单片机间串行通信接口软、硬件的设计程序段设计

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单片机间串行通信接口软、硬件的设计程序段设计

微控制器万年历毕业项目1

[摘要] 本文介绍了PC机与单片机串行通信接口的软硬件设计。 通讯接口采用RS232C标准。 硬件设计中给出了基于MAX232芯片的接口电路图; 在软件设计中,分别介绍了PC机和单片机的编程,并给出了具体的程序段。 其中,上位机软件开发采用VB语言和MSComm控制,单片机软件开发采用汇编语言。

【关键词】串行通信; RS232C; 个人电脑; 微控制器

一、简介

在仪器仪表等测控设备中,通常采用微控制器来完成数据采集和系统控制功能。 单片机具有体积小、价格低、适应性强等优点,但其计算能力有限,难以进行复杂的数据处理。 对采集数据的进一步分析和处理必须由功能强大的PC来完成。 因此,单片机和PC机之间需要交换大量的数据。 在测控系统中,通常将PC机称为上位机,将单片机称为下位机。

异步串行通信具有技术简单成熟、性能可靠、对软硬件环境要求低等优点。 广泛应用于仪器仪表的数据交换。 PC的标准配置中,有1个或2个串口,单片机一般有1个或2个串口。 因此,只要配备接口电路,就可以实现PC机与单片机之间的串行通信。

2. 硬件设计

PC系统一般配备异步通信适配器,采用标准RS232C串行通信接口。 RS232C接口为单端信号传输,一般用于20m以内的数据通信,传输速率可达19200bps。 在RS232C标准中,逻辑“1”对应的电平为-3V~-15V,逻辑“0”对应的电平为+3V~+15V。

AT89C51是51系列单片机中最常用的类型。 它有一个全双工串行端口,可以同时发送和接收数据。 从外部硬件的角度来看,它们对应于单片机上的TXD和RXD两个引脚。 单片机内部有两个控制寄存器和两个数据寄存器来控制串口的工作。 然而,单片机接口是标准的TTL逻辑电平,与RS232C接口的逻辑电平不匹配。 直接连接不仅会造成逻辑混乱,甚至会损坏芯片。 它们之间必须添加逻辑电平转换电路才能实现正常通信。 。

MAX232芯片可以实现TTL和RS232C两种逻辑电平的转换。 MAX232芯片采用5V供电,内部有电源转换电路,可以自动向RS232C接口一端提供所需的±10V电平。 单片机的一端是标准的TTL电平。 在单片机与PC机的通信系统中,采用MAX232芯片的接口电路原理图如图1所示。

3、软件设计

1. PC串口编程

4。结论

PC与单片机之间的串行通信广泛应用于仪器仪表的控制和数据传输。 本文介绍了RS232C通信接口的硬件和软件设计,给出了硬件电路图和具体程序段,为相关设计提供参考。 一个很好的参考。

参考

[1]唐继先. 51单片机应用系统开发实例[M]. 上海:上海科学技术出版社,2012。

[2] 张以刚. 新编MCS-51单片机应用设计[M]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2007。

[3] 李朝清. PC与单片机数据通信技术[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2000。

微控制器万年历毕业项目2

摘要:本文从多机通信协议出发,重点讨论如何使用查询方法和中断方法实现主从通信,并通过Proteus仿真软件对两种通信方式进行仿真验证。 查询方法通信实现起来很容易,但占用单片机内部资源较多。 中断方式通信更加稳定可靠,可以大大提高单片机的工作效率。

关键词:单片机 多机通讯 查询方式 中断方式 Proteus仿真

单片机已广泛应用于家用电器、航空航天、仪器仪表和特种设备的智能管理和过程控制等领域。 随着计算机技术的发展和工业自动化水平的提高,单机控制在很多场合已经不能满足现场要求。 多机串行通信组成的主从通信方式,通信编程灵活,硬件简单,遵循统一的标准,在工业控制领域具有广阔的应用前景,具有重大的研究意义。

1、多机通信原理

51系列单片机的多机通信一般采用主从通信方式。 该方式中只有一个master,可以有多个slave。 主机发送的信息可以传输到每个从机或指定的从机。 每个从机发送的信息只能被主机接收,从机之间不能通信。 单片机多机通信原理图如图1所示。

