《单片机串口通信及测控应用实战详解》——6.2 单片机端程序设计

  1. 云栖社区>
  2. 博客>
  3. 正文

《单片机串口通信及测控应用实战详解》——6.2 单片机端程序设计

异步社区 2017-05-02 17:19:00 浏览1762
展开阅读全文

本节书摘来自异步社区《单片机串口通信及测控应用实战详解》一书中的第6章,第6.2节,作者 李江全,聂晶,梁习卉子,刘新英,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

6.2 单片机端程序设计

6.2.1 使用查询方式C51程序设计

串口在发送数据和接收数据完成时均会引起串口中断,从而使接收标志位RI和发送标志位TI置1。查询方式和中断方式的区别就在于CPU查看RI和TI方式不同,以及处理数据的效率不同。

查询方式是指通过CPU定时的查询SCON串口控制寄存器中的接收标志位RI和发送标志位TI来接收和发送数据。此种方式下,当串口发送数据或接收数据完成时,仅仅将相应的标志位置1而不会以任何形式通知主程序。主程序只能通过定时查询发现标志位状态的改变,从而进行相应的处理,如标志位的清0。这种方式下数据的发送和接收是半双工的,占用CPU时间长,工作效率低。

中断方式是在接收和发送数据时,CPU不必连续地查询接收标志位RI和发送标志位TI。当串口发送数据或接收数据完成时,CPU自动转入中断服务程序对接收到的数据进行处理,只需要在中断服务程序中通过查看是RI还是TI来判断数据是接收还是发送,从而跳转至相应的处理部分。这种方式下可以实现全双工通信,CPU可以腾出时间处理其他任务,效率高,速度快。

查询方式通信流程:当串口接收到数据时,硬件系统将RI置1。在主程序中当CPU首次查询到RI = 1时,首先判断接收的首字节是否为本机地址,如果不是则将接收缓冲区里的数据清0返回重新查询接收;如果是则驱动继电器动作、通过数码管显示数据和地址,并将数据返回给上位机;然后继续下一次循环。

