1、串口通信電路設計第1頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日2本課程是電工電子類專業技術基礎課平臺課程的課程之一，也是最重要的一門實踐性課程。課程性質與目的其目的是通過一個以工程實踐或社會生活為背景的電子系統的研究、設計與實現，使學生能將已學過的模擬電路、數字電路以及單片機等知識綜合運用于電子系統的設計中，從而培養同學們知識綜合應用及電子系統設計的能力。第2頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日3串口通信在當前得到越來越廣泛的應用，如儀器設備，各種短距離通信，各種無線串口通信，各種數據采集系統等等。實現串口通信的方法具體實現方法如低端8位單片機、16位中等單片

2、機、32位高端單片機，各種嵌入式處理器，CPLD或FPGA等等。不管用何種方法，關鍵學會如何使用，如何設計原理上要掌握幾個重要的參數：波特率、數據位、停止位、校驗位、通信端口、緩沖區大小等第3頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日4課程形式一、本課程是研討型課程，采用教師授課、自主學習與研究、設計與實踐、答辯與驗收等多種教學方式。老師理論授課時間：2次同學們實驗時間：4次同學們制作時間：6次先修課程：電路分析基礎、電子技術基礎（模擬、數字）、高頻電子線路、信號與系統、單片機技術第4頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日5同學們在學完成有關內容后，在課程提供的

3、項目中，根據設計要求進行設計與制作，真正地掌握電子系統的設計與實現方法。課題設計以1人為一組，同學們一定要以該平臺為基礎，提高自行學習的能力和水平，完成系統的設計任務，以培養學生的獨立研發能力。在設計過程中同學們可以自主設計、積極創新，以鍛煉創新思維。設計與實踐要求（1）系統結構設計：將系統劃分為多個功能模塊，選擇系統實現的技術方案并進行論證。（2）電路設計：根據選定的技術方案，運用相關平臺進行各功能模塊的電路設計，并作仿真分析。（3）軟件設計：運用相關開發語言進行數字系統設計；在單片機或嵌入式處理器上進行程序設計實現系統功能。（4）系統調試與測試：系統各部分電路與軟件進行聯調，實現系統功能與

4、指標。第5頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日61）課程的總成績由平時成績和課題驗收兩部分構成，其中： 平時成績（研討、作業、實驗）占30課題驗收（作品、報告）占702）平時成績是指同學們實驗課的表現，實驗子課題的完成程度，表現出的理解、思維、表達、創造性等方面的能力等各方面的情況。 考核方式 3）課題驗收評分標準如下：課題完成程度（包括功能和指標）（40）課題在軟件構思、功能、指標等方面的創造性（15）課題驗收時回答問題的正確性、準確性和發揮（15）課題設計總結報告（30）第6頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日串口通信電路設計制作課程題目及設計要求1

5、、將當前采集到的溫度值、時鐘通過串口發送到上位機平臺；2、設計上位機軟件界面顯示接收到的溫度、時鐘參數；3、實時繪制當前溫度曲線圖；4、能夠還原歷史溫度數據值。題目：串口通信控制系統設計基本設計要求：擴展設計要求：同學們可充分發揮自身想象力，只要能想到的，都盡量通過程序將其實現。第7頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日系統設計方案介紹一、總體設計框圖STC89C52單片機控制核心PCF8563時鐘模塊DS18B20溫度模塊上位機軟件平臺數碼管顯示模塊串口通信第8頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日二、相關模塊介紹1、STC89C52：系統控制核心，串口下

6、載，片上資源豐富2、PCF8563：工業級內含I2C 總線接口功能的具有極低功耗的多功能時鐘/日歷芯片。3、DS18B20：單總線數字溫度傳感器芯片，測溫分辨率0.5度第9頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日（1）硬件平臺設計參考現有的實驗平臺畫出原理圖或自行按照現有的功能模塊重新設計電路圖；三、主要研究工作（2）單片機應用程序編寫與測試先通過模塊的實驗然后再由同學們自行進一步完善與擴充；（3）編寫設計報告，完成作品論文第10頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日（1）學習相關芯片的用法和單片機硬件設計平臺：四、各階段研究工作安排（2）編寫單片機應用程序：

7、時鐘、溫度、顯示、串口通信等等。（3）遞交作品并答辯匯報學習單片機要重點掌握：定時器、中斷、PWM、串口等常用片內功能。注：遞交的作品必須經過老師審核通過后方能參加答辯！第11頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日（1）單片機系統應用程序的編寫與測試本課程重點學習和掌握：（2）要求：掌握系統設計方案，會寫設計報告（3）相關模塊的綜合設計與編寫總之：重點鍛練和培養系統軟件的設計與方法（4）體驗模塊化的設計思路第12頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日實驗工具：1、STC-ISP V35下載軟件； 2、Keil C51具體制作過程，同學們自行落實，可以是創新基

