fā)送給PC機(jī)。1.3 課程設(shè)計(jì)原理本次課程設(shè)計(jì)由于要完成功能的選擇，所以要用鍵盤(pán)掃描程序。 通過(guò)鍵盤(pán)掃描程序來(lái)判斷按下來(lái)的是哪一個(gè)按鍵，實(shí)現(xiàn)功能選擇。當(dāng)掃描到用戶(hù)按LAB8000上面的小鍵盤(pán) 1 時(shí)，實(shí)現(xiàn)功能 1 的選擇，這時(shí)候從 PC機(jī)的鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)， 就可以使之發(fā)送出去，傳送到單片機(jī)然后后傳回PC機(jī)，這里面需要一個(gè)SBUF緩沖區(qū)來(lái)緩沖存儲(chǔ)數(shù)據(jù)， 當(dāng)把數(shù)據(jù)往單片機(jī)里面發(fā)送時(shí)，

3、數(shù)據(jù)需要先發(fā)送到 SBUF緩沖區(qū)里面，然后再往單片機(jī)里面發(fā)送， 當(dāng)單片機(jī)往 PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)， 數(shù)據(jù)也需要先送到SBUF里面，然后在往外發(fā)送，當(dāng)掃描到輸入的值是 1 時(shí)，結(jié)束功能 1，停止發(fā)送。當(dāng)掃描到用戶(hù)按 LAB8000上面的按鍵 2 時(shí)，通過(guò)鍵盤(pán)掃描程序進(jìn)入功能 2，功能二要求從 LAb8000小鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)，然后傳給 PC機(jī)。當(dāng)掃描到按 NEXT鍵時(shí)，停止發(fā)送。要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)的串行通信， 要用到 MAX232來(lái)實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。 串行通信時(shí)選擇串行口工作在方式一，定時(shí)器工作時(shí)選擇工作在方式二。經(jīng)過(guò)計(jì)算，設(shè)置通信時(shí)的波特率為4800bits/s，將 4800bits/s往回帶入公式，計(jì)

4、算出誤差小于 <7% ，所以可以選擇這種工作模式。1.4 方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鍵盤(pán)掃描函數(shù)和按鍵檢測(cè)函數(shù)，通過(guò)MCS-51芯片，實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)掃描，通過(guò)小鍵盤(pán)設(shè)置 17 個(gè)鍵位選擇鍵（ 4*4+NEXT鍵），再輸入時(shí)在數(shù)碼管上面顯示1，進(jìn)入功能一：接收PC機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)并將其發(fā)回給PC機(jī)，在輸入 2 時(shí)，在數(shù)碼管上面顯示數(shù)值 2，然后從小鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機(jī)。1.4.1 小鍵盤(pán)選擇功能小鍵盤(pán)選擇功能：首先設(shè)置定時(shí)器及波特率，然后在設(shè)計(jì)鍵盤(pán)掃描函數(shù)和按鍵檢測(cè)函數(shù)，使之能實(shí)現(xiàn)小鍵盤(pán)的選擇功能。 輸入不同的數(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)用不同的函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)不同的功能。1.4.2 功能 1， PC 機(jī)發(fā)送模塊功能 1：設(shè)計(jì) P

5、C發(fā)送函數(shù)，此功能還需要有串行口中斷函數(shù)。目的是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)可以接收 PC機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并且將其發(fā)送給PC機(jī)。設(shè)置一個(gè)返回鍵，讓按鍵 1 實(shí)現(xiàn)返回小鍵盤(pán)選擇功能，可以重新選擇功能1 還是功能 2。1.4.3 功能 2，單片機(jī)發(fā)送模塊功能 2：設(shè)計(jì)小鍵盤(pán)發(fā)送程序，需要調(diào)用鍵盤(pán)掃描函數(shù)和按鍵檢測(cè)函數(shù)，若有鍵按下，將鍵值發(fā)送到數(shù)碼管上， 并將其轉(zhuǎn)化為 ascii 碼發(fā)回 PC機(jī)。同樣設(shè)置一個(gè)返回鍵，設(shè)置小鍵盤(pán)右下角的“ NEXT”時(shí)返回小鍵盤(pán)的功能選擇，使函數(shù)能夠循環(huán)使用。1.5 方案論證從實(shí)際應(yīng)用的角度，可以任意選擇事先設(shè)計(jì)好的3 種狀態(tài)，當(dāng)選擇完一種狀態(tài)時(shí)（除 0），它可以無(wú)限的按照這種方案循環(huán)的

