利用PC机串口实现对单片机发送数据控制流水灯显示

 

 利用PC机串口实现对单片机发送数据控制流水灯显示
 作者：贵州民族学院物电学院04级电子班 侯静
 指导老师：聂思敏副教授
摘要：介绍如何扩展单片机的片外存储器，如何利用89C51的串行口进行数据的发送和接收，怎样利用P0口扩展输入输出端口。
关键词：2764（8KB/8的非易失性可编程存储器）使用，74HC373地址锁存器的使用，74LS02（8D或非门），RS232的使用。
引言：利用计算机实现对数据的发送和采集，能够及时更新数据，如点阵显示屏，
它能为用户提供了很大的方便。并且利用计算机的串口通讯，技术难度不是很高，
成本也低，因此在不需要长距离、高速传输的情况下，利用串口采集数据是一个很好的选择。
工作原理简单介绍如下：
    当89C51的PSEN脚有效时（负脉冲有效），访问片外程序存储器2764，并将2764里面的指令或数据通过P0口线读入单片机中，单片机按照程序指令从PC机接收的数据，并将数据存入反冲区中，然后从反冲区中读取数据写入74HC373的端口，通过改变终端的输入数据而改变流水灯的显示效果，从而达到了灵活控制控制流水灯。系统中的三个74HC373功用不全是一样，一个做为地址所存器，用来扩展片外存储器，另外两个用来扩展输入输出端口。现在来分别介绍：
2764和74HC373的使用:
    89C51的P0口在访问片外存储器的时，它分时提供低8位的地址和8位双向数据。因此当74373用作单片机低8位地址线/数据线地址锁存器时，将OE端置低使能，锁存允许信号G受控于单片机的地址有效锁存信号ALE。这样，当外部地址锁存有效信号ALE使G变为高电平时，74373处于直通转态；ALE下降为低电平时，立即将锁存器的输入D0～D7及总线上的低8位地址锁入内部寄存器中。2764的程序存储器有8K（2的13次方＝8x1024B及8K），因此地址线有13根，将地址锁存器373的Q0～Q7接2764的A0～A7，P2口的P2.0～P2.4接A8～A12，作为访问2764的地址线，使能端OE与单片机的PSEN端相连，当PSEN端位低电平时，作为访问片外存储器的读选通信号。片选端CE接低，表示选中该2764。
拿P2.n (n=0，1，…7)与 或非来作为另外两个74373的锁存控制信号。当WR写信号端有效时，单片机将数据写入373，并从端口Q0～Q7输出。因此我这里所确定的373的地址非别是7FFFH和BFFFH,这里可参照课后174页的I/O扩展这一节。
电路原理图如下：

单片机与PC机的串行通信
    单片机与PC机的串行通信采用RS232标准，使用9脚串行口接头，但是为了简化设计，这里只使用数据线TXD和RXD，其它线为握手信号和控制信号，但在这里没有必要使用。如果想了解RS232标准的更多的相关内容，请查阅相关资料。下面对串行的接线进行讲解。
    为了能使PC机和单片机正确的通信，必须要使波特率设置一致，否则将不能正确接收数据。通常选用晶振为11.0592M，因为将波特率为9600时误差较小。
    由于我们只使用两根数据线进行连接，所以串行接头与单片机的串行口的连接就非常简单，只要把单片机的TXD引脚与串行接头的3脚相连，RXD引脚与串行接头的2脚相连，串行接头的5脚接地就可以了。其它引脚悬空不管。但单片机串行口输出和输入的是TTL/COMS电平，而PC机串行口输出和输入的是RS232电平，RS-232使用-3到-25V表示数字“1”，使用3V到25V表示数字“0”，所以在单片机与PC机串行口之间必须进行电平转换。MAX232是常用的电平转换器，本系统就是使用MAX232进行电平转换的。如果想了解MAX232的更多内容，请查阅它的数据手册，这里只给出它的连接方法。下面是单片机与串行口的连接图：

 
上位机PC机的发送\接收程序是用的串口调试软件。
下位机的接收和发送程序如下:

ORG 0000H
                                     SJMP START
                                     ORG 0023H ;串行口中断入口地址
                                     SJMP RECEIVE ;串行口中断接收程序
                                     ORG 0030H
                               START:MOV R0,#0 ;接收数据计数初值
                                     MOV R1,#30H ;接收数据反冲区的起始地址
                                     MOV R2,#96 ;预设数据反冲区的长度
                    ;波特率设置:波特率位9600 一个起始位，8个数据位和一个结束位
                                     MOV TMOD,#20H
                                     MOV TH1,#0F3H
                                     MOV TL1,#0F3H
                                     MOV SCON,#50H
                                     MOV PCON,#80H
                                     SETB TR1 ;启动定时器1
                                     SETB EA ;中断总允许位
                                     SETB ES ;串行口中断允许位
                              HERE: SJMP HERE ;等待串行口接收中断
                            ;串行口接收中断子程序
                            RECEIVE:CLR C
                             WAIT_R：MOV A,SBUF
                                     MOV @R1,A
                                     INC R1
                                     INC R0
                                     MOV A,R0
                                     SUBB A,R2
                                     JNC LOOP_SEND
                                     RETI
                           ;串行口循环发送子程序
                           LOOP_SEND:CLR EA ;清除中断
                                     MOV R1,#30H
；循环一次发送两个字节，所以循环次数初值设位R2=R2/2=96/2=48
       MOV R2,#48 LOOP_T:MOV A,@R1
                                     MOV DPTR,#7FFFH
                                     MOVX @DPTR,A
                                     MOV SBUF,A
                             WAIT1_T:JNB TI,WAIT1_T
                                     CLR TI
                                     INC R1
                                     MOV A,@R1
                                     MOV DPTR,#0BFFFH
                                     MOVX @DPTR,A
                                     MOV SBUF,A
                             WAIT2_T:JNB TI,WAIT2_T
                                     CLR TI
                                     LCALL DELAY
                                     INC R1
                                     DJNZ R2,LOOP_T
                                     MOV R2,#48 ;恢复发送数据反冲区的长度
                                    MOV R1,#30H ;恢复发送数据反冲区的起始位置
                                     AJMP LOOP_T
                              DELAY: MOV R5,#50
                             DELAY_2:MOV R6,#50
                             DELAY_1:MOV R7,#50
                                     DJNZ R7,$
                                     DJNZ R6,DELAY_1
                                     DJNZ R5,DELAY_2
                                     RET

                            
对于上述程序，经过测试有2处疑问：
1：由于AT89C51片内只有128个字节可供用户使用，加上工作寄存器和堆栈的占用，真正的可用空间要低于128个字节，所以接收缓冲区最大长度＝128－R1，当大于最大缓冲区长度的时候，存储器溢出，接受的数据有误。
2：如果发送数据的长度很长且不是8的整数倍时，也会出现1中的结果。
总结：
     通过这个系统的设计，使我对PC机的串行通信和单片机的串行通信有了进一步的了解，特别是，对波特率的设置有了更清楚的了解。并清楚了怎样编写PC机的串行通信程序及驱动程序。更了解了51单片机外围器件的扩展和使用。
参考文献：单片机初级教程 出版社：北京航天航空大学出版社