2.4 通信模块设计与制作（课件）-《单片机技术与应用》同步教学（机工版）

任务4 通信模块设计与制作 单片机技术与应用 项目二 智能车间生产线计数系统设计与制作 【基础任务要求】通过模拟企业智能车间药装生产线，甲单片机利用红外光电传感器检测药瓶并计数，然后把计数结果通过串口传送给乙单片机，并在乙单片机数码管显示药瓶数，当计到3个药瓶时，蜂鸣器报警，同时每1秒钟指示灯闪烁一次。 任务4 通信模块设计与制作 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 任务实现四步骤 绘制控制电路图 搭接硬件电路 硬件设计 调试控制电路 调试控制程序 软硬件调试 仿真运行 实物运行 功能实现 绘制流程图 编程实现功能：串行通信 软件设计 01 02 03 04 重点、难点 难点 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 系统框图 任务4 通信模块设计与制作 甲单片机 乙甲单片机 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 任务名:通信模块设计与制作 元件名称 图片 型号 数量 Proteus中的名称 单片机芯片 AT89C51 1 用AT89C51代替STC89C52 晶振 12MHZ 1 CRYSTAL 电容 22pF 2 CAP 电解电容 22μf/16V 1 CAP-ELEC 电阻 500Ω 1 RES 按钮 1 BUTTON 三极管 1 PNP 发光二极管 1 LED-RED 电阻 220Ω 1 RES 四位一体共阴极数码管 1 7SEG-MPX4-CC 锁存器 2 74HC573 元器件选型 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 硬件设计 甲单片机 乙单片机 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 硬件电路图 【小锦囊】在单片机串行通信接口设计中，建议使用振荡频率为11.0592MHZ的晶振，可以计算出比较精确的波特率。 在单片机与PC机的通信中，必须使用11.0592MHZ的晶振。 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 软件设计 1 如何编程实现串行通信？ 重点、难点 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 (1) 串行通信：数据字节一位一位在一条传输线上逐个传送。 传输线少，可利用电话网，但传送控制复杂。 1.什么是串行通信？ 8位顺次传送 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 (2) 同步通信与异步通信 异步通信 收、发设备使用各自时钟 UART 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 以字符（构成的帧）为单位 字符间是异步的 字符内各位是同步的 数据格式 ： 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 同步通信 发送方时钟与接收方时钟同步。既保持位同步，也保持字符同步。同步方法： 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 2.串行通信的传输方向 单工：单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。 单工 广播 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 2.串行通信的传输方向 半双工：半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。 半双工 对讲机 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 2.串行通信的传输方向 全双工：全双工是指数据可以同时进行双向传输。 全双工 电话机 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 3. 传输速率与传输距离 传输速率 比特率: 每秒钟传输二进制代码的位数 波特率: 每秒钟调制信号变化的次数，即每秒钟发送的位数，单位是：波特（Baud）。 波特率和比特率不总是相同的，但对于基带传输，比特率和波特率是相同的。 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 3.传输速率与传输距离 传输距离 传输距离与传输速率的关系 传输距离随传输速率的增加而减小。 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 4. 串行接口的结构及工作方式 串口结构 有两个物理上独立的接收、发送缓存器SBUF，它们占用同一地址99H ；接收器是双缓冲结构 ；发送缓存器，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠错误。 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 串口引脚 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 串行通信的数据结构 异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 TI=0 RI=0 工作方式寄存器SCON RI：接收中断标志位 接收结束时，会由硬件置1，向CPU发出中断请求。（要由软件复位） TI：发送中断标志位 发送结束时，会由硬件置1，向CPU发出中断请求。要由软件复位） TB8：用来存放发送的第9位。 RB8：用来存放接收的第9位。 REN：是串行接收允许位 0时：允许串行接收 1时：禁止串行接收 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 SM2：多机通信控制位。 因为多级通信是在工作方式2和工作方式3下进行的，因此SM2主要用在工作方式2和工作方式3。 当SM2=0时：不论接收的第9位是0还是1，都接收数据，产生中断; 当SM2=1时：只有在接收到的第9位为1时，才接收数据，并产生中断；而如果接收到的第9位为0时，则将接收到的数据丢弃，不产生中断。 