各个单片机开发板C51程序基本相同,只是地址不同,在常量声明“#define”语句中体现。

#include<reg51.h>
#include<string.h>
#define addr  01       //02号单片机板C51程序addr为02;03号单片机板C51程序addr为03
#define  uint  unsigned int 
#define uchar  unsigned char 
sbit jdq1 = P2^0;    //继电器1
sbit jdq2 = P2^1;    //继电器2  
/**********************数码显示 键盘接口定义**********************/  
sbit PS0 = P2^4;      //数码管个位    
sbit PS1 = P2^5;      //数码管十位    
sbit PS2 = P2^6;//数码管百位     
sbit PS3 = P2^7;//数码管千位
sfr  P_data = 0x80;//P0口为显示数据输出口
sbit P_K_L = P2^2;//键盘列 
//字段转换表
uchar tab[] = {0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,
             0xee,0x3e,0x,0x,0x9e,0x8e}; 
uchar data_buf[2];
void init_serial(void);
bit recv_data(void);
void display(uchar  a,uchar  c);
void sw_out(unsigned char b);//开关量输出
void delay(unsigned int delay_time);
void main(void)
{    uint a;
  init_serial();
  EA = 0;
  while(1)
  {
    if(recv_data() == 0)
    {  data_buf[0] = 0;
      data_buf[1] = 0;
      continue;
    }
    sw_out(data_buf[1]);
    TI = 0;
    SBUF = data_buf[0];
    while(!TI);
    TI = 0;
    TI = 0;
    SBUF = data_buf[1];
    while(!TI);
    TI = 0;
    for(a = 0;a<200;a++)//显示,兼有延时的作用
      display(data_buf[1],data_buf[0]);
   }
 }
/**************************串口初始化函数**************************/
/*函数原型:void init_serial(void)
/*函数功能:设置串口通信参数及方式
/******************************************************************/ 
void init_serial(void)
{    TMOD = 0X20;//定时器1方式2
  TH1 = 0XFA;
  TL1 = 0XFA;
  PCON = 0X80;
  SCON = 0X50;//串口方式1,允许接收,波特率9600bit/s
  TR1 = 1;  //开始计时
 }
 /**************************数据接收函数**************************/
/*函数原型:void recv_data(uint temp)
/*函数功能:数据发送
/*输入参数:temp
/******************************************************************/ 
  bit recv_data(void)
 {  uchar c0 = 0;
  uchar tmp,i = 0;
  while(c0<2)
  {  RI = 0;
    while(!RI);
    tmp = SBUF;
    RI = 0;
    data_buf[i] = tmp;
    i++;
    c0++;
   }
   if(data_buf[0]! = addr)
    return 0;
   return 1;
 }
/**************************数码管显示函数**************************/
/*函数原型:void display(void)
/*函数功能:数码管显示
/*调用模块:delay()
/******************************************************************/ 
void display(uchar  a,uchar  c)
{  
    bit b = P_K_L;
  P_K_L = 1;//防止按键干扰显示
       P_data = tab[a&0x0f];      //显示数据一位
       PS0 = 0;     
  PS1 = 1;
  PS2 = 1; 
  PS3 = 1;
  delay(200);
       P_data = tab[(a>>4)&0x0f];   //显示数据十位
       PS0 = 1;     
  PS1 = 0;
  delay(200);  
       P_data = tab[c];        //显示地址一位
       PS1 = 1;
       PS2 = 0;
  delay(200);
       P_data = tab[0];        //显示地址十位
       PS2 = 1;   
       PS3 = 0;
  delay(200);
  PS3 = 1;
       P_K_L = b;          //恢复按键
  P_data = 0xff;          //恢复数据口
}
/**************************数据输出函数**************************/
/*函数原型:void sw_out(uchar a)
/*函数功能:数据采集
/******************************************************************/ 
void sw_out(unsigned char b)
{
    if(b =  = 0x00)
  {
      jdq1 = 1;            //接收到PC发来的数据00,关闭继电器1和2
    jdq2 = 1;
  }
  else if(b == 0x01)
  {
      jdq1 = 1;           //接收到PC发来的数据01,继电器1关闭,继电器2打开
    jdq2 = 0;
  } 
  else if(b == 0x10)
  {
      jdq1 = 0;         //接收到PC发来的数据10,继电器1打开,继电器2关闭
    jdq2 = 1;
  } 
  else if(b == 0x11)
  {
      jdq1 = 0;       //接收到PC发来的数据11,打开继电器1和2
    jdq2 = 0;
  }
}
/*******************************延时函数*********************************/
/*函数原型:delay(unsigned int delay_time)
/*输入参数:delay_time (输入要延时的时间)
/**********************************************************************/
void delay(unsigned int delay_time)   //延时子程序
{for(;delay_time>0;delay_time--)
{}
  }

将C51程序编译生成HEX文件,然后采用STC-ISP软件将HEX文件下载到单片机中。

打开“串口调试助手”程序(ScomAssistant.exe),首先设置串口号COM1、波特率9600、校验位NONE、数据位8、停止位1等参数(注意:设置的参数必须与单片机设置的一致),选择“十六进制显示”和“十六进制发送”,打开串口。

