標(biāo)準(zhǔn)的工科本科畢業(yè)論文范文僅供參考

1、 *大 學(xué)本 科 畢 業(yè) 論 文科 目：單片機(jī)串行通信協(xié)議設(shè)計(jì) 學(xué) 院：工學(xué)院 專 業(yè)：通信工程 年 級：2009級 姓 名：* 指導(dǎo)老師：*摘 要本文介紹了89C51單片機(jī)的發(fā)展歷史和簡單介紹，并展望了它們的前景。著重介紹了單片機(jī)串行接口技術(shù)，指出了它們的重要性并闡述了其實(shí)現(xiàn)原理。根據(jù)串行通訊原理結(jié)合RS232串口設(shè)計(jì)了串行通訊協(xié)議，利用匯編語言為基礎(chǔ)，編寫了一個(gè)基于RS232串口的通信程序，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)-PC機(jī)的雙機(jī)通訊。在硬件上測試完好，測試表明，在基于設(shè)計(jì)的通信協(xié)議上的單片機(jī)-PC機(jī)的通訊狀況良好。關(guān)鍵詞：89C51單片機(jī)；串行通訊原理；RS232串口；串行通訊協(xié)議AbstractTh

2、is article describes the development and give a brief history of the 89C51 microcontroller and look forward to their future.Focused on single-chip serial interface technology, pointed out the importance of them and described the principles of its realization. Serial communication in accordance with

3、the principle of combining the design of a serial RS232 serial Communication protocol, Based on the use of assembly language, the preparation of a RS232 serial communication based on the procedures, to achieve a single-chip dual-PC machine communication. Well-tested in hardware, testing showed that

4、the single-chip-PC communications machine based on the design of communication protocols in good condition.Key words:89C51 microcontroller,；principle of serial communication,；RS232 serial port,；serial communication protocol目 錄摘 要IAbstractII目 錄III緒 論11.單片機(jī)概述21.1 單片機(jī)的發(fā)展歷史21.2 單片機(jī)的特點(diǎn)31.3單片機(jī)的應(yīng)用314 AT89C

5、51單片機(jī)簡介52.單片機(jī)的串行接口112.1 基本概念112.2 串行口和控制寄存器123.串行通訊技術(shù)及硬件基本組成153.1硬件的基本組成153.2串行通信原理153.3雙機(jī)通信連接方法164.軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)整過程174.1 程序流程圖174.2 通信協(xié)議184.2.1 串行口控制寄存器SCON的設(shè)置184.2.2 定時(shí)器的初始化設(shè)置184.2.3 波特率計(jì)算194.3程序演示19總 結(jié)20參考文獻(xiàn)21致 謝22緒 論在工業(yè)監(jiān)測及自動(dòng)控制系統(tǒng)種，串行通信是微機(jī)與單片機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的主要方式。而在現(xiàn)代社會(huì)中，短距離的雙機(jī)通信，最常用的就是串口通信。目前存在的一些通信協(xié)議（如RS-232

6、,RS-484等），僅對通信線路的電氣特性進(jìn)行了約定，并沒有涉及通信內(nèi)容的格式，類型等信息。針對這一現(xiàn)象，我對于RS-232接口設(shè)計(jì)了比較規(guī)范的串行通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了上位單片機(jī)與下位計(jì)算機(jī)的串行通信。通過實(shí)驗(yàn)室測試表明該串行通信協(xié)議是可靠可行的。單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)發(fā)展中的一個(gè)重要分支，是把構(gòu)成一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要部件如中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)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)(Single Chip Micro Computer),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。是把構(gòu)成一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要部件如中央處理器(CPU)、

7、存儲(chǔ)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)(Single Chip Micro Computer),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(gè)單片形態(tài)的微控制器可靈活地組裝成各種智能控制裝置,并能有針對性設(shè)計(jì)成專用系統(tǒng),解決從簡單到復(fù)雜的各種需要,實(shí)現(xiàn)最佳的性價(jià)比。特別是單片機(jī)與傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品相結(jié)合,使原有機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡化、控制智能化。如數(shù)控機(jī)床就是典型實(shí)例。近年來,單片機(jī)發(fā)展極快,其產(chǎn)量占微機(jī)產(chǎn)量的70%以上控制線和地線進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)線上一位一位地進(jìn)行

