18155的8LED串口通信.docx
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18155的8LED串口通信
南京邮电大学
课程设计实验报告
实验题目：
基于8155的8LED显示串口通信机设计
学院：
通信与信息工程
专业：
学号：
姓名：
指导老师：
林建中
第一部分实验目的及要求
1.实验目的
本课程设计是在理论课程的基础上，重点培养学生的动手能力，通过理论计算、实际编程、调试、测试、分析查找故障，解决在实际设计中的问题，使设计好的电路能正常工作，为下一部结合实际的硬件系统设计准备条件。
2.实验基本要求：
1设计一串口通信程序，波特率9600，通过RS232串口自环。
自动循环发送数据串（设计在程序中），接收并存储和显示该数据串。
2数据串单次发送由按键启动，接收端显示数据串和数据串数、正确接收数和错误数。
3数据串选择发送（预存10种数据串），通过按键选择发送，接收、存储并按序显示。
根据提供的参考工程，在proteus平台自己重新画出实验所需要的电气原理图，并在此基础上编写相对应的程序，实现其功能，学习proteus软件的使用，其中包括原理图器件的选取、原理图的电气连接、程序的编写编译以及运行，并能查出其错误等。
第二部分实验工具及实验器件
1.Proteus7.5以及Keil4软件的使用
Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。
在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：
*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。
而*.HEX文件则由Keil软件编译后生成。
Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。
Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。
运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。
掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件，而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
有了proteus和keil软件我们就需要在这两个软件中建立我们所需要的工程进行实验，具体步骤如下：
第一步：
在Keil4中建立一个新的工程，命名为“软件实验”，如图2-1。
图2-1
第二步：
选择使用的单片机芯片，我们选择ATMEL公司生产的89C51，如图2-2。
图2-2
第三步：
将新创建的.c文件添加到Target1中，如图2-3。
图2-3
这样我们就可以在keil4的环境下对单片机的程序进行编译和运行了。
2.51单片机AT89C51
51单片机是对目前所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。
该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机,后来随着Flashrom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。
目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。
51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。
需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。
当前常用的51系列单片机主要产品有：
*Intel的：
80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；
*ATMEL的：
89C51、89C52、89C2051等；
89C51单片机的内部结构为：
单一+5V电源供电；
CPU：
由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；
RAM：
用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；
ROM：
用以存放程序、一些原始数据和表格；
I/O口：
四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；
T/C：
两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；
五个中断源的中断控制系统；
一对全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；
片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。
最高振荡频率为12M。
3.RS-232电平转换芯片MAX232
第一部分是电荷泵电路。
由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。
功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。
第二部分是数据转换通道。
由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。
其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。
8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。
TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。
第三部分是供电。
15脚GND、16脚VCC（+5v）。
完成连接之后的电路图如图2-4所示。
图2-4
11和12口分别连接51单片机的RxD（P3.0）、TxD（P3.1）。
4.三态输出的8D透明锁存器74HC373
74HC373的输出端Q0~Q7可直接与总线相连。
当三态允许控制端OE为低电平时，Q0~Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。
当OE为高电平时，Q0~Q7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。
当锁存允许端LE为高电平时，Q随数据D而变。
当LE为低电平时，Q被锁存在已建立的数据电平。
5.二线制I2CCMOS串行EEPROM24C08
6.8155引脚以及功能。
8155是一个有40引脚的塑封芯片，功能较强，广泛的应用在计算机电路中。
它有两个8位口A、B和一个6位口C，总共可以扩展出22条接线。
它含一个可预置的计数器，计数范围从2到16383，可用于延时、计数或分频。
它内部还有256字节的RAM，可以补充CPU内存的不足。
为了能够设置芯片的工作方式和了解芯片的状态，内部还有命令寄存器和状态寄存器。
8155各引脚功能说明如下：
RST：