PC通过串行口将十六进制数发送给多个单片机,驱动地址吻合的单片机继电器动作,并在数码管显示接收的数。单片机接收到数据后,返回原数据给PC。

如PC发送十六进制数据“01 11”,驱动1号单片机板继电器1和2打开,单片机返回十六进制数据“01 11”。如图6-2所示。


screenshot

6.2.2 使用查询方式汇编程序设计

各个单片机开发板汇编程序基本相同,只是地址不同。

/******************************************************************
** 1号从机机程序(单片机与多个单片机串口通信) 
** 晶 振 频 率:11.0592MHz
** 线       路:单片机实验开发板B
******************************************************************/ 
   A_BYTE EQU 40H
  B_BYTE EQU 41H 
  C_BYTE EQU 42H
  D_BYTE EQU 43H
  MCU_DATA EQU 45H
  MCU_ADDR EQU 01H 
  PS0 BIT P2.4 //数码管个位    
      PS1 BIT P2.5 //数码管十位 
  PS2 BIT P2.6 //数码管百位    
      PS3 BIT P2.7 //数码管千位    
      jdq1 BIT P2.0 //继电器1
      jdq2 BIT P2.1 //继电器2  
      ORG 0000H
      SJMP MAIN
      ORG 0030H
MAIN:MOV SP,#60H
    ACALL init_serial
LOOP:CLR RI  
      JNB RI,$
  MOV A,SBUF
  CLR RI
  CJNE A,#MCU_ADDR,LOOP           
     JNB RI,$   //是本机地址
  MOV MCU_DATA,SBUF
  CLR RI
  CLR TI
  MOV SBUF,#MCU_ADDR
  JNB TI,$
  CLR TI
  MOV SBUF,MCU_DATA
  JNB TI,$
  CLR TI
    MOV A,MCU_DATA
  SWAP A
  ANL A,#0FH
  MOV B_BYTE,A
  MOV A,MCU_DATA
  ANL A,#0FH
  MOV A_BYTE,A
  ACALL SW_OUT
  MOV C_BYTE,#MCU_ADDR
  MOV D_BYTE,#0H
    MOV R3,#10H  
RR1:ACALL DISPLAY
  DJNZ R3,RR1
    SJMP LOOP
SW_OUT:MOV A,MCU_DATA     //数据输出
    CJNE A,#00H,SS1
  SETB jdq1        //接收到PC发来的数据00,关闭继电器1和2
  SETB jdq2
  SJMP SS0
SS1:CJNE A,#01H,SS2
    SETB jdq1         //接收到PC发来的数据01,继电器1关闭,继电器2打开
  CLR jdq2
  SJMP SS0
SS2:CJNE A,#10H,SS3
  CLR jdq1         //接收到PC发来的数据10,继电器1打开,继电器2关闭
  SETB jdq2
  SJMP SS0
SS3:CJNE A,#11H,SS0
  CLR jdq1       //接收到PC发来的数据11,打开继电器1和2
  CLR jdq2
SS0:RET
init_serial:   //串口初始化函数 
            MOV SCON,#50H ;设置成串口1方式 
            MOV TMOD,#20H ;波特率发生器T1工作在模式2上 
            MOV TH1,#0FAH ;预置初值(按照波特率4800bit/s预置初值) 
            MOV TL1,#0FAH ;预置初值(按照波特率4800bit/s预置初值) 
            ORL PCON, #80H;波特率加倍  现在的波特率为9600bit/s
            SETB TR1 ;启动定时器T1
        RET
DISPLAY:    MOV A,R0
            PUSH ACC
            MOV DPTR,#NUMTAB ;指定查表起始地址
            MOV R0,#4
DPL1:       MOV R1,#25 ;显示1000次
DPLOP:      MOV A,A_BYTE ;取个位数
            MOVC A,@A+DPTR ;查个位数的7段代码
            MOV P0,a ;送出个位的7段代码
            CLR PS0     
          SETB PS1
            ACALL D1MS ;显示1ms
            MOV A,B_BYTE ;取十位数
            MOVC A,@A+DPTR ;查十位数的7段代码
            MOV P0,A ;送出十位的7段代码
            SETB PS0     
          CLR PS1
            ACALL D1MS ;显示1ms    
            MOV A,C_BYTE ;取百位数
            MOVC A,@A+DPTR ;查百位数的7段代码
            MOV P0,A ;送出百位的7段代码
            SETB PS1     
          CLR PS2
            ACALL D1MS ;显示1ms
            MOV A,D_BYTE ;取千位数
            MOVC A,@A+DPTR ;查千位数的7段代码
            MOV P0,A ;送出千位的7段代码
            SETB PS2     
          CLR PS3
            ACALL D1MS ;显示1ms
            SETB PS3     
            DJNZ R1,DPLOP ;100次没完循环
            DJNZ R0,DPL1 ;4个100次没完循环
        POP ACC
        MOV R0,A
            RET
D1MS:       MOV R7,#80 ;1ms延时
            DJNZ R7,$
            RET
;实验板上的7段数码管0~9数字的共阴显示代码
numtab:     DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H,0FEH,0F6H  
            END