8、傳輸，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長度。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，每個(gè)字符一般使用一個(gè)8位二進(jìn)制代碼表示。在數(shù)據(jù)通信中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“Single Chip Microcomputer”,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”(Micro Controller Unit)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

9、可繼續(xù)沿用。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(gè)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(gè)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

10、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(gè)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

11、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)。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、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)。1.2 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

12、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-Integrated Circuit）及SPI(Serial Peripheral Interface)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)。1.3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(gè)領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)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

13、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(gè)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(gè)重要分支，是把構(gòu)成一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要部件如中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)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

14、機(jī)(Single Chip Micro Computer),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(gè)單片形態(tài)的微控制器(Single Chip Micro Controller),或直接稱其為微控制器(Micro Controller)。B：用單片機(jī)組成的微機(jī)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):1.受集成度限制,片內(nèi)存儲(chǔ)器容量較小,一般片內(nèi)ROM小于48K字節(jié),片內(nèi)RAM小于256字節(jié);但可在外部進(jìn)行擴(kuò)展,如MCS51系列單片機(jī)的片外可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)可分別擴(kuò)展至

15、64K字節(jié)。2.可靠性高。單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)控制環(huán)境要求設(shè)計(jì)的,其抗工業(yè)噪聲的能力優(yōu)于一般通用CPU;程序指令及其常數(shù)、表格固化在ROM中不易破壞;常用信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi),故可靠性高。3.易擴(kuò)展。片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必須的部件,芯片外部有許多供擴(kuò)展用的總線及并行、串行輸入/輸出端口,很容易構(gòu)成各種規(guī)模的微機(jī)控制系統(tǒng)。4.控制功能強(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制要求,單片機(jī)的指令系統(tǒng)中有極豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。一般來說,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處理器。5.一般的單片機(jī)內(nèi)無監(jiān)控程序或系統(tǒng)管理軟件,軟件開發(fā)工作量大。但近年來已開始出現(xiàn)了片內(nèi)

16、固化有BASIC解釋程序及FROTH操作系統(tǒng)的單片機(jī),使單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)提高了一個(gè)新水平。此外,單片機(jī)成本低、集成度高、控制功能多,可靈活地組裝成各種智能控制裝置,并能有針對性設(shè)計(jì)成專用系統(tǒng),解決從簡單到復(fù)雜的各種需要,實(shí)現(xiàn)最佳的性價(jià)比。特別是單片機(jī)與傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品相結(jié)合,使原有機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡化、控制智能化。如數(shù)控機(jī)床就是典型實(shí)例。近年來,單片機(jī)發(fā)展極快,其產(chǎn)量占微機(jī)產(chǎn)量的70%以上。目前，至少有50個(gè)系列400余種機(jī)型，性能和結(jié)構(gòu)各不相同,INTEL、MOTOROLA、ZILCG等公司都有系列單片微型計(jì)算機(jī)。國內(nèi)普及的幾乎都是INTEL公司的產(chǎn)品。14 AT89C51單片機(jī)簡介AT89C51

17、是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的CMOS8位單片機(jī)片內(nèi)4Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。AT89C51單片機(jī)可為你提供許多高性價(jià)的應(yīng)用場合，可靈活的應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。圖1.1 單片機(jī)AT89C51主要性能參數(shù)：·與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)的全兼容 ·4k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器·1000次可擦寫周期·全靜態(tài)操作：0Hz-24M

18、Hz·三級加密程序存儲(chǔ)器·128×8字節(jié)內(nèi)部RAM ·32個(gè)可編程I/O口線·2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器·6個(gè)中斷源·可編程串行UART通道·低功耗空閑和掉電模式 AT89C51功能特性描述：AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件的可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，竄行

19、通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。（1） AT89C51引腳功能說明：·Vcc：電源電壓·GND：地·P0口：PO口是一組8位漏極開路行雙向I/O口，也既地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口?？勺鳛檩敵隹谑褂脮r(shí)，每位可吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，PO口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求接上拉電阻。·P1口：P1

