学习项目单片机最小应用系统构建单片机最小应用系统构建一

单片机开发工具的使用单片机开发工具的使用二

LEDLED 流水灯设计制作流水灯设计制作三

简易计算器的设计制作简易计算器的设计制作四

里程表的设计制作里程表的设计制作五

秒表的设计制作秒表的设计制作六

LEDLED 电子显示屏的设计制作电子显示屏的设计制作七

简易仪器仪表设计制作简易仪器仪表设计制作八

项目七 LEDLED 电子显示屏的设计制作电子显示屏的设计制作项目七 LEDLED 电子显示屏的设计制作电子显示屏的设计制作

唐山工业职业技术学院 自动化工程系

主讲： 李多友

智能控制电路项目实践

项目七 LEDLED 电子显示屏的设计制作电子显示屏的设计制作

16×16 点阵显示屏设计制作任务任务 22

显示内容远程控制任务任务 33

8×8 点阵显示屏设计制作任务任务 11

任务三 显示内容远程控制

一、任务要求

本任务要求由 PC 机发出不同数据，单片机接收后从 P1 口输出，控制 LED 的亮灭，从而验证接收数据是否正确。

二、案例展示

PC 机更新数码显示内容

学习单片机串行口工作方式 1-3 的使用；学习 RS232 通信协议；学习串口调试软件的使用；查询串行接口芯片的类型及使用方法；选择器件进行电路安装；编写控制程序验证结果。（波特率选用 2400bps ）

任务提示：

三、任务完成步骤

理论学习及方案设计；电路设计与器件选择；电路安装 / 程序设计；功能验证。

任务完成情况；存在问题及改进内容；工作页互查与评分。

四、任务评价与总结：

1. 串行口工作方式 1当 SM0 、 SM1 为 01 时，串行口工作在方式 1 ， TX

D （ P3.1 引脚）为发送端， RXD （ P3.0 引脚）为接收端。一帧数据为 10 位，其格式为：

起始位 8 位数据 停止位

0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1

51 单片机串行口的工作方式

串行口以方式 1 发送时， CPU 执行一条语句“ SBUF=outdata;” ，数据写入发送缓冲器 SBUF ，启动发送器发送。

发送时 TXD 引脚将依次输出一位起始位（ 0 ）、 8 位数据位 ( 先低位后高位 ) 和一位停止位（ 1 ）。

发送完数据后，置中断标志 TI 为 1 。

当串行口置为方式 1 ，且 REN=1 时，串行口处于方式 1 的接收状态。

接收器对 RXD 引脚状态进行采样时，如果接收到由 1 到 0 的负跳变时，就启动接收器，开始接收数据。

在方式 1 接收时，必须同时满足以下条件：RI=0 和停止位为 1 或 SM2=0 。接收数据有效，

进入 SBUF ，停止位进入 RB8 ，并置中断请求标志RI 置 1 。

任何一个条件不满足，则该组数据丢失，不再恢复。

重新检测 RXD 上 1 到 0 的负跳变，准备接收下一帧数据。

中断标志位必须由用户在程序中清 0 。

方式 1 的波特率取决于定时器 TI 的溢出率和特殊功能寄存器 PCON 中最高位 SMOD 的值。

注意： PCON 为电源控制寄存器，不可位寻址。它的低 7位全都用于单片机的电源控制，只有最高位 SMOD 用于串行口波特率系数的控制。

方式 1 波特率的计算公式为：

定时器 T1 的溢出率即每秒钟溢出的次数，计算公式为：

其中， k为定时器 T1 的计数位数， N 是定时器 T1 的预置初值， fosc为晶振频率。

的溢出率定时器波特率 T132

2SMOD

N

fk

osc

2

1

12T1的溢出率定时器

选择定时器 T1 作为波特率发生器，通常将其设置为定时器方式 2 （且 TCON 的 TR1=1 ，启动定时器），可以不用重新装入初值。

在实际使用时，一般是固定一个通信波特率，然后去计算 T1 的预置初值 N 。

初值计算公式：

例如，系统的时钟频率为 12MHz，通信波特率为 2400 位 /秒，当 SMOD=1 时，那么定时器 T1 的预置初值为：

1232

f2256 osc

波特率

SMOD

N

HEN 623012322400

10122256

61

2. 串行口工作方式 2 和方式 3

当 SM0 、 SM1 为 10 时，串行口为工作方式2 ，一帧数据为 11 位，其中包括一位起始位 0 、 8位数据位 ( 先低位后高位 ) 、一位可编程位 (D8 位 )和一位停止位 1 。

