串行口通信单片机在数码管显示AD采集值-EDA365

一. 程序功能

单片机上电后等待从上位机串口发送来的命令(波特率为9600bps)，同时在数码管的前三位以十进制显示 AD采集来的数值。

1）当收到以十六进制发送来的01后，向上位机发送字符串“Turn on ad!”,同时间隔一秒读取AD的值，然后把AD转换过来的数表示成实际电压值（浮点数），并且从串口发送给上位机，形式如“The voltage is 3.398438V”发送周期也是一秒一次。

2）当收到02时，向上位机发送“Turn off ad!”并停止发送电压值

3）收到其他数时显示“Error!”

二. 程序源码

1)法1

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit dula = P2 ^ 6; //申请U1锁存器的锁存端

sbit wela = P2 ^ 7; //申请U1锁存器的锁存端

sbit adwr = P3 ^ 6; //定义AD的WR端口

sbit adrd = P3 ^ 7; //定义AD的RD端口

uchar flag, flag_uart, flag_time, flag_on;

uchar a, i, t0_num, ad_val;

float ad_vo;

//数码管的编码数组

uchar code table[] = {

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x71

};

void delayms(uint xms);

void init();

void display(uchar value);

uchar get_ad();

void main()

{

//初始化

init();

//为了节省IO端口,ADC0804的片选端CS连接U2锁存器的Q7输出端

//即位选时,P0的最高位

//于是通过位选时对P0赋值置CSAD为0,选通后,以后不必在管

wela = 1;

P0 = 0x7f;

wela = 0;

while (1)

{

//若检测到flag_uart为1,说明串口已经执行过串口中断服务程序, 即收到了数据

if (flag_uart == 1)

{

//手动将flag_uart清0,方便标志位检测

flag_uart = 0;

//检测到收到数据后,先将ES清0,原因是接下来要发送数据,若不关闭串口,

//发送完数据后,单片机会重新申请串口中断flag_uart又为1,又再次发送,一直反复

ES = 0;

//由于下面switch中需要调用puts,printf,在单片机的puts,printf中需要对TI是否为1

//进行检测,就是需要等待TI为1才会将字符发送出去,否则一直等待下去

//所以这里需要先将TI置为1

TI = 1;

//根据执行串口中断后获取的flag_on的值执行相应的动作

switch(flag_on)

{

case 0:

puts("Turn on ad!\n");

TR0 = 1; //开启计数器0

break;

case 1:

printf("Turn off ad!\n");

TR0 = 0; //关闭计数器0

break;

case 2:

puts("Error!\n");

break;

}

//等待发送完毕,因为发送完毕后TI会由硬件清0

while (!TI);

//手动TI清0

TI = 0;

//重新开启串口中断

ES = 1;

}

//通过flag_time判断时间是否到1s, 从而去获取AD转换的值

if (flag_time == 1)

{

//手动将flag_time清0,方便下次检测

flag_time = 0;

//获取AD转换的值

ad_val = get_ad();

//获取浮点数表示的AD实际采集到的电压值

ad_vo = (float)ad_val*5.0/256.0;

//关闭串口中断

ES = 0;

//下面要调用printf,所以将TI置1, 原因见上面

TI = 1;

printf("The voltage is %fV\n", ad_vo);

//检测发送是否完成

while (!TI);

//手动TI清0

TI = 0;

//开启串口中断

ES = 1;

}

//数码管上显示AD转化的值

display(ad_val);

}

void delayms(uint xms)

{

uint i, j;

for (i = xms; i > 0; i--)

for (j = 110; j > 0; j--)

;

}

void init()

{

//设定T1定时器工作方式2, T0定时器工作方式1

TMOD = 0x21;

//为T0定时器装入初值

TH0 = (65536 - 50000) / 256;

TL0 = (65536 - 50000) % 256;

//为T1定时器装入初值

TH1 = 0xfd;

TL1 = 0xfd;