6、運(yùn)行下去，在此過(guò)程中，用戶(hù)可以選擇退出這種工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前進(jìn)行狀態(tài)的控制，即可以令程序重新開(kāi)始。當(dāng)輸入 0 時(shí)，結(jié)束。在整個(gè)串行口輸入過(guò)程中可隨時(shí)做出不同的輸入方式，對(duì)輸入數(shù)據(jù)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。2 總體設(shè)計(jì)方案2.1 實(shí)現(xiàn)方法開(kāi)始運(yùn)行程序時(shí)，數(shù)碼管初始化顯示 6 個(gè)數(shù)字 0，然后選擇一種模式（ 1 和 2），若輸入的數(shù)不是“ 1”或“ 2” , 只在 LED登上顯示該數(shù)，等待重新輸入一個(gè)工作狀態(tài)，此處在掃描鍵盤(pán)并按鍵檢測(cè)后需要將掃描到斷碼發(fā)送到登上。在選擇“ 1”，即要實(shí)現(xiàn)功能 1，則調(diào)用 PC機(jī)發(fā)送函數(shù)，用串行口中斷函數(shù)來(lái)保存斷點(diǎn)（防止計(jì)數(shù)器溢出） 。使之能實(shí)現(xiàn)接收 PC機(jī)發(fā)送的數(shù)

7、據(jù)后，在將其回發(fā)給 PC機(jī)。設(shè)置一全局變量 flag ，當(dāng)用戶(hù)按鍵 1 時(shí)，flag 置 1，使之跳出 while 死循環(huán)，從而達(dá)到返回小鍵盤(pán)，重新選擇功能 1 跟 2。若選擇“ 2”，即要實(shí)現(xiàn)功能 2，須調(diào)用小鍵盤(pán)掃描函數(shù)，將數(shù)據(jù)顯示到數(shù)碼管上，同時(shí)然后將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成 acsii 碼的形式通過(guò)串行口發(fā)送到 PC機(jī)上。當(dāng)從小鍵盤(pán)按鍵 NEXT時(shí)，返回初始狀態(tài)，可以進(jìn)行功能 1 和 2 的重新選擇。2.2 設(shè)計(jì)思路本課設(shè)主要分 3 個(gè)模塊，第一個(gè)模塊是主程序中的鍵盤(pán)掃描，通過(guò)鍵盤(pán)掃描程序來(lái)獲取從小鍵盤(pán)輸入的鍵值， 此次課設(shè)里面用到的鍵盤(pán)的按鍵主要有三個(gè)，一個(gè)是 0，一個(gè)是1，另一個(gè)是 2。當(dāng)輸入

8、0時(shí)，結(jié)束。當(dāng)輸入的是 1 時(shí)，進(jìn)入第二個(gè)功能模塊，由 PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)，然互在傳給 PC 機(jī)。當(dāng)輸入數(shù)值 2時(shí)，進(jìn)入第二個(gè)模塊，將數(shù)據(jù)由單片機(jī)小鍵盤(pán)輸入，發(fā)送給 PC機(jī)。模塊調(diào)用圖如下頁(yè)圖 2.1 所示單片機(jī)與 PC 機(jī)通訊系統(tǒng)鍵盤(pán)選擇按鍵模塊PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)模塊單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)模塊圖 2.1模塊調(diào)用2.3 設(shè)計(jì)環(huán)境硬件環(huán)境：偉福LAB8000 ；軟件環(huán)境： Kei vision3 詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1硬件電路設(shè)計(jì)8051 單片機(jī)內(nèi)部的總體電路圖如圖3.1 所示，圖 3.1 8051 單片機(jī)電路圖3.2軟件設(shè)計(jì)3.2.1 主程序鍵盤(pán)掃描模塊該模塊的功能是用戶(hù)從小鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)，以進(jìn)行功

9、能選擇。將某一鍵按下，通過(guò)掃描鍵盤(pán)，向列掃描碼地址(0X8002H)逐列輸出低電平，然后從行碼地址(0X8001H)讀回。如果有鍵按下 , 則相應(yīng)行的值應(yīng)為低 , 如果無(wú)鍵按下，由于上拉的作用，行碼為高。這樣就可以通過(guò)輸出的列碼和讀取的行碼來(lái)判斷按下的是哪個(gè)鍵。該模塊中鍵盤(pán)掃描的電路圖和鍵盤(pán)掃描電路如圖3.2 和 3.3 所示圖 3.2 鍵盤(pán)電路圖開(kāi)始初始化地址參數(shù)輸出列掃描信號(hào)列掃描信號(hào)移位讀入行信號(hào)該列有鍵輸入否否是按照行列計(jì)算鍵值查表得鍵碼6列掃描完等待按鍵釋放是結(jié)束圖 3.3 鍵盤(pán)掃描流程圖主函數(shù)模塊首先設(shè)置定時(shí)器及波特率的選擇，根據(jù)標(biāo)志位k1 的值選擇是PC模式發(fā)送數(shù)據(jù)還是小鍵盤(pán)模式