发送时可编程位装入 SCON 中的 TB8 ，根据需要装入 0 或 1 。它由软件置位或清零，可作为多机通信中地址 /数据的标志位，也可作为数据的奇偶校验位。一帧数据的格式为：

起始位 8 位数据 可编程位 停止位

0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 1

方式 2 的发送与方式 1 类似，单片机在数据写入 SBUF之前，先将数据的可编程位写入 TB8 。 CPU 执行一条给 SBUF赋值的命令后，便立即启动发送器发送，发送完毕，置发送请求标志位为 1 。必须用软件将TI 清 0 。

方式 2 的接收与方式 1 类似，当 REN=1 时，串行口接收数据。当接收器对 RXD 端输入，接收 11位信息，其中一位起始 0 、 8 位数据位 ( 先低位后高位 ) 、一位可控 1 或 0 的第 9位数据和一位停止位 1 。

当接收器收到第 9位数据后，如 RI=0 且 SM2=0 或接收到的第9位数据位为 1 时，将收到的数据送入 SBUF( 接收数据缓冲器 ) ，第 9位数据送入 RB8 ，并对 RI 置 1 ；

若以上两个条件均不满足，接收信息丢失。

当 SM0 、 SM1 为 11 时选择工作方式 3 ，除了波特率可变与方式 2 有所区别之外，其余都与方式 2相同。

方式 2 的波特率是固定的，其波特率为 fosc/32 或 fosc/64 ，根据 PCON 中 SMOD 位的状态来选择波特率。

计算公式为：

方式 3 的波特率是可变的，其计算方法与方式1相同。

oscf64

2SMOD波特率

在双机通信中，只要双方的波特率一致就能够完成通信；但是在标准的异步通信协议中，只有几种波特率是适用的，例如 1200bps ， 2400bps ， 4800bps ， 9600bps……等等。 如果想得到标准波特率，可以很多通信专用的晶振，例如 3.6864MHz、 11.0592MHz……的晶振。

表 7-4 常用波特率和定时器 T1 的参数关系

TC /

波特率 fOSCSMOD

定时器 T1

模式 初始值

方式 0 ： 1M方式 2 ： 375K

方式 1 、 3 ： 62.5K

19.2K9.6K4.8K2.4K1.2K

137.5K110110

12MHz12MHz12MHz11.059M

Hz11.059M

Hz11.059M

Hz11.059M

Hz11.059M

Hz11.059M

Hz6MHz12MHz

×1110000000

××000000000

××222222221

××

FFHFDHFDHFAHF4HE8H1DH72H

FEEBH

RS-232C 通信协议

RS-232C 标准是美国 EIA（电子工业联合会）与 BELL等公司一起开发并于 1969年公布的通信协议，目前该通信协议在微机通信接口中广泛使用，在 IBM PC 机上的 COM1 、 COM2 接口，就是选用了 RS-232 接口。

RS-232C 标准包括了按位串行传输的电气和机械方面的规定，适用于数据终端设备和数据通信设备之间的接口。

（ 1 ） 机械特性RS-232C 接口规定使用 25针连接器，连接器的尺寸及每个插针

的排列位置都有明确的定义。在实际应用中，常常使用 9针连接器代替25针连接器。连接器引脚定义如图所示。

图7-8 9针和 25针连接器引脚定义

1 6 2 7 3 8 4 9 5 1 14 2 15 3 16 4 17 5 18 6 19 7 20 8 21 9 22 10 23 11 24 12 25 13

