通信智能儀表訓練設計簡述

摘要：本設計采用STC89C52單片機作為下位機，PC機作為上位機。二者通過RS-232串行口接受或上傳數據。我們要實現串口通信是通過PC機發出信號，然后經過數碼管顯示。在本設計中，選用鍵盤輸入數據，共采用四個鍵盤和四個八段LED數碼管顯示。四個鍵盤分別用來顯示、選位按鍵、加一按鍵和減一按鍵，而四個八段LED數碼管分別顯示個、十、百、千位。在顯示方面采用動態顯示。調試方面是通過串口調試助手完成數據的發送和查看LED數碼管的顯示出的數字是否與輸入一致。

關鍵詞：課程設計 STC89C52單片機 RS-232串行口

1 主要原件的選擇

1STC89C52單片機的功能特性描述

STC89C52的結構簡單，并可以在編程器上實現閃爍式的電擦寫達幾萬次以上，使用方便等優點，而且完全兼容MCS5l系列單片機的所有功能。STC89C52是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory），低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。STC89C51系列單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾/高速/低功耗的單片機，是MCS-51系列單片機的派生產品；它們在指令系統中、硬件系統和片內資源與標準的8052單片機完全兼容，DIP-40封裝系列與8051為pin-to-pin兼容，指令代碼是與8051完全兼容的單片機。該器件與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，STC89C52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。

STC89C52單片機具有增強型12時鐘/機器周期、6時鐘機器/周期任意選擇，工作電壓為5.5V-3.4V（5V單片機）/3.8V-2.0V（5V單片機）；工作頻率范圍：0-40MHZ，相當于普通8051的0-80MHZ。實際頻率可達48MHZ。用戶應用程序空間為4K/8K/13K/16K/20K/

32K/64K字節；片上集成1280字節/512字節RAM；有32/36個通用I/O口，P1/P2/P3/P4是準雙向口；集成ISP（在系統可編程）/IPA（在應用可編程），無需專用的編程器/仿真器，可通過串行口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，8K程序3秒就可以完成一片，具備EEPROM功能，工作溫度范圍在0-750℃，共有3個16位定時器/計數器，其中定時器T0還可以當成2個8位定時器使用；封裝形式有DIP-40，PLCC-44，PQFP-44等。

2 顯示的設計方案

顯示采用LED數碼管，一方面與其他顯示器件相比，LED數碼管顯示清晰直觀，另一方面LED數碼管的成本低，符合經濟適用的設計原則。

設計中采用動態掃描的方式把數據輸出出來，共用到四個八段LED數碼管，分別表示個、十、百、千位，通過按鍵來實現四位之間的相互轉換，手動選擇需要顯示的位數。在調用顯示程序時，需要輸出的值會通過74LS138譯碼器輸出到相應的LED數碼管，哪一位數據需要改變，只需手動調節。

3 按鍵的設計方案

按鍵采用的是中斷編碼按鍵，這趟既能設計多個按鍵，而且還不用占用程序太多時序。

按鍵總共用到4個：

數據傳送按鍵一個，此按鍵是實現在LED數碼管上顯示的數據能發送到串口調試助手上。

選擇顯示位按鍵一個，用來選中需要操作的數據位，每按一下，都會選中個、十、百、千位中具體的一位。

數據加一按鍵一個，用來實現數據的加一操作，每按一下，都會使顯示數字在原有基礎上加一。

數據減一按鍵一個，與加一按鍵相反，此按鍵用來實現數據的減一操作，每按一下，都會使顯示位上的數據在原有數據的基礎上減一。

本設計以STC89C52單片機為中心，分別設計了按鍵電路、數據接收和發送電路和LED數碼管顯示電路。按鍵采用的是中斷編碼按鍵；串行口數據的接收和發送電路采用RS－232；顯示采用的是靜態掃描數據顯示。系統電路總體示意圖如下圖所示。

4 晶振的選擇

設計中用到的晶振是11.0592MHZ。

5 軟件設計

串行口通信的軟件部分是基于C語言進行程序設計的，程序結構總體上包括五大部分，即主程序、延時程序、發送程序、接收顯示程序、中斷程序。

各個部分以主程序為中心，主程序主要功能是對各個數據和接口進行初始化、調用適當的子程序等協調整個程序的運行。

程序流程圖如下圖所示。從程序流程圖中可以很明顯的看出整個設計的整體思路。

6 主程序的設計

主程序在初始化串口之后，便開始等待按鍵按下，當K2鍵按下時，位選碼就加一，如果初始位置為個位，此時選中十位，以此類推，當位選碼大于3時，將其重置為0。當按下K3鍵時，若此時的位選是個位則對個位加一，若為十位則對十位加一，以此類推。當K4鍵按下時，若此時位選為個位，則對個位減一，若為十位則對十位減一，以此類推，當顯示的數值為9時，如果再加一，現實的數據將會從零開始重新計數。當K1鍵按下時，就將前面的個十百千位的數值傳送出去。當有串行中斷來臨時，就執行中斷程序，將接收的數據通過顯示程序在LED數碼管上顯示出來。主程序流程圖如圖1所示。

7 子程序的設計

7.1 串口初始化程序的設計

由程序可知，SCON=0x50使串口工作在工作方式一，串行允許接收。TMOD=0x20使定時器工作在方式二——自動重裝初值的八位定時器。隨后將用初值計算公式計算出初值為0xf3，波特率選為4800bps。接下來開放串口中斷，允許定時器1工作，最后開總中斷。其程序流程圖如圖2所示。

7.2 數據發送和接受程序的設計

當PC機有數據輸出時，就會引起按鍵中斷，隨即執行中斷程序，通過查詢接收標志位RI，確定串行中斷，手動清零RI標志位。然后將接收緩沖器里的數據轉存入內存中，本設計傳送的是四位十六進制的數。隨后，調用顯示程序，是數據顯示在LED數碼管上。發送子程序與接收子程序類似，當發送鍵按下時，將數據裝入發送緩沖器，等待發送中斷標志位TI=1，說明發送完成。然后手動將TI清零。

7.3 顯示程序的設計

在顯示模塊，本設計采用4個LED數碼管的動態顯示形式。另外為了保證數據的正常顯示，在顯示之前會有一個清零的操作。在程序設計中，采用Switch語句來設置74LS138譯碼器的輸入端口，從而決定具體是哪位LED數碼管進行顯示。

7.4 延時子程序的設計

在延時子程序的設計中運用兩個For()循環實現延時的操作，由于在設計的其它程序模塊中延時的時間不同，所以在延時子程序中，用到xms無符號字符來決定具體的延時時間，使整個設計更加完美。

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