2. 多机通信流程

多机通信时,串口必须工作在模式2或模式3,并根据通信要求设置单片机通信控制寄存器SCON中的各个位。

多机通信的流程如下。

首先,所有从机均处于地址帧接收状态(SM2=1)。

其次,主机首先发送一个地址帧,其中数据的前8位表示要寻址的从机的地址,第9位为1(TB8=1),表示该帧是地址帧。

第三,所有从机收到地址帧后,将收到的地址与本地地址进行比较。 当地址匹配时,SM2 清零,从机地址作为响应信号发回,由主机确认。 地址不匹配的从站不会被处理,SM2 = 1 仍将保持。

第四,当主机确认地址正确后,将相应的数据信息发送给寻址的从机。 当确认地址不正确时,不发送数据消息。

第五,地址匹配(SM2=0)的从机可以接收主机发送的数据信息。 对于地址不匹配的从机,SM2=1,将被忽略,从而实现主机与地址匹配的从机的双机通信;

第六,寻址从机通讯结束后,返回多机通讯状态(SM2=1)。

3.多机通信协议设计

为了验证多机通信协议是否正确,本设计在Proteus软件中画出了由1台主机和2台从机组成的多机通信系统。 主从芯片均采用AT89S51单片机。 主机通过按钮发送信号,从机接收信号。 从机连接的数码管显示变化,以指示一台主机与两台或多台从机之间通讯的正确性。 软件主要部分包括通讯模块、按键扫描模块、数码管显示模块和中断服务程序。 所使用的通信方式主要有查询法和中断法。

1.查询方法通信协议算法设计

查询法是通过不断扫描单片机程序,循环查询通信标志位来判断是否进行通信以及与哪台从机进行通信,从而完成主从多机之间的数据交换任务的方法。 主机主要完成寻址和数据发送。 查询方法通信主机设计流程图如图2所示。

从机主要完成地址验证、数据接收和显示任务。 所有从机的通讯程序都是类似的,只是从机定义的通讯地址不能相同。 从机通信设计流程图如图3所示。

2. 中断方式通信协议算法设计

所有从机最初都处于命令状态,即SM2=1,以便接收主机发送的地址。 当接收到的一帧信息的RB8为“1”时,表示主机发送了地址信息。 所有从机在所有情况下都会发生接收中断,并进入相应的中断服务程序将接收到的地址与本地地址进行比较。 如果匹配,则设置 SM2 = 0 并将本地地址发送回主机作为响应。 主机收到响应信号并验证成功后,将与从机连接,实现双机通信,准备接收主机的命令。 或者数据信息,成功实现了地址帧和数据帧的分离。 而其他未寻址的从机保持SM2=1并退出各自的中断服务程序。 通信完成后,被寻址的从机再次设置SM2=1,退出中断服务程序,等待下一次通信。

主机的程序设计可分为两部分:一是主程序,主要用于完成按键扫描;二是主程序,主要用于完成按键扫描。 另一种是中断服务程序,用于完成通信和数据发送接收功能。 中断方式通信实际上是将图2虚线框部分的扫描程序替换为图4所示的中断服务程序来执行。

从机程序设计主要分为两部分。 一是主程序,完成数码管的显示任务; 二是中断服务程序,完成地址验证、主机发送的数据接收等任务。 从机中断服务程序设计流程图如图5所示。

4、Proteus中多机通信的仿真

根据上述两种通信协议算法的设计思路,采用单片机C语言进行编程,采用Keil C51 uVesion3作为调试工具,采用Proteus作为仿真工具,与Keil C51 uVesion3联合调试,最终成功实现1 个主机和 2 个从机之间的通信。 通讯、仿真运行图如图6所示。

按K1键使1号从机数码管显示值加1。按K2键使2号从机数码管显示值加1。如果主机在寻址从机时发现地址错误,不会执行任何操作。 这不会影响其他通讯地址正确的从机的正常通讯。

5. 结论

本设计的两种通信方案均顺利通过Proteus仿真,并在实际电路中得到了验证。 一台主机最多可同时与255个从机通信。 中断法通信方式因其程序结构简单清晰、运行可靠、占用单片机内部资源少等优点,比查询法通信方式应用更为广泛。