//ET1 = 1; 这里不需要开启定时器1中断,因为定时器1工作在方式2,为8位自动重装方式,进入中断也无事可做

//启动T1定时器

TR1 = 1;

//开启定时器0中断

ET0 = 1;

//启动定时器0

//TR0 = 1; TR0的初始化放在主函数的while中,方便检测到串口发送数据后的1s延时,即延时1s从串口发送完数据开始

//设定串口工作方式

//11位异步收发,含9位数据,波特率可变,且由定时器1溢出率控制

SM0 = 1;

SM1 = 1;

//容许串口中断

REN = 1;

//开启总中断

EA = 1;

//开启串口中断

ES = 1;

}

void display(uchar num)

{

uchar bai, shi, ge;

bai = num / 100;

shi = num % 100 / 10;

ge = num % 10;

dula = 1;

P0 = table[bai];

dula = 0;

P0 = 0xff;

wela = 1;

//为了节省IO端口,ADC0804的片选端CS连接U2锁存器的Q7输出端

//即位选时,P0的最高位需要为0

P0 = 0x7e;

wela = 0;

delayms(5);

dula = 1;

P0 = table[shi];

dula = 0;

P0 = 0xff;

wela = 1;

P0 = 0x7d;

wela = 0;

delayms(5);

dula = 1;

P0 = table[ge];

dula = 0;

P0 = 0xff;

wela = 1;

P0 = 0x7b;

wela = 0;

delayms(5);

}

uchar get_ad()

{

uchar adval;

adwr = 1;

_nop_();

adwr = 0; //启动AD转换

_nop_();

adwr = 1;

P1 = 0xff;

adrd = 1;

_nop_();

adrd = 0; //AD读使能

_nop_();

adval = P1; //AD数据读赋给P1

adrd = 1;

return adval;

}

void timer0() interrupt 1

{

TH0 = (65536 - 50000) / 256;

TL0 = (65536 - 50000) % 256;

t0_num++;

if (t0_num == 20)

{

t0_num = 0;

flag_time = 1; //flag_time置1,便于主程序检测是否到1s

}

void ser() interrupt 4

{

//RI为接收中断标志位, 在方式0时, 当串行接收第8位数据结束时, 或在其他方式, 串行接收停止位的

//中间时, 由内部硬件使RI置1, 向CPU发出中断申请, 也必须在中断服务程序中, 用软件将其清0,取消

//此中断申请, 以方便下一次中断申请检测, 即这样才能产生下一次中断.

//这里RI清0, 因为程序既然产生了串口中断, 肯定是收到或发送了数据, 在开始时没有发送任何数据

//那必然是收到了数据, 此时RI会被硬件置1, 所以进入串口中断服务程序后必须由软件清0, 这样才能

//产生下一次中断.

RI = 0;

//将SBUF中的数据读走给a, 这是此中断服务程序最重要的目的

a = SBUF;

//将串口中断标志位设置为1,便于主程序检测

flag_uart = 1;

if (a == 1)

flag_on = 0;

else if (a == 2)

flag_on = 1;

else

flag_on = 2;

}

2)法2

#include

//中断允许寄存器IE,字节地址位0xA8

//单片机复位时, IE中所有位被清0

sfr IE = 0xA8;

//EA为全局中断允许位

//EA = 1时打开全局中断控制,在这样条件下,由各个中断控制位打开或关闭相应的中断

//EA = 0时关闭所有中断

sbit EA = IE^7;

//ET2为定时器/计数器2中断允许位

//ET2 = 1时打开T2中断, ET2 = 0时关闭T2中断

sbit ET2 = IE^5; //8052 only

//ES为串行口中断允许位

//ES = 1时打开串行口中断, ES = 0时关闭串行口中断

sbit ES = IE^4;

//ET1为定时器/计数器1中断允许位

//ET1 = 1时打开T1中断, ET1 = 0时关闭T1中断

sbit ET1 = IE^3;

//EX1为外部中断1中断允许位

//EX1 = 1时打开外部中断1中断, EX1 = 0时关闭外部中断1中断

sbit EX1 = IE^2;