20、口是一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸入緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸出口。作輸入口時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)輸出一個(gè)電流（I）。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1口接收8位地址。·P2口：P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸入緩沖極可以驅(qū)動(dòng)（輸入或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對端口“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)和作為輸出口，作輸出口時(shí)，因?yàn)榇嬖趦?nèi)部上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問外部存儲(chǔ)器或1位地址的

21、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVXRI指令）時(shí)，P2口線的內(nèi)容（也既特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中R2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不改變。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高地址和其他控制信號(hào)。·P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸入緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸出端口。作輸出端口時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。P3口除可作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表1.2

22、所示：P3口還接收一些用于Flas 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)圖1.2 AT89C51方框圖·RST：復(fù)位輸出。當(dāng)震蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平使機(jī)器復(fù)位。 ·ALE/當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)，即使不訪問外部字節(jié)，ALE仍時(shí)鐘震蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對外輸出時(shí)鐘脈沖或用于定時(shí)目的。要注意的是：每次訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還要輸入編程脈沖（）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，

23、可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令可激活。此外，此引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)該置ALE無效。·：程序存入允許（）輸出的是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)表1.3 AT89C51端口AT89C51由外部程序取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，既輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的信號(hào)不出現(xiàn)。·EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。要注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上

24、+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V的編程電壓Vpp。·XTAL1：震蕩器反向放大器及內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端。·XAAL2：震蕩器反向放大器的輸出端。·時(shí)鐘震蕩器：AT89C51中有一個(gè)構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英或陶瓷震蕩器一起構(gòu)成自激震蕩器震蕩電路如圖。外接石英晶體（或陶瓷震蕩器）及電容C1、C2接在放大器的震蕩回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對外接電容C1、C2雖然沒有非常嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩工作的穩(wěn)定性、起震的難易程

25、序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦使用30pF±10pF，而如果使用陶瓷諧振器建議選擇40pF±10pF。用戶還可以采用外部時(shí)鐘，采用外部時(shí)鐘如圖所示。在這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，既內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2懸空。 圖1.4 內(nèi)部震蕩電路 圖1.5 外部震蕩電路由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一個(gè)2分頻的觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的所以外部 寄存器內(nèi)容寄存器內(nèi)容PC0000HTMOD00HACC00HTCOM00HB00HTH000HPSW00HTLO00HSP07HTH100H0DPTR0000HTH100HP1P30FFHSCON00HIPxxx0000

26、0SBUF不定IE0xxx00000PCON0xxx00000表1.6 AT89C51寄存器時(shí)鐘的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)的時(shí)間和最大低電平持續(xù)的時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。·Flash閃速存儲(chǔ)器的編程：AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有4K字節(jié)的Flash PEROM，這個(gè)Flash存儲(chǔ)存儲(chǔ)陣列出廠時(shí)已處于擦除狀態(tài)（既所有存儲(chǔ)單元的內(nèi)容均為FFH），用戶隨時(shí)可對其進(jìn)行編程。程序接收高電壓（+12V）或低電壓（Vcc）的允許編程信號(hào)。低電壓編程模式，適用與用戶在線編程系統(tǒng)。而高電平模式可與通用EPROM編程程序兼容。·編程方法：編程前需設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號(hào)，編程

27、單元的地址就、加在P1口和P2口的P2.0P2.3（11位地址范圍為0000H0FFFH），數(shù)據(jù)從P0口輸入，引腳P2.6、P2.7和P3.6、P3.7的電平設(shè)置見表。PSEN為低電平，RST保持高電平，EA/Vp 引腳是編程電源的輸入端，按要求加上編程電壓，ALE/PROG引腳輸入編程脈沖（負(fù)脈沖）編程時(shí)可采用420MHz的時(shí)鐘震蕩器AT89C51的編程方法如下：1.0 在地址線上加上要編程單元的地址信號(hào)。1.在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。2.激活相應(yīng)的控制信號(hào)。3.在高電壓編程時(shí)，將EA/Vpp端加上+1V編程電壓。4.每對Flash存儲(chǔ)陣列寫入一個(gè)字節(jié)，加上一個(gè)ALE/PROG編程脈沖