微控制器万年历毕业项目3

摘要:在微机测控系统中,经常用到A/D转换。 常见的方法是扩展一张或多张A/D采集卡。 当模拟量较小或有温度、压力等缓慢变化的信号时,采用总线。 A/D 卡不是最合适、最经济的解决方案。 这里介绍一种以GMS97C2051单片机为核心、TLC2543 12位串行A/D转换器的采样模块。 该模块的采样数据由单片机串口进行电平转换后发送至上位机(IBM PC兼容)。 串口COM1或COM2构成串行数据采集和串行数据传输的方法。 经实际调试证实,该模块功耗低、采样精度高、可靠性好、接口简单,具有一定的实用价值。

关键词:单片机数据采集系统

数据采集​​技术是一门实用的电子技术,广泛应用于信号检测、信号处理、仪器仪表等领域。 近年来,随着数字技术的不断发展,数据采集技术也呈现出速度更快、通道更多、数据量更大的趋势。 数据采集​​是对温度、压力、流量、速度、位移、光强、声音等物理量的在线测量和控制,通过传感器将上述物理量转换成模拟物理量的电信号,然后将模拟量电信号经过处理,转换成计算机能识别的数字量,送至计算机进行处理、存储、传输和显示。

1 系统分析与总体设计

一般的数据采集系统由硬件和软件组成。 硬件由单片机、A/D转换器和显示驱动电路等组成。软件包括主程序、系统监控、定时/中断等子程序。 只有硬件和软件紧密配合、协同配合,才能形成高性能的数据采集系统。 在系统开发过程中,硬件和软件的设计是相互关联的,不能截然分开。 设计硬件时要考虑系统资源和软件实现方法,设计软件时必须了解硬件的工作原理。 本系统是采用AT89S52单片机、串行A/D转换器、LED显示驱动芯片、非易失性存储器、监控芯片(WATCHDOG)和LED数码管设计的多通道通用数据采集系统。 该系统可以将各种标准变送器送来的模拟电信号(4~20mA或0~5V)通过A/D转换和程序运算处理转换成相应的非电量值,然后实时显示和存储。 采用VC++设计的数据接收处理软件,上位机PC可以通过RS232串口接收来自数据采集系统的各种数据并进行进一步处理。 该系统以单片机为核心,将监控电路、A/D转换器、键盘控制电路、非易失性存储器、日历/时钟电路、串行通信接口、显示驱动芯片、配套电源等组成一个小数据采集系统。收集系统。

2、系统硬件抗干扰设计

系统的硬件抗干扰设计是整个系统抗干扰设计的主体。 它是软件抗干扰设计的基础,因为抗干扰软件及其重要数据都以固件的形式存储在ROM中。 没有硬件电路的可靠运行,就没有软件抗干扰。 系统的硬件抗干扰问题可分为供电系统的抗干扰设计、长线传输的抗干扰设计、印刷电路板的抗干扰设计以及电源系统的抗干扰设计。地面系统设计。 由于Muci的设计没有进行现场调试,仅使用PROTEL软件来设计印刷电路,因此Muci的设计重点是印刷电路板和接地系统的抗干扰设计。

1、印刷电路板的抗干扰设计。 在单片机应用系统中,印刷电路是电源线、信号线和元器件的高度集成集合,它们在电气上相互影响。 因此,印刷电路板的设计必须遵守抗干扰原则,抑制大部分干扰,并且软件和硬件的调试极为重要。 木系统的印刷电路板设计主要是根据几个抗干扰原则来设计的。 (l) 电源线布置原则。 在印制电路板上,布置电源线时应注意三点:一是根据电流大小走线尽可能宽; 其次,电源线、地线的方向要与数据线的传输方向一致; 三、印刷电路板 电源的电源输入端应连接电容器。 稳压电源单独构建在电路板上。 (2)地线布设原则。 通常,印刷电路板上的地线有两种类型:数字地和模拟地。 数字地是高速数字电路的地线,模拟地是模拟电路的地线。 数字地和模拟地的布局应遵循三个原则:第一,数字地和模拟地应分开走线,并连接到各自的电源地线上; 其次,地线要粗,至少要粗到可以让电流通过。 3次以上; 第三,接地线要注意形成闭合回路,以减少接地线上的电位差,提高系统的抗干扰能力。 (3)信号线分类走线。 通常,印刷电路板上的布线有多种类型。 为了减少各类线路之间的相互干扰,电源线应与信号线分开布置; 驱动线也应与信号线分开布线。 (4)去耦电容的配置。 为了提高系统的综合抗干扰能力,印刷电路板各关键部位均应配置抗容灾电容器。 需要配置的部分有:电路板的电源进线端子; 各集成电路芯片的电源引脚接地; 中心芯片的复位端接地。 (5)印刷电路板尺寸和元件布局。 印刷电路板的尺寸要适中。 布置设备时应考虑设备类型和功能。 高频器件和低频器件应分开布置,并尽可能集中布置。 小电流电路和大电流电路应远离逻辑电路。

