简易终端数据上传系统的设计课件.ppt

1、设计以PC为上位机、单片机为终端下位机的简易终端数据上传系统，图为其结构框图，单片机、按键与LCD1602组成下位机系统。按下“上传”按键，下位机数据开始上传，LCD1602与PC端显示上传数据。数据上传完成，PC发送应答信号至下位机，下位机接收到该信号后，通过LCD1602显示“Finish”指示上传完成。项目说明项目说明 项目十简易终端数据上传系统的设计任务一 单片机与PC的通信电路设计任务二 简易终端数据上传系统的软件设计项目内容项目内容 任务要求知识储备：单片机与PC通信任务实施任务要求知识储备：任务实施串口调试助手虚拟串口任务一任务要求任务一任务要求 设计单片机与按键及LCD1602

2、的接口电路，设计单片机与PC的通信电路。能力目标：能力目标：能设计单片机与PC的通信电路。知识目标：知识目标：了解TTL信号、RS-232信号和RS-485信号的定义；熟悉RS-232C总线标准；熟悉RS-232C及RS-485总线接口电路的设计方法。一、PC与单片机的通信任务一知识储备任务一知识储备PC与单片机的通信与单片机的通信需要处理较复杂数据或要对采集的多个数据进行综合处理以及需要进行集散控制时，单片机的算术运算和逻辑运算能力都显得不足，可将单片机采集的数据通过串口传送给PC，由PC高级语言或数据库语言对数据进行处理，或者实现PC对远端单片机的控制。PC与单片机通信时，单片机可选择串行

3、通信方式1、串行通信方式2、串行通信方式3中的一种。单片机中的数据信号电平都是TTL电平，只适用于通信距离很短的场合，远距离传输，会导致信号衰减和畸变。因此，在实现PC与单片机之间通信或单片机与单片机之间远距离通信时，通常采用标准串行总线通信接口，如RS-232C接口、RS-422接口、RS-423接口、RS-485接口等。RS-232C是在异步串行通信中应用最广的总线标准。二、RS-232CRS-232C是串行通信的总线标准，该总线标准定义了25条信号线，使用25个引脚的连接器。RS-232C标准中许多信号是为通信业务或信息控制而定义的，在计算机串行通信中主要使用了如下4类共9种信号。任务一

4、知识储备任务一知识储备PC与单片机的通信与单片机的通信（1）数据传送信号：发送数据（TXD）、接收数据（RXD）。（2）调制解调器控制信号：请求发送（RTS）、清除发送（CTS）、数据准备好（DSR）、数据终端准备就绪（DTR）。（3）定位信号：接收时钟（RXC）、发送时钟（TXC）。（4）信号地GND。计算机串行通信中采用如图所示的9针D形串口连接器（CONN-9）进行连接。2.1 减速驱动桥认知 123456学习导航7情境导入学习小结实践技能拓展阅读理论知识学习目标自主学习 小王在新能源汽车某小王在新能源汽车某4S4S店工作，今天接了一辆比亚迪店工作，今天接了一辆比亚迪E5E5纯电动汽车，

5、该车行驶中伴随不同车速，从底盘前部传来纯电动汽车，该车行驶中伴随不同车速，从底盘前部传来异响声，师傅告诉小王需要检查减速驱动桥，你知道什么异响声，师傅告诉小王需要检查减速驱动桥，你知道什么是纯电动汽车的减速驱动桥吗？是纯电动汽车的减速驱动桥吗？自主学习自主学习情境导入情境导入学习目标学习目标理论知识理论知识拓展阅读拓展阅读实践技能实践技能学习小结学习小结 2.1 减速驱动桥认知 1 1能通过与客户交流、查阅相关维修技术资料等方式获取车辆信息。能通过与客户交流、查阅相关维修技术资料等方式获取车辆信息。2 2能根据故障现象选择合适的维修手册。能根据故障现象选择合适的维修手册。3 3能正确认知减速驱

6、动桥。能正确认知减速驱动桥。4. 4. 能对减速驱动桥润滑油进行更换。能对减速驱动桥润滑油进行更换。自主学习自主学习情境导入情境导入学习目标学习目标理论知识理论知识拓展阅读拓展阅读实践技能实践技能学习小结学习小结 2.1 减速驱动桥认知 2.1.1 电动汽车减速器概述电动汽车减速器概述自主学习自主学习情境导入情境导入学习目标学习目标理论知识理论知识拓展阅读拓展阅读实践技能实践技能学习小结学习小结 2.1 减速驱动桥认知 2.1.2 北汽北汽EF126B02减速器介绍减速器介绍2.1.3 北汽北汽EF126B02减速器结构减速器结构 2.1.4 北汽北汽EF126B02减速器与驱动电机的装配连接