28、。（2） AT89C51控制信號(hào)RST/VPD（9腳）復(fù)位信號(hào)時(shí)鐘電路工作后，在引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，芯片內(nèi)部進(jìn)行初始復(fù)位，復(fù)位后片內(nèi)存儲(chǔ)器的狀態(tài)如表所示，P1P3口輸出高電平，初始值07H寫入堆棧指針SP、清0程序計(jì)數(shù)器PC和其余特殊功能寄存器，但始終不影響片內(nèi)RAM狀態(tài)，只要該引腳保持高電平，89C51將循環(huán)復(fù)位，RAT/VPD從高電平到低電平單片機(jī)將從0號(hào)單元開始執(zhí)行程序，另外該引腳還具有復(fù)用功能，只要將VPD接+5V備用電源，一旦Vcc電位突然降低或斷電，能保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失，恢復(fù)電后能正常工作。AT89C81通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和開關(guān)手動(dòng)復(fù)位，我們采用的是手動(dòng)復(fù)位

29、開關(guān)如圖所示：圖1.7 手動(dòng)開關(guān)手動(dòng)開關(guān)未按下之前，電容正極處于家電狀態(tài)，當(dāng)按鍵按下去后，VCC與GND導(dǎo)通，電容放電，從而實(shí)現(xiàn)放電。2.單片機(jī)的串行接口MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè) 全雙工的串行接收和發(fā)射緩沖器（SBUFF），這兩個(gè)在物理上獨(dú)立的接收發(fā)射器，即可以接收也可以發(fā)射數(shù)據(jù)，但接收緩沖器只可以讀出不能寫入，而發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出，它們的地址是99H。這個(gè)通信口即可以用于網(wǎng)絡(luò)通信，亦可以實(shí)現(xiàn)串行異步通信，還可以構(gòu)成同步移位寄存器使用。如果在串行口的輸入輸出引腳上加上電平轉(zhuǎn)換器，就可以方便的構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口。下面我們分別介紹。2.1 基本概念數(shù)據(jù)通信的傳輸方式：常用于數(shù)據(jù)

30、通信的傳輸方式有單工、半雙工、全雙工和工方式。單工方式：數(shù)據(jù)僅按一個(gè)固定的方向傳送。因?yàn)檫@種傳輸方式的用途有限，常用于串行口的打印數(shù)據(jù)傳輸與簡單系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)采集。雙工方式：數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)雙向傳送，但不能同時(shí)進(jìn)行，實(shí)際的應(yīng)用采用某種協(xié)議實(shí)現(xiàn)收發(fā)開關(guān)轉(zhuǎn)換。全雙工方式：允許雙方同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向傳送，但一般全雙工電路的線路和設(shè)備比較復(fù)雜。多工方式：以上三種傳輸方式都是同一線路傳輸一種頻率信號(hào)，為了充分的利用線路資源，可通過使用多路復(fù)用器或多路集線器，采用頻分、時(shí)分、或碼分復(fù)用技術(shù)，即可實(shí)現(xiàn)在同一線路上資源共享功能，我們稱之為多工傳輸方式。串行通信的兩種通信形式A. 異步通信 在這種通信方式中，接收器和發(fā)

31、射器有各自的時(shí)鐘，他們的工作是非同步的，異步通信用一幀來表示一個(gè)字符，其內(nèi)容如下：一個(gè)起始位，緊接著是若干個(gè)數(shù)據(jù)位，圖 是傳輸45H的數(shù)據(jù)格式。B.同步通信 同步通信格式中，發(fā)送器和接收器由同一個(gè)時(shí)鐘源控制，為了克服在異步傳輸中，每傳輸一幀字符都必須加上起始位和停止位，占用了傳輸時(shí)間，在要求傳送的數(shù)據(jù)量較大的C. 串行數(shù)據(jù)通信的傳輸速率： 串行數(shù)據(jù)傳輸率有兩個(gè)概念，既美秒傳送的位數(shù)bps(Bit per second)和美秒符號(hào)數(shù)-波特率（Band rate）,在具有調(diào)治解調(diào)器的通信中，波特率與調(diào)治速率有關(guān)。2.2 串行口和控制寄存器MCS-51單片機(jī)串行口專用寄存器結(jié)構(gòu)如圖所示。SBUF為串