2、地线系统的抗干扰设计。 地线系统的设计对系统的抗干扰性能影响很大。 在单片机应用系统中,接地系统主要包括前面提到的数字地和模拟地,以及保护地和屏蔽地。 正确的接地方法是:所有逻辑地应连接在一起。 逻辑地只能在信号源侧或负载侧,并且单点连接到保护地,通常在信号源侧。

3、系统软件抗干扰设计

软件抗干扰只是硬件抗干扰的补充和完善,但也非常重要。 因为当系统在噪声环境中运行时,大量的干扰往往不会损害硬件系统,而是使系统无法正常工作。 一般来说,软件抗干扰系统可分为三种类型:一是数据采集方面的软件抗干扰; 二是软件抗因控制失效而产生的干扰; 第三,软件抗程序运行异常干扰。

1、数据采集软件抗干扰。 在工业控制场合,各种监测参数必须由计算机采集。 由于工业环境恶劣,被测参数信号较弱,单片转发系统中采取了多种硬件抗干扰措施,但有时仍会受到干扰的影响。 因此,系统设计必须辅以各种抗干扰软件,采用软硬件结合的抗干扰措施。

2、程序运行异常时软件抗干扰。 在单片机应用系统中,各种干扰源常常会导致指令的地址码和操作码发生变化。 单片机中的程序计数器PC会将操作数作为指令执行,或者PC值指向非程序区域,程序计数器的操作最终导致单片机进入无限循环。 为了保证单片机从死循环中恢复,通常可以使用软件陷阱、看门狗定时器(WDT)和软件控制的WATCHDOG电路三种方法中的任意一种。

参考:

[1] 胡汉才. 单片机原理与系统设计[M]. 北京:清华大学出版社,2004年

[2]马中梅,季顺新,张单片机C语言应用设计[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2001

[3] 张义红. 单片机与TLC2543模数转换器接口设计[J]. 湖南工程学院学报(自然科学版),2005(2):79~82

微控制器万年历毕业项目 4

摘要:在毕业设计指导中,发现学生在谈到单片机时表情发生了变化。 可见,学生学习单片机的效果并不理想。 根据毕业设计的教学经验,提出了一些教学方法。 希望通过教学上的大胆改革,探索出一条提高教学质量的新途径。

关键词:单片机教学改革毕业设计

1 单片机教学现状及存在问题

毕业设计是教学过程最后阶段采用的总结性实践教学环节。 通过毕业设计,学生能够综合运用所学的各种理论知识和技能,进行全面、系统、严谨的技术和基本能力实践。

电子电气专业学生的很多毕业设计都与单片机应用有关,如单片机电机调速、单片机人机界面、单片机温湿度控制、单片机数据采集系统等。等[1]。 然而,在很多学生的毕业设计过程中,能够成功调试程序并完成物理设计的却寥寥无几。 他们大多通过查找资料完成了纯理论的毕业论文,使应用性很强的课程与生产实践完全脱节。 。 这样培养的学生如何适应社会的需求[2]?