7、减速器与驱动电机的装配连接 2.1.5 比亚迪比亚迪E5纯电动汽车减速器介绍纯电动汽车减速器介绍自主学习自主学习情境导入情境导入学习目标学习目标理论知识理论知识拓展阅读拓展阅读实践技能实践技能学习小结学习小结 学习单元2.1 减速驱动桥认知 2.1.6 比亚迪比亚迪E5纯电动汽车减速器内部结构纯电动汽车减速器内部结构 2.1.7 比亚迪比亚迪E5纯电动汽车减速器装配连接纯电动汽车减速器装配连接2.1.1 电动汽车减速器概述电动汽车减速器概述 以特斯拉和日产聆风为例的一些主流纯电动汽车并没有搭载一台传统变速器，而是单纯搭载一组减速器，并不提供换挡功能。对于纯电动汽车，电机从0转速开始就能全扭矩输

8、出，没有怠速问题困扰，初始扭矩比内燃机大。对于纯电动汽车不存在起步问题，就不需要搭配“大齿比减速器”。对于内燃机车而言，“高档位小齿比”通常是车辆高速运行时使用，可降低发动机转速，一方面可以使发动机偏向经济转速运行可以节油，另一方面可以降低噪音。对于电动车来说，不同转速下电能转化为机械能效率区别并不大，电机噪音也远小于内燃机，不必刻意压低电动机转速。 学习单元2.1 减速驱动桥认知2.1.1 电动汽车减速器概述电动汽车减速器概述 学习单元2.1 减速驱动桥认知这两方面原因使电机既不需要大齿比变速，也不需要小齿比变速，电动车只需要配一个齿比中等的减速器就可以了。特斯拉只单独配了一个齿比为9.73

9、的减速器，日产聆风的减速器齿比为8.19。从实际结果来看，这个中等大小齿比的减速器可以满足电动车起步和加速的动力需求，电动机本身高转速运行也可以使整车跑出高速度。电机外特性曲线如图所示。电机外特性曲线电机外特性曲线学习单元学习单元2.1 减速驱动桥认知减速驱动桥认知 学习单元2.1 减速驱动桥认知 北汽EV160车型中，型号为C33DB的驱动电机搭载的减速器总成型号为EF126B02，由中国长安汽车集团股份有限公司重庆青山变速器分公司生产，主要功能是将整车驱动电机的转速降低、扭矩升高，以实现整车对驱动电机的扭矩、转速要求。EF126B02减速器总成是一款前置前驱减速器，采用左右分箱、两级传动结

10、构设计。具有体积小，结构紧凑的特点：采用前进挡和倒挡共用结构进行设计，整车倒挡通过电机反转实现。其技术参数如表所示。EF126B02减速器技术参数减速器技术参数三、RS-232C接口电路由于RS-232C信号电平与8051单片机信号电平不一致，因此必须进行信号电平转换。实现这种电平转换的电路称为RS-232C接口电路。任务一知识储备任务一知识储备PC与单片机的通信与单片机的通信任务一知识储备任务一知识储备PC与单片机的通信与单片机的通信一台PC与多个单片机间的串行通信电路如图所示。这种通信系统一般为主从结构，PC为主机，单片机为从机。主从机间的信号电平转换由MAX232芯片实现。RS-232C

11、接口不足之处：（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片；（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率最大为20kbit/s；（3）共地传输容易产生共模干扰；（4）传输距离有限，实际最大传输距离为15m左右。任务一知识储备任务一知识储备PC与单片机的通信与单片机的通信任务一知识储备任务一知识储备PC与单片机的通信与单片机的通信四、RS-485/422接口每个信号都采用双绞线传送，两根线间的电压差用于表示数字信号。逻辑“1”以两根线间的电压差为26V表示，逻辑“0”以两根线间的电压差为-6-2V表示。RS-422与RS-485采用相同的通信协议。RS-422通常作为RS-232通信的扩展，它采

12、用两对双绞线，数据可以同时双向传送（全双工）。RS-485则采用一对双绞线，输入和输出不能同时进行（半双工）。RS-485/422接口允许通信距离达到1.2km；采用合适的电压可达到10Mbit/s的传输速率；RS-485总线标准以差分平衡方式传输信号，具有很强的抗共模干扰能力；接口信号电平比RS-232C降低了，不容易损坏接口电路芯片。RS-485总线标准可采用MAX485芯片实现电平转换。MAX485芯片的引脚排列及与单片机的连接如图所示。MAX485输入信号和输出信号不能同时进行，其发送和接收功能的转换是由芯片的RE端和DE端控制的。RE=0时，允许接收；RE=1时，接收端R呈高阻状态。

13、DE=1时，允许发送；DE=0时，发送端A和B呈高阻状态。在单片机系统中常把RE端和DE端接在一起用单片机的一个I/O线控制收发。任务一知识储备任务一知识储备PC与单片机的通信与单片机的通信任务一任务实施任务一任务实施 1.源程序设计源程序设计单片机与PC的通信距离小于30m，单片机与PC之间的通信采用RS-232C总线标准，使用MAX232芯片实现电平转换。2.硬件电路设计硬件电路设计设计简易终端数据上传系统电路图，其参考电路如图所示，参考电路中元器件列表如表所示。任务一任务实施任务一任务实施 数据上传系统参考电路任务二任务要求任务二任务要求 编写简易终端数据上传系统的控制程序，实现：按下“