//ET0为定时器/计数器0中断允许位

//ET0 = 1时打开T0中断, ET0 = 1时关闭T0中断

sbit ET0 = IE^1;

//EX0为外部中断0中断允许位

//EX0 = 1时打开外部中断0中断, EX0 = 0时关闭外部中断0中断

sbit EX0 = IE^0;

//SBUF为串行数据缓冲寄存器

//51单片机中含有两个SBUF,其中一个为发送缓冲寄存器,另一个为接收缓冲寄存器

//这两个寄存器共有一个地址0x99, 但物理上是两个独立的寄存器,有指令操作决定访问哪个寄存器

//执行写指令时, 访问串行发送寄存器, 执行读指令时, 访问串行接收寄存器

//接收器具有双缓冲结构, 即在从接收寄存器中读出前一个已收到的字节之前, 便能接受第二个字节

//如果第二个字节已经接收完毕,第一个字节还没有读出,则丢失其中一个字节

//对于发送器,数据由CPU控制和发送,所以不需要考虑

sfr SBUF = 0x99;

//SCON为串行口控制寄存器

//SCON可位寻址, 即可以访问它的具体某一位

//SCON用以设定串行口的工作方式, 接收/发送控制以及设置状态标志

//单片机复位时SCON全部被清0

sfr SCON = 0x98;

//SM0,SM1为工作方式选择位, 串行口有4中工作方式, 由SM0,SM1设定

//SM0=0,SM1=0为方式0,即同步移位寄存器方式,用于扩展I/O口

//SM0=0,SM1=1为方式1,即10位异步收发,含8位数据,波特率可变,且由定时器1的溢出率控制

//SM0=1,SM1=0为方式2,即11位异步收发,含9位数据,波特率固定

//SM0=1,SM1=1为方式3,即11位异步收发,含9位数据,波特率可变,且由定时器1的溢出率控制

sbit SM0 = SCON^7;

sbit SM1 = SCON^6;

//SM2为多机通信控制位,主要用于方式2和方式3

//当接收机的SM2=1时,可以利用收到的RB8来控制是否激活RI,即RB8=0时不激活RI,收到的信息丢弃

//RB8=1时收到的数据进入SBUF,并激活RI,进而在中断服务中将数据从SBUF读走

//当SM0=0时,不论收到的RB8是0还是1,均可以使收到的数据进入SBUF,并激活RI,即此时RB8不具有控制RI激活功能

//通过控制SM2,可以实现多机通信.

//在方式0时,SM2必须是0

//在方式1时,若SM2=1,则只有接收到有效停止位时,RI才置1

sbit SM2 = SCON^5;

//REN为允许串行接收位

//REN=1时允许串行口接收数据

//REN=0时禁止串行口接收数据

sbit REN = SCON^4;

//TB8为方式2,3中发送数据的第9位

//方式2或方式3中,时发送数据的第9位,可以用软件规定其作用,可以用作数据的奇偶校验位

//或在多机通信中,作为地址帧/数据帧的标志位

//方式0和方式1时,该位未用

sbit TB8 = SCON^3;

//RB8为方式2,3中接收数据的第9位

//方式2或方式3中,是接收数据的第9位,可作为奇偶校验位或地址帧/数据帧的标志位

//方式1时,若SM2=0,则RB8是接收到的停止位

sbit RB8 = SCON^2;

//TI为发送中断标志位

//方式0时,当串行发送第8位数据结束时,或在其他方式,串行发送停止位的开始时,

//由内部硬件使TI置1,向CPU发出中断申请,在中断服务程序中,必须用软件将其清0,取消此中断申请

sbit TI = SCON^1;

//RI为接收中断标志位

//方式0时,当串行接收第8位数据结束时,或在其他方式,串行接收停止位的中间时,

//由内部邮件使RI置1,向CPU发出中断申请,也必须在中断服务程序中,用软件将其清0,取消此中断申请

sbit RI = SCON^0;