将汇编程序编译生成HEX文件,然后采用STC-ISP软件将HEX文件下载到单片机中。

打开“串口调试助手”程序(ScomAssistant.exe),首先设置串口号COM1、波特率9600、校验位NONE、数据位8、停止位1等参数(注意:设置的参数必须与单片机设置的一致),选择“十六进制显示”和“十六进制发送”,打开串口。

PC通过串行口将十六进制数发送给多个单片机,驱动地址吻合的单片机继电器动作,并在数码管显示接收的数。单片机接收到数据后,返回原数据给PC。

如PC发送十六进制数据“01 11”,驱动1号单片机板继电器1和2打开,单片机返回十六进制数据“01 11”,如图6-3所示。


screenshot

6.2.3 使用中断方式C51程序设计

中断方式通信流程:当串口接收到数据时,硬件系统将RI置1,触发程序进入中断服务程序。由中断服务程序接收串口数据并将其保存至接收缓冲区。中断服务程序首先判断接收的首字节是否为本机地址,如果不是则清空接收缓冲区,计数变量清0,直接退出中断服务程序从新等待数据接收;否则继续接收数据,计数变量C0加1。当接收完数据后,计数变量清0以便于下一次数据的接收,驱动继电器动作并将数据返回给上位机。然后退出中断服务程序,在主程序中通过数码管显示缓冲区的内容。