8、地、可以是機房、可以是宿舍等。實驗地點：物理樓405機房第13頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日硬件調試部分：主要熟悉和掌握各模塊的原理圖1、DS18B20：軟件調試部分：單線總線操作流程：* 單線總線工作過程中的協議如下： * 初始化，ROM操作命令，存儲器操作命令，處理數據。* 每次要對存儲器操作前，都必須先進行初始化，然后進行ROM操作，最后才能對存儲器進行操作。第14頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日1、DS18B20：初始化操作：void init_DS18B20(void) unsigned char x=0; DQ = 1; /DQ復位

9、 nop(8); /稍做延時 DQ = 0; /單片機將DQ拉低 nop(80); /精確延時 大于 480us DQ = 1; /拉高總線 nop(35);讀字節操作：uchar read_one_char(void) unsigned char i = 0; unsigned char dat = 0; for (i=8;i0;i-) DQ = 0; /給脈沖信號 dat=1; /先進行移位操作，以免最后一位不能讀出 DQ = 1; /給脈沖信號 if (DQ) dat |= 0 x80; nop(4); return dat;第15頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日

10、1、DS18B20：寫字節操作：void write_one_char(unsigned char dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0 x01; nop(5); DQ = 1; dat=1; 讀溫度值操作：int read_temperature(void)unsigned char a=0; unsigned char b=0; int t=0; init_DS18B20(); write_one_char(0 xCC); / 跳過讀序列號 write_one_char(0 x44); / 啟動溫度轉換 i

11、nit_DS18B20(); write_one_char(0 xCC); /跳過讀序列號 write_one_char(0 xBE); /讀取溫度寄存器等前兩個就是溫度 a = read_one_char(); b = read_one_char(); t = b; t = 8; t |= a;return t;第16頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日2、PCF8563：IIC總線操作流程： * 一、 寫操作順序：* 啟動總線寫器件地址寫單元地址寫數據 關閉總線* 器件地址組成：固定地址（廠家）外部連線地址位讀寫地址（1：讀 ，0：寫）* 二、 指定單元讀操作：* 啟動

12、總線寫器件地址寫單元地址啟動總線寫入要讀出的器件地址* 讀數據 關閉總線* 三、 當前單元讀操作* 啟動總線寫入要讀出的器件地址讀數據 關閉總線第17頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日2、PCF8563：void read_8563(void) unsigned int s; for(s=0;s7;s+) start_8563(); write_byte_8563(0 xa2); /寫操作器件地址 write_byte_8563(s+0 x02);/寫入單元地址 start_8563(); write_byte_8563(0 xa3); /讀操作器件地址 switch (

13、 s ) case 0: sec = (read_byte_8563() ) & 0 x7F;break;/獲取秒數據 case 1: min = (read_byte_8563() ) & 0 x7F;break;/獲取分鐘 第18頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日2、PCF8563： case 2: hou = (read_byte_8563() ) & 0 x3F;break;/獲取小時 case 3: day = (read_byte_8563() ) & 0 x3F;break;/獲取日 case 4: week = (read_byte_8563() ) &

14、0 x07; if(week=0)week=7;break;/獲取星期 case 5: mon = (read_byte_8563() ) & 0 x9F;break;/獲取月 case 6: year = (read_byte_8563() ) & 0 xFF;break;/獲取年 default:break; stop_8563(); 第19頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日2、PCF8563：寫字節操作：void write_byte_8563(uchar dat) uchar i; scl_8563 = 0; for (i=0;i8;i+) /共8位 if ( d

15、at & 0 x80) sda_8563 = 1;else sda_8563 = 0;scl_8563 = 1;somenop;scl_8563 = 0;dat = 1; sda_8563 = 1; /寫完一個字節后釋放總線 scl_8563 = 1; /加上第九個脈沖，接收應答位 scl_8563 = 0;第20頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日2、PCF8563：讀字節操作：uchar read_byte_8563(void) uchar i; uchar a = 0; sda_8563 = 1; for(i=0;i8;i+) scl_8563 = 1; a = 1;

16、 /先進行移位操作，以免最后一位不能讀出 a |= sda_8563; scl_8563 = 0; somenop; sda_8563 = 1; /讀完一個字節后釋放總線scl_8563 = 0; /加上第九個脈沖，接收應答位return (a);第21頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日其他相關程序編寫模塊：1、鍵盤掃描應用程序2、數碼管或者液晶應用程序3、STC89C52單片機定時器中斷應用程序4、系統模塊間的整合與測試第22頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日同學們的后續工作安排：1、分組：按1個同學進行分組，各字完成系統要求的功能模塊。2、畫出系統設計的原理圖和PCB圖，在圖上標上組員信息，如姓名、學號等。要求各組于4月5日前發到我郵箱3、 編寫系統程序，在5月7日前完成4、上交設計論文，按照本科設計論文標準，經老師審閱合格后方可參加答辯，在5月28日前完成。5、 帶設計實物、論文及PPT參加第15周舉辦的答辯會第23頁，共26頁，2022年，5月20日，5點54分，星期日同學們答辯成績細則：同學們的成績由二個部分組成，總分100分。1、出席情況：10分2、答辯情況： 設計論文報告（