AT89S51单片机全地形八足机器人机械手的设计(14)
图4.4 自动运行时，上位机界面显示
手动控制时，只需在“设定圈数”和“电机转向”中设置各电机的相应控制命令。
4.2 下位机软件设计
下位机软件主要由C语言编程，下位机主要功能是通过串口接收上位机传来的控制命令，根据命令执行相应的程序控制步进电机运行，使机械手按照操作者意愿到达指定位置。
4.2.1 下位机串口通讯模块
1.AT89S51串行口结构[19]
下位机串口通讯主要是通过对串行控制寄存器SCON 和电源控制寄存器PCON 的设置来实现的，SCON 是一个可位寻址的特殊功能寄存器,通过设置SCON 的SM0 和SM1 ,可以使单片机有四种不同的工作方式。SCON和PCON各位定义如表4.1：
位地址 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98
SCON SM0 SM1 SM2 REN SM0 TB8 TI RI
(a)SCON各位定义
位地址 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 87
PCON SMOD … … … GF1 GF0 PD IDL
(b)PCON各位定义
表4.1 SCON和PCON各位定义
(1)SCON常用位定义：
SM0和SM1：为串行口方式控制位，用于设定串行口工作方式,在用于和PC机实现串行通信时,一般设置为方式1或方式3,主要区别是方式1的数据格式为8位,只用于双机通信；方式3的数据格式为9位,其中第9位SM2为多机通信位,可实现单片机的多点通信,即既适用于双机通信,又适用于多机通信。
SM2：为多机通信控制位，在方式1下，SM2应设置为0，此时RI只有在接收电路接收到停止位“1”时才被激活成“1”，并能自动发出串行口中断请求。
TI：为发送中断标志位，用于指示一帧数据发送完否。在方式0下，发送电路发送完第8位数据时，TI由硬件置位；在其他方式下，TI在发送电路开始发送停止位时置位。这就是说：TI在发送前必须由软件复位，发送完一帧后由硬件置位。因此，CPU查询TI状态便可知晓一帧信息是否已发送完毕。
RI：为接收中断标志位，用于指示一帧信息是否接收完。在方式1下，RI在接收电路接收到第8位数据时由硬件置位；在其他方式下，RI是在接收电路接收到停止位的中间位置时置位的。RI也可供CPU查询，以决定CPU是否需要从“SBUF（接收）”中提取接收到的字符或数据。RI也由软件复位。
(2)PCON常用位的定义
SMOD：为波特率选择位。在方式1、方式2和方式3时，串行通信波特率与2SMOD成正比。即：当SMOD=1时，通信波特率可以提高一倍。PCON中的其余各位用于51单片机的电源控制。
2.串行口的工作方式
51单片机有方式0、方式1、方式2和方式3等4种工作方式。如表4.2所示：
工作方式 说明 所用波特率
方式0 同步移位寄存器 f/2
方式1 10位异步收发 由定时器控制
方式2 11位异步收发 f/32或f/64
方式3 11位异步收发 由定时器控制
表4.2 AT89S51串口工作方式
本设计主要采用串口方式1，下面简单介绍一下方式1数据收发原理，在方式1下，串行口设定为10位异步通信方式。字符帧中除8位数据位外，还可有1位起始位和1位停止位。发送操作也在TI＝0时开始，然后发送电路就自动在8位发送字符前后分别添加1位起始位和停止位，并在移位脉冲作用下在TXD线上依次发送一帧信息，发送完后自动文持TXD线为高电平。TI也由硬件在发送停止位时置位，并由软件将它复位。接收操作在RI＝0和REN＝1条件下进行，平常，接收电路对高电平的RXD线采样，采样脉冲频率是接收时钟的16倍。当接收电路连续8次采样到RXD线为低电平时，相应检测器便可确认RXD线上有了起始位。此后，接收电路就改为对第7、8、9三个脉冲采样到的值进行检测，并以三中取二原则来确定所采样数据的值。在接收到第9数据位（即停止位）时，接收电路必须同时满足以下两个条件：RI＝0和SM2＝0或接收到的停止位为“1”，才能把接收到的8位字符存入SBUF（接收）中，把停止位送入RB8中，并使RI＝1和发出串行口中断请求（若中断开放）。若上述条件不满足，则这次收到的数据就被舍去，不装入SBUF（接收）中。这是不能允许的，因为这意着丢失了一组接收数据。