各个单片机开发板C51程序基本相同,只是地址不同,在常量声明“#define”语句中体现。

#include<reg51.h>
#include<string.h>
#define addr  01 //02号单片机板C51程序addr为02;03号单片机板C51程序addr为03
#define  uint  unsigned int 
#define uchar  unsigned char 
sbit jdq1 = P2^0;//继电器1
sbit jdq2 = P2^1;//继电器2  
/***********************数码显示 键盘接口定义********************/  
sbit PS0 = P2^4;//数码管个位    
sbit PS1 = P2^5;//数码管十位    
sbit PS2 = P2^6;//数码管百位     
sbit PS3 = P2^7;//数码管千位
sfr  P_data = 0x80;//P0口为显示数据输出口
sbit P_K_L = P2^2;//键盘列 
uchar tab[] = {0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,
             0xfe,0xf6,0xee,0x3e,0x,0x,0x9e,0x8e};//字段转换表
uchar data_buf[2];
void init_serial(void);
void display(uchar  a,uchar  c);
void sw_out(unsigned char b);//开关量输出
void delay(unsigned int delay_time);
void main(void)
{    uint a;
  init_serial();
  RI = 0;
  while(1)
  {    for(a = 0;a<200;a++)//显示,兼有延时的作用
      display(data_buf[1],addr);
   }
 }
/**************************串口初始化函数**************************/
/*函数原型:void init_serial(void)
/*函数功能:设置串口通信参数及方式
/******************************************************************/ 
void init_serial(void)
{  TMOD = 0X20;//定时器1方式2
  TH1 = 0XFA;
  TL1 = 0XFA;
  PCON = 0X80;
  SCON = 0X50;//串口方式1,允许接收,波特率9600bit/s
  TR1 = 1;  //开始计时
  ES = 1;
  EA = 1;  
 }
//串口中断处理函数
void serial_int() interrupt 4 
{    uchar c0,i;
  if(RI == 1)
  {  data_buf[i] = SBUF;
      RI = 0;
      i++;
      c0++;      
    if(data_buf[0]! = addr)
    {  data_buf[0] = 0;
      data_buf[1] = 0;
      c0 = 0;
      i = 0;
      return;
     }
    if( c0 == 2)
    {  c0 = 0;  
      sw_out(data_buf[1]);
      TI = 0;
      SBUF = data_buf[0];
      while(!TI);
      TI = 0;
      TI = 0;
      SBUF = data_buf[1];
      while(!TI);
      TI = 0;
      i = 0;
    }
  }
}
/**************************数码管显示函数**************************/
/*函数原型:void display(void)
/*函数功能:数码管显示
/*调用模块:delay()
/******************************************************************/ 
void display(uchar  a,uchar  c)
{  
    bit b = P_K_L;
  P_K_L = 1;//防止按键干扰显示
      P_data = tab[a&0x0f];//显示数据一位
      PS0 = 0;     
  PS1 = 1;
  PS2 = 1; 
  PS3 = 1;
  delay(200);
      P_data = tab[(a>>4)&0x0f]; //显示数据十位
      PS0 = 1;     
  PS1 = 0;
  delay(200);  
      P_data = tab[c];//显示地址一位
      PS1 = 1;
      PS2 = 0;
  delay(200);
      P_data = tab[0];//显示地址十位
      PS2 = 1;   
      PS3 = 0;
  delay(200);
  PS3 = 1;
      P_K_L = b;//恢复按键
  P_data = 0xff;//恢复数据口
}
/**************************数据输出函数**************************/
/*函数原型:void sw_out(uchar a)
/*函数功能:数据采集
/******************************************************************/ 
void sw_out(unsigned char b)
{
    if(b =  = 0x00)
  {
      jdq1 = 1;      //接收到发来的数据00,关闭继电器1和2
    jdq2 = 1;
  }
  else if(b =  = 0x01)
  {
      jdq1 = 1;      //接收到发来的数据01,继电器1关闭,继电器2打开
    jdq2 = 0;
  } 
  else if(b =  = 0x10)
  {
      jdq1 = 0;      //接收到发来的数据10,继电器1打开,继电器2关闭
    jdq2 = 1;
  } 
  else if(b =  = 0x11)
  {
      jdq1 = 0;      //接收到发来的数据11,打开继电器1和2
    jdq2 = 0;
  }
}
/*******************************延时函数*********************************/
/*函数原型:delay(unsigned int delay_time)
/*函数功能:延时函数
/*输入参数:delay_time (输入要延时的时间)
/**********************************************************************/
void delay(unsigned int delay_time)   //延时子程序
{for(;delay_time>0;delay_time--)
{}
  }

6.2.4 使用中断方式汇编程序设计

各个单片机开发板汇编程序基本相同,只是地址不同。

/******************************************************************
** 1号从机机程序(多个单片机与PC串口通信) 
** 晶 振 频 率:11.0592MHz
** 线       路:单片机实验开发板B
******************************************************************/           
  A_BYTE EQU 40H
  B_BYTE EQU 41H 
  C_BYTE EQU 42H
  D_BYTE EQU 43H
  RECV_NUM EQU 44H
  MCU_DATA EQU 45H
  MCU_ADDR EQU 01H 
  PS0 BIT P2.4 //数码管个位    
      PS1 BIT P2.5 //数码管十位 
  PS2 BIT P2.6 //数码管百位    
      PS3 BIT P2.7 //数码管千位    
      jdq1 BIT P2.0 //继电器1
      jdq2 BIT P2.1 //继电器2  