32、行口的收發(fā)緩沖器，它是一個(gè)可尋址的專用寄存器，其中包含了接收器和發(fā)射器寄存器，可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。但這兩個(gè)寄存器具有同一地址（99H）。MCS-51的串行數(shù)據(jù)傳輸很簡單，只要向緩沖器寫入數(shù)據(jù)就可發(fā)送數(shù)據(jù)。而從接收緩沖器讀出數(shù)據(jù)既可接收數(shù)據(jù)。此外，接收緩沖器前還加上一級輸入移位寄存器，MCS-51這種結(jié)構(gòu)的目的在于接收數(shù)據(jù)時(shí)避免發(fā)生重疊現(xiàn)象，文獻(xiàn)稱這種結(jié)構(gòu)為雙緩沖結(jié)構(gòu)。而發(fā)送數(shù)據(jù)就不需要這樣設(shè)計(jì)，因?yàn)榘l(fā)送時(shí)，CPU是主動(dòng)的，不可能出現(xiàn)這種情況。A：串行通信寄存器在上一節(jié)我們已經(jīng)分析了SCON控制寄存器，它是一個(gè)可尋址的專用寄存器，用于串行數(shù)據(jù)通信的控制，單元地址是98H，其結(jié)構(gòu)格式如下：表2.1

33、 寄存器SCON結(jié)構(gòu)SCOND7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位地址9FH9EH8DH9CH9BH9AH99H98H表2.1 SCON寄存器結(jié)構(gòu)下面我們對個(gè)控制位功能介紹如下：（1）SM0、SM1：串行口工作方式控制位 SMO SM1 工作方式 功能說明 0 0 方式0 移位寄存器方式（用于I/O擴(kuò)展） 0 1 方式1 8位UART，波特率可變（T1溢出率/ n） 1 0 方式2 9 位UART，波特率為fosc/64或fosc/321 1 方式3 9位UART，波特率可變（T1溢出率/ n） （2）SM2：多機(jī)通信控制位多機(jī)通信是工作方式2和方式3，

34、SM2位主要用于方式2和方式3。接收狀態(tài)，當(dāng)串行口工作方式2或3，以及SM2=1時(shí)，只有當(dāng)接收到第9位數(shù)據(jù)（RB8）為1時(shí)，才把接收的前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，且置位RI發(fā)出中斷申請，否則會(huì)將收到的數(shù)據(jù)放棄。當(dāng)SM2=0時(shí)，只有在接收到有效停止位時(shí)才啟動(dòng)RI，若沒接收到有效停止位，則RI清“0”。在方式0中SM2應(yīng)該為“0”。REN：允許接收控制位。由軟件置“1”時(shí)，允許接收；軟件置“0”時(shí)，不許接收。TB8：在方式3和方式3中要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，需要時(shí)用軟件置位和清零。TB8：在方式2和方式3中是接收到的第9位數(shù)據(jù)。在方式1時(shí)，如SM2=0，RB8接收到的停止位。在方式0中，不使用RB8。TI

35、：發(fā)送中斷標(biāo)志。由硬件在方式0發(fā)送完第8位時(shí)置“1”，或在其它方式中串行發(fā)送停止位的開始時(shí)置“1”。必須由軟件清“0”。RI：接收中斷標(biāo)志。由硬件在方式0串行發(fā)射第8位結(jié)束時(shí)置“1”B:特殊功能寄存器PCONPCON：主要是是CHMOS型單片機(jī)的電源控制而設(shè)置的專用寄存器，單元地址為87H其機(jī)構(gòu)格式如下表： PCOND7D6D5D4D3D2D1D0位符號(hào)SMODGF1GF0PDIDL表1.2 特殊功能寄存器PCON在CHMOS型單片機(jī)中，除SMOD位外其它位均為虛設(shè)的，SMOD是串行波特率倍增位，當(dāng)SMOD=1時(shí)串行口波特率加倍，系統(tǒng)復(fù)位默認(rèn)為SMOD=0。C：中斷允許寄存器IE中斷允許寄存器