串行口的工作方式 SM0 SM1 方式 说明 波特率 0 0 0 移位寄存器 fosc/12 0 1 1 10位异步收发器(8位数据) 可变 1 0 2 11位异步收发器(9位数据) fosc/64或fosc/32 1 1 3 11位异步收发器(9位数据) 可变 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 工作方式寄存器PCON PCON是没有位寻址的，也就是说不能直接操作SMOD要直接操作PCON寄存器。 SMOD：是波特率是否加倍的选择位。 0时：波特率不加倍。 1时：波特率加倍。 例如：SMOD=1 × PCON=0x80 √ 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 波特率的概念 波特率的定义是：串行口每秒钟发送的位数称为波特率。 比如说2400的波特率就是每秒钟发送2400个位数。 串行口的波特率是用定时器T1作为波特率发生器的，这是定时器自动设置在工作方式2（可自动重装初值）。 波特率=（2*SMOD）/32*定时器T1的溢出率 定时器T1的溢出率=单片机内部时钟频率/（256-X） X是定时器的初值 波特率=(2*SMOD）/32*（单片机内部时钟频率/（256-X）） 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 #include<reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit K1 = P3^6; void delay(uint ms) { uchar i; while(ms--) for(i = 0; i < 120; i++); } void Putc(uchar c) //定义串口发送数据函数 { SBUF = c; //发送C变量中的数据到发送SBUF中 while(TI == 0) //查询等待发送是否完成 { ; //空语句 } TI = 0; //发送完成，TI由软件清0 } 甲单片机程序： 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 void main() { uchar x = 0; SCON = 0x40; //定义串行口工作方式1 TMOD = 0x20; //定时器T1工作方式2 PCON = 0x00; //波特率不变 TH1 = 0xfd; //设置串行口波特率为9600bps TL1 = 0xfd; TI = 0; //TI清0 TR1 = 1; //启动定时计数器T1 while(1) { if(K1 == 0) { while(K1 == 0); //检测到药瓶数 x = x + 1; //计数变量x加1 Putc(x); //调用串口发送数据函数 delay(100); } } } 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 #include<reg51.h> #include<intrins.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int void baojing(); sbit beep=P3^5; //·äÃùÆ÷ sbit led=P3^6; //ÐÅºÅµÆ sbit we = P2^7; sbit du = P2^6; uchar c,x; uchar ge,shi,bai,qian; uchar time; uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71}; 乙甲单片机程序： 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 void delay(uint w) { uint j,k; for(j = 0; j < w; j++) for (k = 0 ; k < 120;k++); } void Delay1000ms() //@11.0592MHz { unsigned char i, j, k; _nop_(); i = 8; j = 1; k = 243; do { do { while (--k); } while (--j); } while (--i); } 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 void display(uint i) { uint qian,bai,shi , ge ; qian = i / 1000; bai = i %1000/100; shi = i % 100 / 10; ge = i % 10; P1 = 0xff; we = 1; P1 = 0xf7; we = 0; du = 1; P1 = table[qian]; du = 0; delay(5); P1 = 0xff; we = 1; P1 = 0xfb; we = 0; du = 1; P1 = table[bai]; du = 0; delay(5); P1 = 0xff; we = 1; P1 = 0xfd; we = 0; du = 1; P1 = table[shi]; du = 0; delay(5); P1 = 0xff; we = 1; P1 = 0xfe; we = 0; du = 1; P1 = table[ge]; du = 0; delay(5); } 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 void main() { SCON = 0x50; TMOD = 0x21; PCON = 0x00; TH1 = 0xfd; TL1 = 0xfd; ET0=1; EA=1; TR0=1; RI = 0; TR1 = 1; P1 = 0; while(1) { display(c); if(RI) { RI = 0; c = SBUF; } if(c==3) { beep = 0; led = ~led; Delay1000ms(); } } } 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 进阶任务 【任务要求】单片机甲使用矩阵式键盘输入6位密码，甲机发送密码给单片机乙机，乙机接收到密码后，在6位一体数码管上显示出来。 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 每天学习一点点，变成更好的自己 单片机技术与应用 � ��������� ��������� � 8����������� D0� D7� � ��������� ��������� ��������� � 10100100� � 0� 1� 11100110� 0� 1� � 10100100� � 11100110� 1� 0� $$