（ 2 ） 功能特性RS-232C 接口的主要信号线的功能定义见表。

表 7-5 RS-232C 标准接口主要引脚功能

插针序号 符号 功能 方向

2 （ 3 ） TXD 发送数据 输出

3 （ 2 ） RXD 接收数据 输入

4 （ 7） RTS 请求发送 输出

5（ 8 ） CTS 清除发送 输入

6（ 6） DSR 数据通信设备准备好 输入

7（ 5） GND 信号地

8 （ 1 ） DCD 数据载体检测 输入

20 （ 4 ） DTR 数据终端准备好 输出

22 （ 9） RI 振铃指示 输入

注：插针序号（ ）内为 9针连接器的引脚号。

（ 3 ） 电气特性 RS-232C 采用负逻辑，规定逻辑 0 ： +3V～ +15V；逻辑 1 ： -3V～ -15V。 RS-232C 标准的信号传输的最大电缆长度为几十米，传输速率小于 20KB/s 。

（ 4 ） 电平转换 鉴于 89C51 单片机输入、输出电平均为 TTL/CMOS 电平，而计算机配置的是 RS-232C 标准串行接口，使用的是 RS-232C 标准电平（逻辑0 ： +3V～ +15V, 逻辑 1 ：约 -3V～ -15V），二者的电气规范不一致，因此要完成 PC 机与单片机的数据通信，必须进行电平转换。

电平转换可以选用 MAXIM公司生产的MAX232 电平转换专用芯片，它是一个包含两路接收器和驱动器的 IC 芯片，其内部有一个电源电压变换器，可以把输入的＋ 5V电压变换成为 RS-232C 输出电平所需的±10V电压。所以，采用此芯片接口的串行通信系统只需要单一的＋ 5V电源就可以了。

MAX232 芯片内部有两路电平转换电路，实际应用中，可以从两路发送接收器中任选一路作为接口，但要注意其发送和接收的引脚必须对应。引脚T1in或 T2in 可以直接接 TTL/CMOS 电平的单片机的串行发送端 TXD ； R1out 或 R2out可以直接接 TTL/CMOS 电平的单片机的串行接收端 RXD ；T1out 或 T2out可以直接接 PC 的 RS-232 串行口的接收端 RXD ； R1in或 R2in 可以直接接 PC 的RS-232 串行口的发送端 TXD 。

4. 串口调试助手

当单片机和 PC 机通信时， PC 机方面的通信程序可以使用汇编语言编写，也可以使用其他高级语言（例如 VB 、 BC ）来编写。最方便的方法是使用串口调试助手，无需自己再编写程序。

串口调试助手的设置，主要有：选择实际使用的串口（ COM1还是 COM2 ）；

波特率和单片机端必须一致；如单片机设置串行口为工作方式 1 ，则选择没

有校验位。在串口调试助手界面，不论数据接收区还是数

据发送区，均有十六进制和字符两种格式供选择。

程序分析 根据任务要求，示例程序

#include “reg51.h” #define uchar unsigned char uchar getdata=0; main() { TMOD=0x20; TH1=0xf3; //波特率设定为 2400 （ 12MHz晶振）

TL1=0xf3; TR1=1; SCON=0x50; EA=1; ES=1; while(1); // 等待 }

void CHUANKOU() interrupt 4 { EA=0; RI=0; getdata=SBUF; P1=getdata; SBUF=getdata; while(!TI); TI=0; EA=1;}

使用串行口时必须进行初始化，即设置串行口的工作方式和波特率。

当串行口采用方式 1 和方式 3 时，由于采用定时器 T1 的溢出率作为波特率发生器，所以还要进行定时器 T1 的相关设置：

设置工作方式、定时器初值和启动定时器等；波特率还与电源控制寄存器 PCON 的 SMOD

有关，所以也需进行设置。

当串行口采用方式 2 时，波特率固定为 fosc/32 或 fosc/64 ，由电源控制寄存器 PCON 的 SMOD 选择。波特率与定时器 T1无关。

当串行口采用方式 0 时，波特率是固定的 fosc/12 ，无需设置。

六、拓展训练

编写点阵显示电路显示内容 PC 机远程更新程序并调试。