基于AVR MENGE16的学生评教系统开发与研制毕业设计论文.doc

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1、 编号 淮安信息职业技术学院 毕毕业业论论文文 题 目 基于 AVR MENGE16 的学生评 教系统开发与研制 学生姓名耿家奇 学 号71095037 系 部电子工程学院 专 业电子信息工程技术 班 级710950 指导教师 杨永 顾问教师 二一二年六月 摘要 I 摘摘 要要 近年来，随着科学技术的迅猛发展，人们的生活水平以及物质水平的逐 步提高，对服务的要求也越来越高，各行各业特别是窗口评价器服务行业的 竞争也逐渐的激烈。高校内部教学质量保障体系的逐步建立，对促进高校教 育教学改革、保证和提高教学质量发挥着积极的作用。学生评教制度是学生 拥有了表达教学意愿的常规渠道，有利于保障学生在教学过

2、程的主体地位， 同时有助于高校调整办学导向，强化以生为本的服务意识。如何规范和完善 学生评教工作，运用科学的办法有效地实施评教；如何科学利用反馈信息， 发挥学生评教促学促教的作用。 由于传统教学评价模式的科学性、准确性、时效性,不能满足当今教学 评价的要求,因此,研制了基于 AVR MENGE16 的学生评教系统。 本文主要针对学生评教系统的功能要求，从硬、软件两个方面对其阐述， 重点对下位机的硬、软件进行开发设计，简要介绍上位机的设计要点。 关键词关键词：USART、T6963C、评教系统 、开发设计 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 II 目录 III 目目 录录 摘摘 要要I 第一章第一

3、章 系统概述系统概述.1 1.1 研究背景1 1.2 设计要求1 第二章第二章 硬件设计硬件设计.3 2.1 信息交换模块（ATmega16 内部 USART） 3 2.1.1 USART 概述.3 2.1.2 时钟产生器.4 2.1.3 帧格式.5 2.1.4 USART 初始化.6 2.1.5 数据发送USART 发送器.6 2.1.6 数据接收USART 接收器.7 2.1.7 USART 寄存器说明.8 2.2 T6963C 控制 12864 图形点阵液晶模块14 2.3 串口17 2.3.1 概述.17 2.3.2 RS-232-C 串口通信接线方法（三线制）18 2.4 硬件图18

4、 第三章第三章 软件设计软件设计.21 3.1 系统工作流程图21 3.2 T6963C 指令写入流程图22 3.3 自动读写方式操作流程图23 第四章第四章 系统仿真系统仿真.25 4.1 仿真图25 第五章第五章 总结总结.27 致谢致谢.29 参考文献参考文献.31 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 IV 第一章 系统概述 1 第一章第一章 系统概述系统概述 1.1 研究背景 由于客户通常很难准确描述自己对服务的各种属性的详细感受，而决定其 选服务时往往也取决于该用户对服务的一个综合评价，所以用“非常满意” 、 “满意” 、 “不满意” 、 “不满意”又细分为“态度不好” 、 “业务不熟

5、” 、 “效率不 高” 、 “其它”等指标已基本反映顾客的态度，这种方法不会过多地增加顾客的 负担。各行各业特别是窗口评价器服务行业的竞争也逐渐的激烈。高校内部教 学质量保障体系的逐步建立，对促进高校教育教学改革、保证和提高教学质量 发挥着积极的作用。学生评教制度是学生拥有了表达教学意愿的常规渠道，有 利于保障学生在教学过程的主体地位，同时有助于高校调整办学导向，强化以 生为本的服务意识。如何规范和完善学生评教工作，运用科学的办法有效地实 施评教；如何科学利用反馈信息，发挥学生评教促学促教的作用。 对此，学生评教系统便应用而生。 该系统采用岗位牌子加置电子按键的方法在学生课后时对老师的教育质量

6、 进行直接评价，从而实现学生满意程度的统计。目的是通过与星级教师牌的硬 件的配合使用，是星级教师评比工作规范、统一，减轻管理人员的负担，提高 数据的使用率，从而保障星级教师评比工作的顺利进行。 采用“教师教学评价系统”可以实现以下目标： （1）实现教师持牌上岗，透明教育，接受监督。 （2）体现学生权利，倡导以学生为中心的教学理念。 （3）电子按键统计方便快捷，不增加学生负担。 （4）作为考核期业绩的一个辅助指标。 （5）统计每位教师的学生满意度，对其进行考核。 学生评价器属于教师教学质量评价管理系统中的硬件部分，配合其专用件 系 统构成学生评价教师教学质量评价管理系统。 1.2 设计要求 设计