36、這里重述一下對串行口有影響的位ES。ES為串行中斷允許控制位，ES=1允許串行中斷，ES=0，禁止串行中斷。2.2.2 串行口工作方式串行口具有4種工作方式，我從應(yīng)用和畢業(yè)設(shè)計(jì)的角度，重點(diǎn)討論方式1發(fā)送。串行口定義為方式1時(shí)傳送1幀數(shù)據(jù)為10位，其中1位起始地址、8位數(shù)據(jù)位（先低位后高位）、1位停止位方式1的波特率可變，波特率=(T1的溢出率)符號(hào)EAESET1EX1ETOEX0位地址AFHAEHADHACHABHAAHA8HA8H表2.3 中斷允許寄存器3.串行通訊技術(shù)及硬件基本組成通常情況下，人們是通過外部設(shè)備使用計(jì)算機(jī)的，但是由于種種原因，外設(shè)往往不能與CPU直接相連，它們之間的信息交換

37、需要一個(gè)中間環(huán)節(jié)（或界面），我們稱之為接口電路。接口是CPU與外界的連接部件（電路）。串行接口是計(jì)算機(jī)的一種接口標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)驗(yàn)和工業(yè)應(yīng)用中，串口是常用的計(jì)算機(jī)與外部串行設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸通道，同時(shí)，串行接口也可以用來實(shí)現(xiàn)短距離的雙機(jī)通信。串行通信具有連接簡單、使用靈活方便、數(shù)據(jù)傳遞可靠等優(yōu)點(diǎn)。3.1硬件的基本組成單片機(jī)89C52、11.059M晶震、30pF電容、22uf/10V電容、1K電阻、MAX232轉(zhuǎn)換器，DB9接口，按鍵。3.2串行通信原理所謂“串行通信”是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)間或者兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間使用了數(shù)據(jù)線、控制線和地線進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)線上一位一位地進(jìn)行傳輸，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的

38、時(shí)間長度。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，每個(gè)字符一般使用一個(gè)8位二進(jìn)制代碼表示。在數(shù)據(jù)通信中，通常將待傳送的每個(gè)字符的二進(jìn)制代碼按照由低位到高位的順序依次發(fā)送的方式成為串行通信。 圖3.1 串行通信的示意圖3.3雙機(jī)通信連接方法對于DB-9串口，3線連接法只使用電纜中的3條線，一條作為信號(hào)地線，一條作為發(fā)送線，一條作為接收線。在連接這種電纜時(shí)需要注意，電纜中的發(fā)送線和接收線需要交叉，也就是說，一臺(tái)計(jì)算機(jī)的RS-232發(fā)送引腳需要和另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的RS-232發(fā)送引腳相連，連接方法見圖3.2所示。圖3.2硬件連接圖4.軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)整過程4.1 程序流程圖程序流程圖是編寫軟件的重要前提，它是在圖表上直觀的體現(xiàn)擬

39、設(shè)計(jì)的目的及過程。也是編譯的重要依據(jù)，按照流程圖一步一步編寫程序，下面是我的流程圖;圖4.1 串口程序設(shè)計(jì)流程 圖4.2程序設(shè)計(jì)流程4.2 通信協(xié)議通信協(xié)議是單片機(jī)和PC機(jī)之間通信不可缺少的部分，也是我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)最重要的部分，包括下面幾方面的設(shè)置; 串行口控制寄存器SCON的設(shè)置串行口控制寄存器的基本情況在前面已經(jīng)介紹，這里不再重復(fù)。根據(jù)我們所做的內(nèi)容，我們采用了串行工作方式1，REN設(shè)置為“1”（允許接收），綜上所述我們設(shè)SCON的初始值為50H，如下表所示：SM0SM1SM2RENTB8TB8TIRI01010000表4.1 串行口控制寄存器 定時(shí)器的初始化設(shè)置在定時(shí)器為方式1時(shí)，方式字