//TMOD为定时器/计数器工作方式寄存器

//字节地址位0x89,不能位寻址

//单片机复位时TMOD全部被清0

//TMOD的高4位用于设置定时器1,低4位用于设置定时器0,

//其中高低4位均由GATE,C/T,M1,M0构成

//GATE为门控制位

//GATE=0,定时器/计数器启动与停止仅受TCON寄存器中TRX(X=0,1)来控制

//GATE=1,定时器/计数器启动与停止由TCON寄存器中TRX(X=0,1)和外部中断引脚(INT0或INT1)的电平共同控制

//C/T为定时器模式和计数器模式选择位

//C/T=1为计数器模式,C/T=0为定时器模式

//M1M0为工作方式选择位

//M1=0,M0=0为方式0,为13位定时器/计数器

//M1=0,M0=1为方式1,为16位定时器/计数器

//M1=1,M0=0为方式2,8位出值自动重装的8位定时器/计数器

//M1=1,M1=0为方式3,仅适用于T0,分成两个8位计数器,T1停止计数

sfr TMOD = 0x89;

//TCON为定时器/计数器控制寄存器

//TCON字节地址为88H,可位寻址

//TCON寄存器用来控制定时器的启,停,标志定时器溢出和中断

//单片机复位时TCON全部被清0

//TCON包含的TF1,TR1,TF0,TR0用于定时器/计数器

//TCON包含的IE1,IT1,IE0,IT0用于外部中断

sfr TCON = 0x88;

//TF1为定时器1溢出标志位

//当计数器1计满溢出时,由硬件使TF1置1,并且申请中断,进入中断服务程序后,由硬件自动清0

//如果使用定时器的中断,那么该位完全不用人为去操作

//如果使用软件查询的方式,查询该位为1后,就需要用软件清0

sbit TF1 = TCON^7;

//TR1为定时器1运行控制位

//由软件清0关闭定时器1,当GATE=1,且INT1为高电平时,TR1置1启动定时器1

//当GATE=0时,TR1置1启动定时器1

sbit TR1 = TCON^6;

//TF0为定时器0溢出标志,功能及操作方法同TF1

sbit TF0 = TCON^5;

//TR0为定时器0运行控制位,其功能及操作方式同TR1

sbit TR0 = TCON^4;

//IE1为外部中断1请求标志

//IT1=0时,为电平触发方式,每个机器周期的S5P2采样INT1引脚,

//若INT1脚为低电平,则置1,否则IE1清0

//IT1=1时,INT1位跳变沿触发方式,当第一个机器周期采样到INT1为低电平时,则IE1置1

//IE1=1时,表示外部中断1正在向CPU申请中断,当CPU响应中断,转向中断服务程序,该位由硬件清0

sbit IE1 = TCON^3;

//IT1为外部中断1触发方式选择位

//IT1=0,电平触发方式,引脚INT1上低电平有效

//IT1=1,跳变沿触发方式,引脚INT1上的电平从高到低的负跳变有效

sbit IT1 = TCON^2;

//IE0为外部中断0请求标志,功能及操作同IE1

sbit IE0 = TCON^1;

//IT0为外部中断0触发方式选择位,功能及操作同IT1

sbit IT0 = TCON^0;

//定时器1初值高8位

sfr TH1 = 0x8D;

//定时器1初值低8位

sfr TL1 = 0x8B;

//定时器0初值高8位

sfr TH0 = 0x8C;

//定时器0初值低8位

sfr TL0 = 0x8A;

//声明单片机P0口的地址

sfr P0 = 0x80;

//声明单片机P1口的地址

sfr P1 = 0x90;

//声明单片机P2口的地址

sfr P2 = 0xA0;

//声明单片机P3口的地址

sfr P3 = 0xB0;

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit dula = P2 ^ 6; //申请U1锁存器的锁存端

sbit wela = P2 ^ 7; //申请U1锁存器的锁存端

sbit adwr = P3 ^ 6; //定义AD的WR端口

sbit adrd = P3 ^ 7; //定义AD的RD端口

uchar flag, flag_uart, flag_time, flag_on;

uchar a, i, t0_num, ad_val;

float ad_vo;