7、一个以单片机为核心的学生评教系统，应具备： （1）显示部分使用 T6963C 控制的 12864 图形点阵液晶模块 （2）一般情况下显示部门、姓名与工号 （3）但接收到上位机（PC）发过来的指令后，进入评价窗口，显示四种评 价状态 （4）可以使用不同的按键进行评价选择 （5）评价信息要及时的反馈给上位机（PC） 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 （6）上位机程序不作要求 第二章 硬件设计 3 第二章第二章 硬件设计硬件设计 2.1 信息交换模块（ATmega16 内部 USART） 2.1.1 USART 概述 通用同步和异步串行接收器和转发器（USART）是一个高度灵活的串行通 讯设备，

8、它的主要功能如下： （1）全双工操作（独立的串行接收和发送寄存器） （2）异步或同步操作 （3）主机或从机提供时钟的同步操作 （4）高精度的波特率发生器 （5）支持 5、6、7、8 或 9 个数据位和 1 个或 2 个停止位 （6）硬件支持的奇偶校验操作 （7）数据过速检测 （8）帧错误检测 （9）噪声滤波，包括错误的起始位检测，以及数字低通滤波器 （10）三个独立的中断：发送结束中断, 发送数据寄存器空中断，以及接 收结束中断 （11）多处理器通讯模式 （12）倍速异步通讯模式 图 2-1 为 USART 的简化框图。CPU 可以访问的 I/O 寄存器和 I/O 引脚以粗 体表示。从图 2-

9、1 可以看出： （1）虚线框将 USART 分为了三个主要部分：时钟发生器，发送器和接收器。 （2）控制寄存器由三个单元共享。 （3）时钟发生器包含同步逻辑，通过它将波特率发生器及为从机同步操作 所使用的外部输入时钟同步起来。XCK（发送器时钟）引脚只用于同步传输 模式。 （4）发送器包括一个写缓冲器，串行移位寄存器，奇偶发生器以及处理不 同的帧格式所需的控制逻辑。写缓冲器可以保持连续发送数据而不会在数据 帧之间引入延迟。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 （5）接收器具有时钟和数据恢复单元，所以它是 USART 模块中最复杂的。 恢复单元用于异步数据的接收。除了恢复单元，接收器还包括奇偶

10、校验，控 制逻辑，移位寄存器和一个两级接收缓冲器 UDR。接收器支持与发送器相同 的帧格式，而且可以检测帧错误，数据过速和奇偶校验错误。 图 2-1 USART 简化框图 2.1.2 时钟产生器 时钟产生逻辑为发送器和接收器产生基础时钟。USART 支持 4 种模式的时 钟：正常的异步模式、倍速的异步模式、主机同步模式以及从机同步模式。 （1）USART 控制位 UMSEL 和状态寄存器 C（UCSRC）用于选择异步模式和同 步模式。 （2）倍速模式（只适用于异步模式）受控于 UCSRA 寄存器的 U2X。 （3）使用同步模式（UMSEL=1）时，XCK 的数据方向寄存器（DDR_XCK）决

11、定时钟源是由内部产生（主机模式）还是由外部生产（从机模式）。仅在同 步模式下 XCK 有效。 波特率发生器内部时钟用于异步模式与同步主机模式。USART 的波特率寄 存器 UBRR 和降序计数器相连接，一起构成可编程的预分频器或波特率发生器。 第二章 硬件设计 5 降序计数器对系统时钟计数，当其计数到零或 UBRRL 寄存器被写时，会自 动装入 UBRR 寄存器的值。当计数到零时产生一个时钟，该时钟作为波特率发 生器的输出时钟，输出时钟的频率。 oscf UBRR+1 发生器对波特率发生器的输出时钟进行 2、8 或 16 的分频，具体情况取决 于工作模式。 波特率发生器的输出被直接用于接收器与

12、数据恢复单元。数据恢复单元使 用了一个有 2、8 或 16 个状态的状态机，具体状态数由 UMSEL、U2X 与 DDR_XCK 位设定的工作模式决定。 表 2.1 给出了计算波特率以及计算每一种使用内部时钟源工作模式的 UBRR 值的公式。 表 2.1 波特率计算公式 使用模式使用模式波特率的计算公式波特率的计算公式UBRR 值的计算公式值的计算公式 异步正常模式（异步正常模式（U2X=0） fosc BAUD= 16(UBRR+1) fosc UBRR=-1 16BAUD 异步倍速模式（异步倍速模式（U2X=1） fosc BAUD= 8(UBRR+1) fosc UBRR=-1 8BAU