      ORG 0000H
      SJMP 
  ORG 0023H
  AJMP UART
      ORG 0030H
MAIN:MOV SP,#60H
      MOV RECV_NUM,#0
      ACALL init_serial
LOOP:MOV A,MCU_DATA
  SWAP A
  ANL A,#0FH
  MOV B_BYTE,A
  MOV A,MCU_DATA
  ANL A,#0FH
  MOV A_BYTE,A
  ACALL SW_OUT
  MOV C_BYTE,#MCU_ADDR
  MOV D_BYTE,#0H
      ACALL DISPLAY
      SJMP 
SW_OUT:MOV A,MCU_DATA     //数据输出
     CJNE A,#00H,SS1
  SETB jdq1        //接收到PC发来的数据00,关闭继电器1和2
  SETB jdq2
  SJMP SS0
SS1:CJNE A,#01H,SS2
     SETB jdq1         //接收到PC发来的数据01,继电器1关闭,继电器2打开
  CLR jdq2
  SJMP SS0
SS2:CJNE A,#10H,SS3
  CLR jdq1         //接收到PC发来的数据10,继电器1打开,继电器2关闭
  SETB jdq2
  SJMP SS0
SS3:CJNE A,#11H,SS0
  CLR jdq1       //接收到PC发来的数据11,打开继电器1和2
  CLR jdq2
SS0:RET
init_serial:   //串口初始化函数 
      MOV SCON,#50H ;设置成串口1方式 
      MOV TMOD,#20H ;波特率发生器T1工作在模式2上 
      MOV TH1,#0FAH ;预置初值(按照波特率4800bit/s预置初值) 
      MOV TL1,#0FAH ;预置初值(按照波特率4800bit/s预置初值) 
      ORL PCON, #80H;波特率加倍  现在的波特率为9600bit/s
      SETB TR1 ;启动定时器T1
  SETB ES
      SETB EA
      RET
DISPLAY:    MOV A,R0
            PUSH ACC
            MOV DPTR,#NUMTAB ;指定查表起始地址
            MOV R0,#4
DPL1:       MOV R1,#25 ;显示1000次
DPLOP:      MOV A,A_BYTE ;取个位数
            MOVC A,@A+DPTR ;查个位数的7段代码
            MOV P0,a ;送出个位的7段代码
            CLR PS0     
       SETB PS1
            ACALL D1MS ;显示1ms
            MOV A,B_BYTE ;取十位数
            MOVC A,@A+DPTR ;查十位数的7段代码
            MOV P0,A ;送出十位的7段代码
            SETB PS0     
        CLR PS1
            ACALL D1MS ;显示1ms    
            MOV A,C_BYTE ;取百位数
            MOVC A,@A+DPTR ;查百位数的7段代码
            MOV P0,A ;送出百位的7段代码
            SETB PS1     
        CLR PS2
            ACALL D1MS ;显示1ms
            MOV A,D_BYTE ;取千位数
            MOVC A,@A+DPTR ;查千位数的7段代码
            MOV P0,A ;送出千位的7段代码
            SETB PS2     
        CLR PS3
            ACALL D1MS ;显示1ms
            SETB PS3     
            DJNZ R1,DPLOP ;100次没完循环
            DJNZ R0,DPL1 ;4个100次没完循环
         POP ACC
        MOV R0,A
            RET
D1MS:       MOV R7,#80 ;1ms延时
            DJNZ R7,$
            RET
UART:CLR TI
    CLR RI
  MOV A,RECV_NUM
  CJNE A,#0,UU1
  MOV A,SBUF
    CJNE A,#MCU_ADDR,UU
  INC RECV_NUM
  SJMP UU
UU1:CJNE A,#1,UU
    MOV MCU_DATA,SBUF
  ACALL SW_OUT
  MOV RECV_NUM,#0 
  CLR TI
  MOV SBUF,#MCU_ADDR
  JNB TI,$
  CLR TI
  MOV SBUF,MCU_DATA
  JNB TI,$
  CLR TI
UU: RETI 
   ;实验板上的7段数码管0~9数字的共阴显示代码
numtab:     DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H,0FEH,0F6H  
            END

网友评论

登录后评论
0/500
评论
异步社区
+ 关注