串口 单片机课程设计

目录

一、任务设计：--------------------------------------------------------------- 2

1、设计任务：----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2 2、设计要求：----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2

二、器件选择------------------------------------------------------------------ 2

1通信部分----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2 2.显示部分:---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2 3.数字时钟： ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3 4.温度采集： ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3 5. 机电部分 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3

三、总体方案：--------------------------------------------------------------- 4

1.工作原理:---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 2.总体设计:---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4

四、系统硬件设计（单元电路设计及分析）： ------------------------ 4

1. AT89C51单片机最小系统： ------------------------------------------------------------------------------------------------------4 2.温度测量模块: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5 3.时钟模块:---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6 4. LCD液晶显示模块: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------6 5.串口部分:---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7 6.LED数码管显示模块: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------8 6.机电部分:---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------8 7.整体电路： ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------9

五、系统软件设计流程如图9所示:------------------------------------11 六、程序： --------------------------------------------------------------------11 七、多功能数字时钟使用说明： --------------------------------------- 13 八、设计心得体会： ------------------------------------------------------ 14 九、参考资料---------------------------------------------------------------- 15

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串口通信综合设计

摘要： 本设计采用LCD液晶屏幕显示和LED数码管显示系统，以AT89C51单片机为核心，由PC机COM口远程控制、温度采集、步机控制、时间的显示等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统对串口通信、时间显示、步进机正反转及停止和温度采集系统为重点设计。本系统大部分功能由软件来实现，吸收了硬件软件化的思想，大部分功能通过软件来实现，使电路简单明了，系统稳定性大大提高。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能，也节约了大量的I/O口。

关键字： AT89C51单片机、LCD液晶显示、LED数码管动态显示、温度采集、步进机正反转、时钟芯片

一、任务设计：

1、设计任务：串口通信综合设计

2、设计要求：

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设计能支持时、分、秒的时钟、时钟具有装卸电池时掉电保护功能； 温度采集；

远程控制步进机正反转及停止；

二、器件选择

1通信部分

通信是本次这设的最重要也是主要的一个环节，为达到远程控制，采用了COM口通信传输，实现了PC机与单片机的通信及控制；

2.显示部分:

显示部分是本次设计的重要部分，采用LED动态显示。动态显示方式，采用了74LS04非门及74LS373锁存器可以避免I/O口不够用的等问题。LCD1602液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较适合的。

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3.数字时钟：

数字时钟是本设计的核心的部分。采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，可使系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。

4.温度采集：

由于现在用品追求多样化，多功能化，给系统加上温度测量显示模块，能够方便人们的生活，使该设计具有人性化。采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围，且DS18B20测量精度高，增值量为0.5摄氏度，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的存储在两个八位的RAM中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。

5. 机电

机电部分采用了步进机，步进机转速慢，能瞬时停止方便控制。

6. 74LS373锁存器

八D锁存器(3S,锁存允许输入有回环特性),373为三态输出的八D透明锁存器,共有 54S373 和 74LS373 两种线路。结构型式，其主要电器特性的典型值如下(不同厂家具体值有差别):373 的输出端 O0~O7 可直接与总线相连。当三态允许控制端 OE 为低电平时，O0~O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，O0~O7 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，O 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，O 被锁存在已建立的数据电平。当 LE 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善 400mV。

引出端符号图1： D0～D7 数据输入端 OE 三态允许控制端（低电平有效）

LE 锁存允许端 O0~O7 输出端 真值表1：

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三、总体方案：

1.工作原理:

本设计采用AT89C51单片机作为本系统的控制模块。单片机可把由DS18B20、DS1302、中的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现以串口控制温度、时间、步进机以LCD液晶显示LED数码管为显示模块，把单片机传来的数据显示出来，并通过串口传回PC机。在显示电路中，主要靠74LS373锁存器来实现各种显示要求的选择与切换。

2.总体设计:

设计总体框架图如图1

DS1302 LED数码管 AT89C51 DS18B20 串口 LCD液晶 显示模块

图1 系统总休框架图

四、系统硬件设计（单元电路设计及分析）：

1. AT89C51单片机最小系统：

最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2为STC89C52RC单片机的最小系统。

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图2 最小系统电路图

2.温度测量模块:

温度测量传感器采用DALLAS公司DS18B20的单总线数字化温度传感器，测温范围为-55℃~125℃，可编程为9位~12位A/D转换精度，测温分辨率达到0.0625℃，采用寄生电源工作方式，CPU只需一根口线便能与DS18B20通信，占用CPU口线少，可节省大量引线和逻辑电路。接口电路如图3所示。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/p2mf.html