40、為：CATEC/M1MOT10010T0表4.2 定時(shí)計(jì)數(shù)器的初始化GATE：表示不參與控制C/：選擇計(jì)數(shù)/時(shí)鐘方式M1MO：選定定時(shí)器1工作方式2所以定時(shí)器TMOD初始值為20H 波特率計(jì)算方式l和方式3的波特率方式1和方式3的移位時(shí)鐘脈沖由定時(shí)器T1的溢出率決定，故波特宰由定時(shí)器T1的溢出率與SMOD值同時(shí)決定，即：方式1和方式3的波特率2SMOD/32·T1溢出率其中，溢出率取決于計(jì)數(shù)速率和定時(shí)器的預(yù)置值。計(jì)數(shù)速率與TMOD寄存器中CT的狀態(tài)有關(guān)。當(dāng)CT0時(shí)，計(jì)數(shù)速率fosc2；當(dāng)CT1時(shí)，計(jì)數(shù)速率取決于外部輸入時(shí)鐘頻率。當(dāng)定時(shí)器Tl作波特率發(fā)生器使用時(shí)，通常選用可自動(dòng)裝入初值

41、模式(工作方式2)，在工作方式2中，TLl作為計(jì)數(shù)用，而自動(dòng)裝入的初值放在THl中，設(shè)計(jì)數(shù)初值為x，則每過“256一x”個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)器T1就會(huì)產(chǎn)生一次溢出。為了避免因溢出而引起中斷，此時(shí)應(yīng)禁止T1中斷。系統(tǒng)晶振頻率選為110592MHZ就是為了使初值為整數(shù)，從而產(chǎn)生精確的波特率。如果串行通信選用很低的波特率，可將定時(shí)器Tl置于工作方式0或工作方式1，但在這種情況下，T1溢出時(shí)，需用中斷服務(wù)程序重裝初值。中斷響應(yīng)時(shí)間和執(zhí)行指令時(shí)間會(huì)使波特率產(chǎn)生一定的誤差，可用改變初值的辦法加以調(diào)整。4.3程序演示本設(shè)計(jì)主要是通過89C52單片機(jī)的串行通信端口TX（RC7）發(fā)送引腳，RX（RC6）接收引腳，手

42、法信息，把下位機(jī)（單片機(jī)）的信息通過RS232總線傳輸給上位機(jī)（PC機(jī)），上位機(jī)借助串口調(diào)試軟件接手或發(fā)送信息給下位機(jī)。為了能夠在計(jì)算機(jī)端看到單片機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)，我們必須借助一個(gè)WINDOWS軟件進(jìn)行觀察，這里我們主要使用串口調(diào)試軟件做演示工具，所謂串口調(diào)試軟件是指：1.用于串口調(diào)試，支持常用的110-25600波特率，能設(shè)置端口參數(shù)；2能以字符或十六進(jìn)制收發(fā)數(shù)據(jù)，真正支持中文字符的收發(fā)；3.支持文件數(shù)據(jù)的發(fā)送；4.允許設(shè)置發(fā)送周期，自動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)；5.綠色軟件，不需安裝?？?結(jié)我所做的是單片機(jī)通信協(xié)議設(shè)計(jì)，從開學(xué)初我就開始準(zhǔn)備。畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了，達(dá)到了預(yù)期的目的。一開始拿到這個(gè)題目的時(shí)候，真不知道從哪下手，在老師的指導(dǎo)下，自己找資料、看書，總算完成了。通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對單片機(jī)有了更深的認(rèn)識(shí)，從理論和實(shí)踐上都得到了很大的提高，所以這次任務(wù)的完成是我學(xué)到了很多東西。首先，豐富了自己的知識(shí)面，學(xué)到了以前沒能學(xué)通的東西，具體了解了怎樣去完成一個(gè)電路的設(shè)計(jì)：從流程圖、電路圖、焊接電路板、檢查電路板、仿真到燒片一整套東西。從畢業(yè)設(shè)計(jì)中，學(xué)到了單片機(jī)AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理，了解了時(shí)鐘電路和控制電路的工作原理，鞏固了匯編語言的使用能