复位信号输入端，高电平有效。
复位后，3个I/O口均为输入方式。
AD0～AD7：
三态的地址/数据总线。
与单片机的低8位地址/数据总线（P0口）相连。
单片机与8155之间的地址、数据、命令与状态信息都是通过这个总线口传送的。
：
读选通信号，控制对8155的读操作，低电平有效。
：
写选通信号，控制对8155的写操作，低电平有效。
：
片选信号线，低电平有效。
IO/：
8155的RAM存储器或I/O口选择线。
当IO/＝0时，则选择8155的片内RAM，AD0～AD7上地址为8155中RAM单元的地址（00H～FFH）；当IO/＝1时，选择8155的I/O口，AD0～AD7上的地址为8155I/O口的地址。
ALE：
地址锁存信号。
8155内部设有地址锁存器，在ALE的下降沿将单片机P0口输出的低8位地址信息及，IO/的状态都锁存到8155内部锁存器。
因此，P0口输出的低8位地址信号不需外接锁存器。
PA0～PA7：
8位通用I/O口，其输入、输出的流向可由程序控制。
PB0～PB7：
8位通用I/O口，功能同A口。
PC0～PC5：
有两个作用，既可作为通用的I/O口，也可作为PA口和PB口的控制信号线，这些可通过程序控制。
TIMERIN：
定时/计数器脉冲输入端。
TIMEROUT：
定时/计数器输出端。
VCC：
＋5V电源。
2、8155的地址编码及工作方式
在单片机应用系统中，8155是按外部数据存储器统一编址的，为16位地址，其高8位由片选线提供，＝0，选中该片。
当＝0，IO/＝0时，选中8155片内RAM，这时8155只能作片外RAM使用，其RAM的低8位编址为00H～FFH；当＝0，IO/＝1时，选中8155的I/O口，其端口地址的低8位由AD7～AD0确定，如表6-6所示。
这时，A、B、C口的口地址低8位分别为01H、02H、03H（设地址无关位为0）。
表6-68155芯片的I/O口地址
AD7～AD0
选择I/O口
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
命令/状态寄存器
A口
B口
C口
定时器低8位
定时器高6位及方式
8155的A口、B口可工作于基本I/O方式或选通I/O方式。
C口可工作于基本I/O方式，也可作为A口、B口在选通工作方式时的状态控制信号线。
当C口作为状态控制信号时，其每位线的作用如下：
PC0：
AINTR（A口中断请求线）
PC1：
ABF（A口缓冲器满信号）
PC2：
（A口选通信号）
PC3：
BINTR（B口中断请求线）
PC4：
BBF（B口缓冲器满信号）
PC5：
（B口选通信号）
8155的I/O工作方式选择是通过对8155内部命令寄存器设定控制字实现的。
命令寄存器只能写入，不能读出，命令寄存器的格式如图6-16所示。
在ALT1～ALT4的不同方式下，A口、B口及C口的各位工作方式如下：
ALT1：
A口，B口为基本输入/输出，C口为输入方式。
ALT2：
A口，B口为基本输入/输出，C口为输出方式。
ALT3：
A口为选通输入/输出，B口为基本输入/输出。
PC0为AINTR，PC1为ABF，PC2为，PC3～PC5为输出。
ALT4：
A口、B口为选通输入/输出。
PC0为AINTR，PC1为ABF，PC2为，PC3为BINTR，PC4为BBF，PC5为。
7.LED液晶显示器件7seg-mpx8-ca
7SEG-MPX8-CA八个共阳二极管显示器12345678是阳公共端
图三LED液晶显示器件7seg-mpx8-ca
数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
（1）静态显示驱动：
静态驱动也称直流驱动。
静态驱动是指每个数码管的每一个段码都有个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。
静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5*8=40跟I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个，实际应用时需要增加译码驱动进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。
（2）动态显示驱动：
数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的八个显示比划“a,b,c,d,e,f,g,h”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接受到相同的字形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通恐慌只打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
通过分时轮流控制各个数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动，在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1—2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就使一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。
第三部分实验原理图及程序代码
1.硬件部分电路设计
电路图如图：
2.软件部分设计
这部分的程序如下：
#include
#include
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#definepaXBYTE[0x0001]//定义8155口地址
#definepbXBYTE[0x0002]
#definecontrol8155XBYTE[0x0000]
sbitSCK=P1^0;
sbitSDA=P1^1;
sbitE=P3^7;
sbitSEND=P3^1;
sbitREV=P3^0;
sbitK1=P3^2;
sbitK2=P3^3;
sbitK3=P2^3;
uchartable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//0123456789存码表
ucharpos[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//位选，选中数码管
dataunsignedcharstr1[16]={"Starting...."};
dataunsignedcharstr2[16]={"Recieved:
"};
dataunsignedcharsend[16]={"testnumber"};
uchartemp;
inti;
voiddelay（unsignedintt）
{
unsignedinti,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<10;j++）
;
}
voiddelayXus（ucharx）//微秒延时
{
while（--x）;
}
voiddelayXms（ucharx）//毫秒延时