//数码管的编码数组

uchar code table[] = {

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x71

};

void delayms(uint xms);

void init();

void display(uchar value);

uchar get_ad();

void main()

{

//初始化

init();

//为了节省IO端口,ADC0804的片选端CS连接U2锁存器的Q7输出端

//即位选时,P0的最高位

//于是通过位选时对P0赋值置CSAD为0,选通后,以后不必在管

wela = 1;

P0 = 0x7f;

wela = 0;

while (1)

{

//若检测到flag_uart为1,说明串口已经执行过串口中断服务程序, 即收到了数据

if (flag_uart == 1)

{

//手动将flag_uart清0,方便标志位检测

flag_uart = 0;

//检测到收到数据后,先将ES清0,原因是接下来要发送数据,若不关闭串口,

//发送完数据后,单片机会重新申请串口中断flag_uart又为1,又再次发送,一直反复

ES = 0;

//由于下面switch中需要调用puts,printf,在单片机的puts,printf中需要对TI是否为1

//进行检测,就是需要等待TI为1才会将字符发送出去,否则一直等待下去

//所以这里需要先将TI置为1

TI = 1;

//根据执行串口中断后获取的flag_on的值执行相应的动作

switch(flag_on)

{

case 0:

puts("Turn on ad!\n");

TR0 = 1; //开启计数器0

break;

case 1:

printf("Turn off ad!\n");

TR0 = 0; //关闭计数器0

break;

case 2:

puts("Error!\n");

break;

}

//等待发送完毕,因为发送完毕后TI会由硬件清0

while (!TI);

//手动TI清0

TI = 0;

//重新开启串口中断

ES = 1;

}

//通过flag_time判断时间是否到1s, 从而去获取AD转换的值

if (flag_time == 1)

{

//手动将flag_time清0,方便下次检测

flag_time = 0;

//获取AD转换的值

ad_val = get_ad();

//获取浮点数表示的AD实际采集到的电压值

ad_vo = (float)ad_val*5.0/256.0;

//关闭串口中断

ES = 0;

//下面要调用printf,所以将TI置1, 原因见上面

TI = 1;

printf("The voltage is %fV\n", ad_vo);

//检测发送是否完成

while (!TI);

//手动TI清0

TI = 0;

//开启串口中断

ES = 1;

}

//数码管上显示AD转化的值

display(ad_val);

}

void delayms(uint xms)

{

uint i, j;

for (i = xms; i > 0; i--)

for (j = 110; j > 0; j--)

;

}

void init()

{

//设定T1定时器工作方式2, T0定时器工作方式1

TMOD = 0x21;

//为T0定时器装入初值

TH0 = (65536 - 50000) / 256;

TL0 = (65536 - 50000) % 256;

//为T1定时器装入初值

TH1 = 0xfd;

TL1 = 0xfd;

//ET1 = 1; 这里不需要开启定时器1中断,因为定时器1工作在方式2,为8位自动重装方式,进入中断也无事可做

//启动T1定时器

TR1 = 1;

//开启定时器0中断

ET0 = 1;

//启动定时器0

//TR0 = 1; TR0的初始化放在主函数的while中,方便检测到串口发送数据后的1s延时,即延时1s从串口发送完数据开始

//设定串口工作方式

//11位异步收发,含9位数据,波特率可变,且由定时器1溢出率控制

SM0 = 1;

SM1 = 1;

//容许串口中断

REN = 1;

//开启总中断

EA = 1;

//开启串口中断

ES = 1;

}

void display(uchar num)

{

uchar bai, shi, ge;

bai = num / 100;

shi = num % 100 / 10;

ge = num % 10;

dula = 1;

P0 = table[bai];

dula = 0;

P0 = 0xff;

wela = 1;