10、發(fā)送數(shù)據(jù)，并根據(jù)功能選擇模塊中對(duì)各模式的信息的進(jìn)行相應(yīng)的初始設(shè)置。通過(guò)小鍵盤(pán)選擇功能控制數(shù)據(jù)的輸出方式，還能接受新的鍵值來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的功能。讀取的鍵值要先判斷是否是無(wú)效鍵，是無(wú)效鍵要執(zhí)行死循環(huán)程序，按下“ 1”或“ 2”鍵才能繼續(xù)顯示。如下頁(yè)圖3.4 所示開(kāi)始設(shè)置定時(shí)器工作方式及波特率小鍵盤(pán)輸入NN為值是 1或者YY值是否為1結(jié)束Y上微機(jī)鍵盤(pán)發(fā)送數(shù)據(jù)用小鍵盤(pán)發(fā)送數(shù)據(jù)按小鍵盤(pán) 1 鍵按小鍵盤(pán)NEXT 鍵圖 3.4 主函數(shù)模塊流程圖3.2.2 功能 1 模塊該模塊的功能是通過(guò)鍵盤(pán)掃描程序的按鍵選擇選擇功能 1（串口傳輸），并且將數(shù)字顯示到數(shù)碼管上面。要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC機(jī)的串行通信 ，數(shù)碼管顯示電路

11、圖如圖 3.5 所示圖 3.5數(shù)碼管顯示電路圖功能 1 模塊利用單片機(jī)的串行口， 實(shí)現(xiàn) PC機(jī)的串行通訊。啟動(dòng)功能 1 時(shí)開(kāi)啟定時(shí)器，調(diào)用串行中斷函數(shù)，通過(guò) while(!flag) 語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)循環(huán)發(fā)送的功能 , 在串行中斷子函數(shù)中先將 PC機(jī)中輸入的內(nèi)容發(fā)送到單片機(jī)上 , 執(zhí)行 while(!RI) 。在單片機(jī)將其內(nèi)容回發(fā)給 PC機(jī)之前需要進(jìn)行是否返回小鍵盤(pán)選擇功能的判定 , 通過(guò) if(temp=49)flag=1 語(yǔ)句 , 判斷是否是數(shù) 1 的 ASCII 碼 49, 若是則將 flag 置 1, 達(dá)到跳出該循環(huán)的目的。如圖 3.6 所示。開(kāi)始啟動(dòng)定時(shí)器，允許串行口中斷上微機(jī)輸入傳輸數(shù)據(jù)數(shù)

12、據(jù)由 SBUF 傳入 TempN接收完RI=0將 Temp 中的數(shù)據(jù)傳到SBUFN發(fā)送完NYTI=0小鍵盤(pán)輸入1？Y返回?cái)帱c(diǎn)圖 3.6 功能 1 模塊流程圖3.2.3 功能 2 模塊本次課設(shè)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC 機(jī)之間的串行通信需要串口通信需要用到 MAX232芯片，由于標(biāo)準(zhǔn)的MAX232電平很高，可以達(dá)到正負(fù)15V，常用的 TTL電平最高可以達(dá)到5V，所以需要 MAX232芯片來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。將 P3.0 接 RXD引腳， P3.1 接 TXD引腳MAX232芯片如下圖 3.7 所示，用 MAX232接單片機(jī)與 PC機(jī)后的電路圖如圖 3.8 所示圖 3.7 MAX232 芯片圖 3.8 MAX232

13、 連接后的電路圖功能 2 模塊實(shí)現(xiàn)小鍵盤(pán)發(fā)送數(shù)據(jù)的功能, 需調(diào)用小鍵盤(pán)掃描函數(shù)和按鍵檢測(cè)函數(shù)，將小鍵盤(pán)輸入的數(shù)據(jù)發(fā)送到LED燈上。啟動(dòng)功能2 時(shí)同功能 1 一樣先啟動(dòng)定時(shí)器工作 , 掃描小鍵盤(pán)使之能夠在小鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù), 對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行判定, 若為返回鍵 (NEXT)則跳出該函數(shù)重新進(jìn)行小鍵盤(pán)選擇功能, 使之能夠循環(huán)使用 ; 若為基本鍵 , 將掃描到的按鍵的鍵值通過(guò)查表的方式轉(zhuǎn)為ASCII 碼, 好發(fā)送回 PC機(jī)中。如圖 3.9 所示開(kāi)始啟動(dòng)定時(shí)器1 工作調(diào)用鍵盤(pán)掃描函數(shù)按鍵為 NEXTNY讓第二個(gè)數(shù)碼管顯示返回?cái)帱c(diǎn)將鍵值相對(duì)應(yīng)的ASCII碼發(fā)送到變量knum 中從 temp 中輸出數(shù)據(jù)N發(fā)送