13、D 同步主机模式同步主机模式 fosc BAUD= 2(UBRR+1) fosc UBRR=-1 2BAUD 2.1.3 帧格式 串行数据帧由数据字加上同步位(开始位与停止位)以及用于纠错的奇偶校验 位构成。USART 接受以下 30 种组合的数据帧格式： （1）1 个起始位 （2）5、6、7、8 或 9 个数据位 （3）无校验位、奇校验或偶校验位 （4）1 或 2 个停止位 数据帧以起始位开始；紧接着是数据字的最低位，数据字最多可以有 9 个 数据位，以数据的最高位结束；如果使能了校验位，校验位将紧接着数据位； 最后是结束位。 当一个完整的数据帧传输后，可以立即传输下一个新的数据帧，或使传输

14、 线处于空闲状态。图 2-2 所示为可能的数据帧结构组合。括号中的位是可选的。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 图 2-2 帧格式 St起始位，总是为低电平 （n）数据位（08） P校验位，可以为奇校验或偶校验 Sp停止位，总是为高电平 IDLE通讯线上没有数据传输（RxD 或 TxD），线路空闲时必须为高电 平 数据帧的结构由 UCSRB 和 UCSRC 寄存器中的 UCSZ2：0、UPM1：0、USBS 设定。接收与发送使用相同的设置。设置的任何 改变都可能破坏正在进行的数据传送与接收。 （1）USART 的字长位 UCSZ2：0 确定了数据帧的数据位数 （2）校验模式位 UPM1：

15、0 用于使能与决定校验的类型 （3）USBS 位设置帧有一位或两位结束位 2.1.4 USART 初始化 进行通信之前首先要对 USART 进行初始化。初始化过程通常包括波特率的 设定，帧结构的设定，以及根据需要使能接收器或发送器。对于中断驱动的 USART 操作，在初始化时首先要清零全局中断标志位（全局中断被屏蔽） 。 重新改变 USART 的设置应该在没有数据传输的情况下进行。TXC 标志位 可以用来检验一个数据帧的发送是否已经完成，RXC 标志位可以用来检验接收 缓冲器中是否还有数据未读出。在每次发送数据之前（在写发送数据寄存器 UDR 前）TXC 标志位必须清零。 2.1.5 数据发送

16、USART 发送器 置位 UCSRB 寄存器的发送允许位 TXEN 将使能 USART 的数据发送。 使能后 TXD 引脚的通用 I/O 功能即被 USART 功能所取代，成为发送器的 串行输出引脚。发送数据之前要设置好波特率、工作模式与帧结构。如果使用 同步发送模式，施加于 XCK 引脚上的时钟信号即为数据发送的时钟。 （1）发送 5 到 8 位的数据 第二章 硬件设计 7 将需要发送的数据加载到发送缓存器将启动数据发送。加载过程即为 CPU 对 UDR 寄存器的写操作。当移位寄存器可以发送新一帧数据时，缓冲的数据将 转移到移位寄存器。当移位寄存器处于空闲状态（没有正在进行的数据传输） ，

17、或前一帧数据的最后一个停止位传送结束，它将加载新的数据。一旦移位寄存 器加载了新的数据，就会按照设定的波特率完成数据的发送。写入 UDR 相应置 的 高几位将被忽略。 （2）发送 9 位的数据位 如果发送 9 位数据的数据帧（UCSZ=7） ，应先将数据的第 9 位写入寄存器 UCSRB 的 TXB8，然后再将低 8 位数据写入发送数据寄存器 UDR。 （3）传送标志位与中断 USART 发送器有两个标志位：USART 数据寄存器空标志 UDRE 及传输结 束标志 TXC，两个标志位都可以产生中断。 数据寄存器空 UDRE 标志位表示发送缓冲器是否可以接受一个新的数据。 该位在发送缓冲器空时被

18、置“1” ；当发送缓冲器包含需要发送的数据时清零。 为与将来的器件兼容，写 UCSRA 寄存器时该位要写“0” 。 当 UCSRB 寄存器中的数据寄存器空中断使能位 UDRIE 为“1” 时，只要 UDRE 被置位（且全局中断使能） ，就将产生 USART 数据寄存器空中断请求。 对寄存器 UDR 执行写操作将清零 UDRE。当采用中断方式的传输数据时，在数 据寄存器空中断服务程序中必须写一个新的数据到 UDR 以清零 UDRE；或者是 禁止数据寄存器空中断。否则一旦该中断程序结束，一个新的中断将再次产生。 当整个数据帧移出发送移位寄存器，同时发送缓冲器中又没有新的数据时， 发送结束标志 TX