2. 毕业设计指导对单片机教学改革的启示

要完成此类项目,要求学生具有良好的模拟电路和数字电路知识,具有一定的编程能力,同时还具有良好的单片机知识。 很多同学虽然学了这些知识,但还处于理论阶段,感觉很难做,无从下手。

我的指导方法是:理论加实践。 任何课程的学习都离不开这种老套的思想。 知识理论学到一定程度后,就必须通过实践来验证。 以下是我指导学生毕业设计的一些经验。 我写下来与大家分享。

2.1态度必须端正。 学习单片机时,最忌讳的就是急躁。 刚开始学习的时候,不要怕自己会出错,程序调整不好,板子会被烧掉。 这些都是正常的事情。 这时候就需要有耐心,从底层做起。 寻找它,相信每一次发现错误,你都会有新的收获。 永远不要轻易放弃!

2.2 打好基础,建议看网上的单片机视频教程,比如北航陈波老师的视频、郭天翔十天学会单片机的视频。 结合教材,比如谭浩强的《C程序设计》、李全利的《单片机原理与应用技术》,基础知识学好的话,可以从一点开始,逐步接触其他知识。

2.3 动手实践

让学生购买一些基本板。 通过焊接板,他们不仅可以练习学习软件和硬件,还可以学习调试开发板的方法。 还可以学习焊接技术,一举收获很多。 所需元件为:一块STC89C52单片机、一个11.0592MHZ晶振、两个20PF电容、一个0.1UF电容和一个4.7K电阻、一块小电路板和一个引脚,自己搭建焊接单片机的最小系统。 然后检查系统是否正常工作。 如果能正常工作,准备软件:KEIL软件(编译器)、编程软件,程序最好用C语言编写。 这些软硬件准备好后,教师就应该在整个毕业设计指导过程中为学生选择实验。 选择原则应从易到难、从单一实验到综合实验、从实例实验到设计实验。 最后,可以实现在综合项目上进行协作的能力。 在实际指导中,在毕业设计前期选择了一些简单的控制项目,以熟悉指令和编程技术,如:清零程序、分字程序、数据排序、无符号双字节快速乘法子程序、多分支程序等软件实验程序; 中期选择一些外围电路控制的实例实验,目的是学习单片机的内部结构以及常用外围器件的控制方法,如:跑马灯、数码管、液晶、DS1302时钟、 DS18B20、A/D、D/A等外围常用设备控制实验,进一步深入,可以结合一些具体的例子来扩展一些中断、串口通信等功能。 通过实验,可以感受到指令所产生的控制效果,用眼睛看(光),用耳朵听(声音)。 您还可以深入了解指令如何转换为信号以实现控制。 边学边练,循序渐进,让用过几次的指令你就听懂了、吃透了、扎根于头脑甚至“根深蒂固”; 后期一定要选择综合性、设计性的实验。 这些实验应该是在前一阶段基础上的综合应用和开发,包括硬件电路和软件开发,而这些设计一定不能在课本和网上找到。 学生不允许抄袭,必须完全独立开发,如:油库自动化系统设计:其中包括数据采集。 模块、人机界面模块、通信模块等都可以留给学生自己设计实现。

2.4 合理安排时间并持之以恒

学习单片机不能“三天打鱼两天晒网”。 你必须有毅力和决心。 学了几条指令后,应该及时做实验,将它们融会贯通,而不是等几天、几周才做实验,否则效果很差,甚至会忘记以前学过的东西。 此外,还要做好打“持久战”的思想准备。 不要在有兴趣的时候学习几天,在不感兴趣的时候闲置几周。 学习单片机非常重要的一点就是坚持。

以上是我在指导学生做毕业设计时,根据学生的实际情况总结出来的学习方法。 经过几年的指导,我发现实践证明,安徽建筑科技大学70%的高年级学生都能在老师的指导下学习。 能够完成设计的学生对此非常感兴趣,并且对单片机有基本的了解。 他们甚至还制作了自己的毕业设计,收获颇丰。 这样的学生也受到工作场所的欢迎。 相信这些可以给教学带来一定的指导,让学生爱上单片机。

参考:

[1] 李全利. 单片机原理及应用技术[M]. 北京:高等教育出版社。 2009 年:5-12。

[2] 刘鑫. 单片机教学改革的思考与实践[J]山东电力学院学报,2009,12(3):65-68。

单片机

引言全面推进课程思政建设,是落实立德树人根本任务的战略举措

2024-4-30 19:06:04

单片机

这一封情书是在一个夏天落款时匆匆已经过去了

2024-4-30 20:08:31

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