//为了节省IO端口,ADC0804的片选端CS连接U2锁存器的Q7输出端

//即位选时,P0的最高位需要为0

P0 = 0x7e;

wela = 0;

delayms(5);

dula = 1;

P0 = table[shi];

dula = 0;

P0 = 0xff;

wela = 1;

P0 = 0x7d;

wela = 0;

delayms(5);

dula = 1;

P0 = table[ge];

dula = 0;

P0 = 0xff;

wela = 1;

P0 = 0x7b;

wela = 0;

delayms(5);

}

uchar get_ad()

{

uchar adval;

//CS在主函数已经为低电平,/WR初始化为高电平,经过至少tw时间后, /WR拉高

//随后A/D转换器被启动,并且经过1~8个A/D时钟周期和内部Tc时间后,模数转换完成转换

//转换结果存入数据锁存器,同时INTR(其为AD转换结束信号)自动变成低电平,通知单片机本次转换结束

adwr = 1;

_nop_();

adwr = 0; //启动AD转换

_nop_();

adwr = 1;

//读取P1口之前先给其写全1

P1 = 0xff;

//INTR为低电平后,将/CS置低,初始化/RD为1,再将/RD置低(主函数已经置低),

//在/RD至少经过tACC时间后,数字输出口上的数据达到稳定状态,此时直接读取数字输出端口

//数据便可得到转换后的数字信号,读走数据后,马上将/RD拉高,

//RD置低tR1时间后,/INTR自动拉高,

adrd = 1;

_nop_();

adrd = 0; //AD读使能

_nop_();

adval = P1; //AD数据读赋给P1

adrd = 1;

return adval;

}

void timer0() interrupt 1

{

TH0 = (65536 - 50000) / 256;

TL0 = (65536 - 50000) % 256;

t0_num++;

if (t0_num == 20)

{

t0_num = 0;

flag_time = 1; //flag_time置1,便于主程序检测是否到1s

}

void ser() interrupt 4

{

//RI为接收中断标志位, 在方式0时, 当串行接收第8位数据结束时, 或在其他方式, 串行接收停止位的

//中间时, 由内部硬件使RI置1, 向CPU发出中断申请, 也必须在中断服务程序中, 用软件将其清0,取消

//此中断申请, 以方便下一次中断申请检测, 即这样才能产生下一次中断.

//这里RI清0, 因为程序既然产生了串口中断, 肯定是收到或发送了数据, 在开始时没有发送任何数据

//那必然是收到了数据, 此时RI会被硬件置1, 所以进入串口中断服务程序后必须由软件清0, 这样才能

//产生下一次中断.

RI = 0;

//将SBUF中的数据读走给a, 这是此中断服务程序最重要的目的

a = SBUF;

//将串口中断标志位设置为1,便于主程序检测

flag_uart = 1;

if (a == 1)

flag_on = 0;

else if (a == 2)

flag_on = 1;

else

flag_on = 2;

}

三. 程序小结

1) 串口初始化中先设定串口模式, 再容许串口接收,即顺序是SM0 = 0;SM1 = 1;REN=1;(这三位都在串口控制寄存器SCON里)

这样做的原因是单片机刚上电时SCON被清0,因为串口方式为方式0,串行口为同步移位寄存器的输入输出方式,当执行完REN为1的

语句后,直接从RXD接收数据,不管连接的系统有无发送数据.把REN放在模式设置的后面可以避免串口模式还未设置下就读取数据.

2) 调用printf()或者puts()前需要手动将TI置1, 因为这两个函数需要对TI进行检测, 以代表是否发送完毕.

3) 调用printf()或者puts()前还需要手动关闭串口中断(ES = 0).如不关闭串口中断,每发送一个字节,程序就会申请加入串口中断,从而导致程序出错.

4) ad_val * 5.0/256.0可以得到浮点数表示的AD实际采集到的电压标准值.

5) 如果要程序接受十六进制的01或者字符格式的1, 那么需要将串口中断子程序中的if(a == 1)改成if(a == 1 || a == 1),

02, 03类似.

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