14、完成YTI=0圖 3.9 功能 2 模塊流程圖4 調(diào)試4.1調(diào)試過(guò)程主函數(shù)模塊中的鍵盤(pán)掃描開(kāi)始不太會(huì)，所以在本次課程設(shè)計(jì)開(kāi)始做的時(shí)候就參照著實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行了細(xì)致地系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，深刻地了解了其工作原理，以便后來(lái)理解代碼以及編寫(xiě)代碼。功能 1 即 PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行編代碼時(shí)， 由于平時(shí)學(xué)習(xí)單片機(jī)時(shí)用的是匯編語(yǔ)言編程，這次課程設(shè)計(jì)要求用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，結(jié)合著實(shí)驗(yàn)箱上的各器件和接線方法進(jìn)行編程。因?yàn)橐郧皩?shí)驗(yàn)時(shí)候做過(guò)串口通信實(shí)驗(yàn)，所以對(duì)這部分還是挺熟悉的，將以前寫(xiě)的實(shí)驗(yàn)原理匯編語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為C語(yǔ)言。有時(shí)候調(diào)試的時(shí)候忘記連實(shí)驗(yàn)箱的線，急的滿(mǎn)頭大汗，最后發(fā)現(xiàn)真是又高興又無(wú)奈。編寫(xiě)代碼過(guò)程中還會(huì)存在一些小的語(yǔ)法

15、錯(cuò)誤，通過(guò) keil軟件不斷進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程中，根據(jù)其給出的錯(cuò)誤提示，來(lái)進(jìn)行檢查修改。4.2調(diào)試結(jié)果根據(jù)此次課程設(shè)計(jì)題目的要求，在老師和同學(xué)的幫助下，經(jīng)過(guò)上述的各種調(diào)試過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了課設(shè)上面的所有要求，可以在按鍵1 時(shí)數(shù)碼管顯示1，進(jìn)行PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)再將數(shù)據(jù)發(fā)給PC機(jī)。按鍵2 時(shí)數(shù)碼管顯示2，將小鍵盤(pán)輸入的數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機(jī)。但是由于課設(shè)簡(jiǎn)單，孫老師讓增加一個(gè)界面，類(lèi)似于串口大師的，經(jīng)過(guò)一天多的學(xué)習(xí)，只做完了對(duì)話框，沒(méi)有將之與單片機(jī)連接到一起。參考文獻(xiàn)1 張毅剛，劉杰 . MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用 M. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 20082 張義和 . 例說(shuō) 51 單

16、片機(jī)： C 語(yǔ)言版 M. 北京：人民郵電出版社， 20103 段晨東，爨瑩 . 單片機(jī)原理及接口技術(shù) M. 北京：清華大學(xué)出版社， 20084 偉福 Lab8000 系列單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 使用說(shuō)明書(shū) M. 南京偉福實(shí)業(yè)有限公司， 20155 高峰 . 單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) M . 北京：科學(xué)出版社， 2007附錄（關(guān)鍵部分程序清單）#include <reg51.h>#include <intrins.h>#defineuchar unsigned char#defineuint unsigned intxdata ucharkey_at_ 0x8001;/

17、定義鍵盤(pán)行地址xdata ucharled_at_ 0x8002;/ 定義鍵盤(pán)列地址并定義段碼顯示所在列xdata uchardat_at_ 0x8004;/ 定義段碼輸出地址uchar ascii=48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,0x41,0x42,0x43,0x44,0x45,0x46; ucharledmap=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x7 1;uint k1;uchar flag;uchar temp;void pcsend();vo

18、id keysend();int i,j,p;unsigned char testkey()/數(shù)碼管顯示函數(shù)led = 0;return (key&0x0f);uint getkey() uint k;/ 鍵盤(pán)掃描函數(shù)led=0xfb;switch(key)/掃描左數(shù)第四列case 0x0e:k=13;case 0x0d:k=12;case 0x0b:k=11;case 0x07:k=10;while(testkey();return (k);while(testkey();return (k);while(testkey();return (k);while(testkey(); r

19、eturn (k);/下數(shù)第一行/下數(shù)第二行/下數(shù)第三行/下數(shù)第四行dcbadefault:break;led=0xf7;/掃描左數(shù)第三列switch(key) case 0x0e:k=14;case 0x0d:k=3;while(testkey();return (k);while(testkey();return (k);case 0x0b:k=6;while(testkey();return (k);case 0x07:k=9;while(testkey();return (k);default:break;led=0xef;/掃描左數(shù)第二列switch(key) case 0x0e:k

20、=15;while(testkey();return (k);case 0x0d:k=2;while(testkey();return (k);case 0x0b:k=5;while(testkey();return (k);case 0x07:k=8;while(testkey();return (k);default:break;led=0xdf;/ 掃描左數(shù)第一列switch(key) case 0x0e:k=0;while(testkey();return (k);case 0x0d:k=1;while(testkey();return (k);case 0x0b:k=4;while(testkey();return