{
uchari;
while（x--）
{
for（i=250;i>0;i--）
{
;
}
}
}
voidstart（）
{
SDA=1;
delay（3）;
SCK=1;
delay（3）;
SDA=0;
delay（3）;
SCK=0;
delay（3）;
}
voidstop（）
{
SDA=0;
delay（3）;
SCK=1;
delay（3）;
SDA=1;
delay（3）;
}
voidU4_init（）
{
SCK=1;
delay（3）;
SDA=1;
delay（3）;
}
voidresponds（）
{
uchari;
i=0;
SCK=1;
SDA=1;
delay（3）;
while（SDA==1&&i<250）
i++;
SCK=0;
delay（3）;
}
voidwrite_dat（uchardat）//写一个字节
{
uchari,temp;
temp=dat;
for（i=0;i<8;i++）
{
temp=temp<<1;
SDA=CY;
delay（3）;
SCK=1;
delay（50）;
SCK=0;
}
}
voidwrite（ucharadd,uchardat）//写一个字节dat到地址add
{
start（）;
write_dat（0xa0）;
responds（）;
write_dat（add）;
responds（）;
write_dat（dat）;
responds（）;
stop（）;
}
ucharread_dat（）//读一个字节
{
uchara,r,temp;
SDA=1;//接收前记得释放数据线，即拉高sda。
delay（3）;
for（a=0;a<8;a++）//循环八次以此接收一字节数据
{
SCK=1;//sck置高，使接收数据稳定。
delay（3）;
r=r<<1;//接收数据处理，存入i2c_r变量中。
temp=SDA;
r=r|temp;
SCK=0;//sck置低，准备接受下个数据位。
delay（3）;
}
returnr;
}
ucharread（ucharadd）//从地址add中读取一个字节
{
uchardat;
start（）;
write_dat（0xa0）;
responds（）;
write_dat（add）;
responds（）;
start（）;
write_dat（0xa1）;
responds（）;
dat=read_dat（）;
delayXus
（2）;
stop（）;
returndat;}
voidwritedata（）
{uchari;
ucharstr[8]={0xf9,0xa4,0xb0,0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0xc0};
for（i=0;i<8;i++）
{
write（i,str[i]）;
}
str[0]=0xa4;str[1]=0xb0;str[2]=0x99;str[3]=0xf9;str[4]=0xa4;str[5]=0xb0;str[6]=0x99;str[7]=0xf9;
for（i=8;i<16;i++）
{
write（i,str[i-8]）;
}
str[0]=0x4f;str[1]=0x5b;str[2]=0x4f;str[3]=0x66;str[4]=0x66;str[5]=0x4f;str[6]=0x5b;str[7]=0x06;
for（i=16;i<24;i++）
{
write（i,str[i-16]）;
}
str[0]=0x99;str[1]=0x92;str[2]=0x82;str[3]=0xb0;str[4]=0x99;str[5]=0x92;str[6]=0x82;str[7]=0xb0;
for（i=24;i<32;i++）
{
write（i,str[i-24]）;
}
str[0]=0x92;str[1]=0x82;str[2]=0xf8;str[3]=0x99;str[4]=0x92;str[5]=0x82;str[6]=0xf8;str[7]=0x99;
for（i=32;i<40;i++）
{
write（i,str[i-32]）;
}
str[0]=0x82;str[1]=0xf8;str[2]=0x80;str[3]=0x92;str[4]=0x82;str[5]=0xf8;str[6]=0x80;str[7]=0x92;
for（i=40;i<48;i++）
{
write（i,str[i-40]）;
}
str[0]=0xf8;str[1]=0x80;str[2]=0x90;str[3]=0x82;str[4]=0xf8;str[5]=0x80;str[6]=0x90;str[7]=0x82;
for（i=48;i<56;i++）
{
write（i,str[i-48]）;
}
str[0]=0x80;str[1]=0x90;str[2]=0xc0;str[3]=0xf8;str[4]=0x80;str[5]=0x90;str[6]=0xc0;str[7]=0xf8;
for（i=56;i<64;i++）
{
write（i,str[i-56]）;
}
str[0]=0x90;str[1]=0xc0;str[2]=0x88;str[3]=0x80;str[4]=0x90;str[5]=0xc0;str[6]=0x88;str[7]=0x80;
for（i=64;i<72;i++）
{
write（i,str[i-64]）;
}
str[0]=0xc0;str[1]=0x88;str[2]=0x83;str[3]=0x90;str[4]=0xc0;str[5]=0x88;str[6]=0x83;str[7]=0x90;
for（i=72;i<80;i++）
{
write（i,str[i-72]）;
}
}
voidsend_char（uchartemp1）
{SBUF=temp1;
while（!
TI）;
TI=0;
}
voidMAX232_init（）
{
TMOD=0x20;
TH1=252;
TL1=252;
TR1=1;
PCON=0x80;
SCON=0x50;
}
voidmain（）
{
inti,j,set;
charb,t;
ucharword[16],recv[8];
U4_init（）;
writedata（）;
delay（50）;
set=0;
while
（1）
{
control8155=0x03;
for（i=0;i<8;i++）
{
pa=pos[i];
pb=0x88;
//pb=send[i];
delay（5）;
}
}
while
（1）
{
while（K2）
{
while（!
K1）
{
if（!
K2）
break;
}
while（K1）
{
if（!
K2）
break;
}
if（!
K2）
break;
delay（30）;
set++;
if（set>10）
{
set=0;
}
}
MAX232_init（）;
while（!
K2）;
control8155=0x03;
delay（30）;
switch（set）
{
case1:
for（i=0;i<8;i++）
{
send[i]=read（i）;
}
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