14、上传”按键，数据“Data upload”开始上传，LCD1602首行居中显示“Data upload”，PC机端接收到该数据后显示该数据。数据上传完成，PC机发送应答信号“ack”至单片机，单片机接收到该信号后，通过LCD1602第二行居中显示“Finish”指示上传完成。能力目标：能力目标：能设计单片机与PC机通信程序。知识目标：知识目标：熟悉串口调试助手与虚拟串口软件的使用方法。一、串口调试助手任务二知识储备任务二知识储备串口调试助手串口调试助手接收字符数据窗口发送字符数据窗口状态显示栏一种串口调试软件，可向串口发送数据，也可接收串口数据。二、串口调试助手的使用方法1.设置波特率，要保证

15、上位机与下位机波特率一致，否则无法正常收发数据，波特率默认值为9600。2.根据传输协议，设置数据位、校验位、停止位，这三项也需要与下位机端设置保持一致，默认设置为：8、None、1。3.连接好硬件后，选择通信使用的串口，对应计算机上的物理串口。4.设置数据收发模式，接收区选择“自动清空”，发送区选择“手动发送”。5.在发送字符数据窗口输入待发字符，点击“手动发送”，即可发送字符。6.状态显示栏中，TX项显示发送字符位数。任务二知识储备任务二知识储备串口调试助手串口调试助手一、虚拟串口软件VSPD在进行串口仿真调试时，可采用虚拟串口软件来虚拟PC串口，虚拟串口支持所有的设置和信号线。任务二知识

16、储备任务二知识储备虚拟串口软件虚拟串口软件VSPD本机物理串口添加的虚拟串口成对出现从本机物理串口号的下一个号码开始编号二、虚拟串口软件VSPD的使用方法任务二知识储备任务二知识储备虚拟串口软件虚拟串口软件VSPD添加的虚拟串口1.添加虚拟串口蓝线表示二者已连接，可互相收发数据任务二知识储备任务二知识储备虚拟串口软件虚拟串口软件VSPD添加的虚拟串口2.在PC设备管理器中查看添加虚拟串口COM1与COM2任务二知识储备任务二知识储备虚拟串口软件虚拟串口软件VSPD处于关闭状态3.查看虚拟串口COM1与COM2状态任务二知识储备任务二知识储备虚拟串口软件虚拟串口软件VSPD4.通过两个串口调试助

17、手测试虚拟串口COM1和COM2（1）打开两个串口调试助手，分别记为1#串口调试助手与2#串口调试助手，将1#串口调试助手与2#串口调试助手的串口分别配置为虚拟串口COM1与COM2。（2）使两个串口调试助手的波特率与数据格式配置一致。（3）使用1#串口调试助手发送字符“data”，在2#串口调试助手接收区显示字符“data”。任务二知识储备任务二知识储备虚拟串口软件虚拟串口软件VSPD虚拟串口COM1与COM2通信测试状态发送4字节接收4字节任务二任务实施任务二任务实施 1.确定设计方案确定设计方案通过COMPIM组件实现单片机与计算机的通信。对COMPIM组件进行如下设置。任务二任务实施任

18、务二任务实施 使用虚拟串口软件VSPD虚拟串口COM1与COM2（若本计算机无串口），COMPIM组件的通信串口设置为COM1，串口调试助手的通信串口设置为COM2。终端数据上传路径为：单片机的TXD引脚COMPIM组件的TX引脚COM1COM2串口调试助手。上位机发送应答数据路径为：串口调试助手COM2COM1COMPIM组件的RX引脚单片机的RXD引脚。任务二任务实施任务二任务实施 2.硬件电路设计硬件电路设计设计简易终端数据上传系统仿真电路图，仿真时可使用虚拟终端显示串口调试助手发送至单片机的数据。参考电路图如图所示，RS-232接口模型关键字为COMPIM。任务二任务实施任务二任务实施

19、 3.串口配置串口配置使用虚拟串口软件VSPD虚拟一对串口COM1与COM2（若本计算机无串口）为RS-232接口模型COMPIM组件配置串口COM1为串口调试助手配置串口COM2。4.源程序设计源程序设计扫描教材中二维码可获取本任务参考源程序。任务二任务实施任务二任务实施 5.仿真分析仿真分析（1）按下“上传”按键，数据“Data upload”上传，下位机LCD1602首行居中显示上传数据（见图1），上位机接收到该数据后显示该数据（见图2），图2中状态栏中的RX后面的数据为11，即接收到11个字符数据（含空格）。（2）数据上传完成后，PC发送应答信号“ack”（见图3），单片机接收到该应答信号后，虚拟终端显示“ack”（见图4），LCD1602第二行居中显示“Finish”（见图5）。图3所示状态栏中的TX后面的数据为3，即发送了3个字符数据。任务二任务实施任务二任务实施 图1 数据上传后下位机仿真界面任务二任务实施任务二任务实施 图2 数据上传后上位机仿真界面任务二任务实施任务二任务实施 图3 上位机发送应答信号任务二任务实施任务二任务实施 图4 上位机应答后的虚拟终端仿真界面任务二任务实施任务二任务实施 图5 上位机应答后的下位机仿真界面