第一次尝试51单片机.zip

# 使用虚拟终端模拟串口控制LED灯 ## 项目简述 ### 题目选择 个人选择的题目的是第五题，即 要求：利用现有电路，使用串口模拟终端，向单片机发送命令，用于控制LED灯。不同命令控制不同的显示效果可自行设计。 选择第五题的理由是题目包含的信息量看起来更多，也看起来更加有趣一点（笑 ### 项目整体结构 1. 电路部分 电路部分的设计并未有变化，即还是使用原先的8052.dsn。 <img src="./8052.PNG"> 2. C语言代码部分 代码部分分为主要分为两个部分，负责主体逻辑的test.c文件(包含main函数)和负责配置串口，发送数据的UART.c 和UART.h文件。 <img src="./代码部分.PNG"> 在UART.h 中，定义了uart_init,uart_sendByte,UART_Routine这几个函数，uart_init函数负责在最开始时配置串口相关的寄存器参数，uart_sendByte函数负责通过发送单个字符至终端，UART_Routine为中断函数，负责接受终端输入并控制LED的亮灭，而这几个函数的具体实现则在UART.c中。 在test.c中，首先引用reg52.h和UART.h这两个头文件，之后在main函数中调用uart_init进行初始化，并调用uart_sendByte函数发送0x4F,0x4B(即OK)。 ## 细节分析 ### 串口 UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，即通用异步收发器）串行通信是单片机最常用的一种通信技术，通常用于单片机和其他设备之间进行通信。其相关寄存器如图所示： <img src="寄存器.PNG"> 即我们在使用串口进行通讯之前，首先要配置相关的寄存器，本程序的配置在uart_init函数中实现 ```c void uart_init()//9600bps@11.0592MHz { SCON = 0x50; TMOD = 0x20; TH1 = 0xfd; TL1 = TH1; PCON = 0x00; EA = 1; ES = 1; TR1 = 1; } ``` 这里可以简单讲一下赋值的依据，首先可以看见我们将SCON寄存器赋为0x50，即(01010000)，依据如下： <img src="SCON.PNG"> 图中可以看见SM0、SM1的值对应四种工作方式，我们选择的工作方式是方式1，故SM0=0，SM1=1。即最开头的01，之后可以看见我们又将REN的值也调为1，其作用如下图所示： <img src="REN.PNG"> 在SCON其余的值对本程序不影响，故设置为0。 PCON寄存器主要负责电源控制，作用如图： <img src="PCON.PNG"> 图中有点错误在于SMOD=0是各工作方式波特率正常，故赋位0，其余各位也暂无影响，故也赋值为0，即PCON=0x00。 ### 定时器 说完了SCON和PCON，可以发现还有几个寄存器没有提到，即TMOD，TH1，TL1,TR1(负责时钟配置)，和EA，ES(负责中断配置)。 在串口通讯的过程中，定时器被用作通信的时钟源。因为在全双工的uart串口通讯过程中必定存在与外界设备沟通的时序问题，所以也应当会存在一个时钟源(个人猜测)。相关寄存器如图所示： <img src="定时器.PNG"> 其中，TMOD寄存器的作用如下图所示， <img src="TMOD.PNG"> 我们需要修改的部分只有定时器1的控制模式 <img src="TMOD45.PNG"> 选择8位自动重装定时器模式，则TMOD=0x20(00100000)。 在设置完定时器1的模式后，我们需要规定串口的波特率。在使用串口做通讯时，一个很重要的参数就是波特率，只有上下位机的波特率一样时才可以进行正常通讯。而波特率是指串行端口每秒内可以传输的波特位数，具体类似于串口的传输速率。 波特率的计算公式如图： <img src="波特率.PNG"> <img src="溢出速率.PNG"> 而T1即定时器1在模式2下的溢出率由TL1值决定，TH1与TL1相同，负责设定定时器1的重装值。这里我们采用的参数是较为经典的9600波特率，晶振11.0592M。整体的计算过程较为复杂，有个偷懒的办法，交给软件去算，以下截图为stc-isp软件自动生成的结果。 <img src="stc.PNG"> 多了一些其他参数，但无伤大雅(*^_^*)。 ### 中断 在前面提到过配置部分除了定时器的配置外，还配置了相关的中断设置，那么中断的具体定义如图： <img src="中断.PNG"> 那么本次使用的中断请求为串口(uart)中断，可以理解为当串口收到数据时，cpu会暂停当前的工作(main函数)，进而去处理中断函数所规定的内容。(虽然个人有点不太明白为什么不能写成在main函数中轮询SBUF寄存器，可能是模块化？)，那么首先应当允许使用该中断，即： <img src="EA.PNG"> ```c EA = 1; ES = 1; ``` 接下来需要编写对应的中断函数，因为中断函数不在main函数中调用，所以需要知道其中断号以标识其为中断函数。而串口中断号在下图中显示 <img src ="中断号.PNG"> 那么以此编写中断函数代码 ```c void UART_Routine() interrupt 4 { if(RI==1) //如果接收标志位为1，接收到了数据 { if(SBUF>0x2f&&SBUF<0x3a) { int k=SBUF-0x30; P0 = ~(1<<k);//点亮对应LED灯 }; uart_sendByte(0x0D); //换行符 uart_sendByte(SBUF); //将受到的数据发回串口 uart_sendByte(0x0D); RI=0; //接收标志位清0 } } ``` 在该函数中，我们首先检验是否收到了数据，接下来从SBUF寄存器中读出该数据，如果该数据在0~7范围内(对应acsii码为0x30-0x37)，则点亮该对应的led灯，最后将收到的数据再返回串口，接受标志位置0。 同时将数据发回串口的功能由uart_sendByte函数实现，代码如下 ```c void uart_sendByte(unsigned char byte) { SBUF=byte;//赋值缓冲区寄存器 while(TI==0);//判断发送中断请求后标志位是否归位 TI=0;//若未归位则置标志位为0 } ``` 依据如图： <img src="TI.PNG"> ## 运行结果 按下运行键后可得如图所示，首先先向终端发送“OK”字符。 <img src="运行结果1.PNG"> 接着向终端输入1，可以看见第二个LED亮起 <img src="输入1.PNG"> 再输入6，可以看见第七个LED亮起 <img src="输入6.PNG">