19、C 置位。TXC 在传送结束中断执行时自动清零，也可在该位写 “1”来清零。 当 UCSRB 上的发送结束中断使能位 TXCIE 与全局中断使能位均被置为 “1”时，随着 TXC 标志位的置位，USART 发送结束中断将被执行。一旦进入 中断服务程序，TXC 标志位即被自动清零，中断处理程序不必执行 TXC 清零操 作。 （4）禁止发送器 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 TXEN 清零后，只有等到所有的数据发送完成后发送器才能够真正禁止，即 发送移位寄存器与发送缓冲寄存器中没有要传送的数据。 发送器禁止后，TXD 引脚恢复其通用 I/O 功能。 2.1.6 数据接收USART 接收器 置

20、位 UCSRB 寄存器的接收允许位（RXEN）即可启动 USART 接收器。接 收器使能后 RXD 的普通引脚功能被 USART 功能所取代，成为接收器的串行输 入口。进行数据接收之前首先要设置好波特率、操作模式及帧格式。如果使用 同步操作，XCK 引脚上的时钟被用为传输时钟。 （1）接收 5 到 8 个数据位的数据 一旦接收器检测到一个有效的起始位，便开始接收数据。起始位后的每一 位数据都将以所设定的波特率或 XCK 时钟进行接收，直到收到一帧数据的第一 个停止位。接收到的数据 被送入接收移位寄存器。第二个停止位会被接收器忽略。接收到第一个停 止位后，接收移位寄存器就包含了一个完整的数据帧。

21、这时移位寄存器中的内 容将被转移到接收缓冲器中。通过读取 UDR 就可以获得接收缓冲器的内容的。 （2）接收 9 个数据位的数据 如果设定了 9 位数据的数据帧（UCSZ=7） ，在从 UDR 读取低 8 位之前必须 首先读取寄存器 UCSRB 的 RXB8 以获得第 9 位数据。这个规则同样适用于状态 标志位 FE、DOR 及 UPE。状态通过读取 UCSRA 获得，数据通过 UDR 获得。 读取 UDR 存储单元会改变接收缓冲器 FIFO 的状态，进而改变同样存储在 FIFO 中的 TXB8、FE、DOR 及 UPE 位。 （3）接收结束标志及中断 USART 接收器有一个标志用来指明接收

22、器的状态。 接收结束标志（RXC）用来说明接收缓冲器中是否有未读出的数据。当接 收缓冲器中有未读出的数据时，此位为 1，当接收缓冲器空时为 0（即不包含未 读出的数据） 。如果接收器被禁止（RXEN=0） ，接收缓冲器会被刷新，从而使 RXC 清零。 置位 UCSRB 的接收结束中断使能位（RXCIE）后，只要 RXC 标志置位 （且全局中断只能）就会产生 USART 接收结束中断。使用中断方式进行数据接 收时，数据接收结束中断服务程序程序必须从 UDR 读取数据以清 RXC 标志， 否则只要中断处理程序一结束，一个新的中断就会产生 （4）接收器错误标志 第二章 硬件设计 9 USART 接收

23、器有三个错误标志：帧错误（FE） 、数据溢出（DOR）及奇偶 校验错（UPE） 。它们都位于寄存器 UCSRA。错误标志与数据帧一起保存在接 收缓冲器中。由于读取 UDR 会改变缓冲器，UCSRA 的内容必须在读接收缓冲 器（UDR）之前读入。错误标志的另一个同一性是它们都不能通过软件写操作 来修改。但是为了保证与将来产品的兼容性，对执行写操作是必须对这些错误 标志所在的位置写“0” 。所有的错误标志都不能产生中断。 2.1.7 USART 寄存器说明 （1）USARTI/O 数据寄存器UDR 在 5、6、7 比特字长模式下，未使用的高位被发送器忽略，而接收器则将 它们设置为 0。接收缓冲器包

24、括一个两级 FIFO，一旦接收缓冲器被寻址 FIFO 就 会改变它的状态。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 USART 发送数据缓冲寄存器和 USART 接收数据缓冲寄存器共享相同的 I/O 地址，称为 USART 数据寄存器或 UDR。将数据写入 UDR 时实际操作的是发送 数据缓冲器存器（TXB） ，读 UDR 时实际返回的是接收数据缓冲寄存器 （RXB）的内容。 只有当 UCSRA 寄存器的 UDRE 标志置位后才可以对发送缓冲器进行写操 作。如果 UDRE 没有置位，那么写入 UDR 的数据会被 USART 发送器忽略。当 数据写入发送缓冲器后，若移位寄存器为空，发送器将把数据

25、加载到发送移位 寄存器。然后数据串行地从 TxD 引脚输出。 （2）USART 控制和状态寄存器 AUCSRA Bit7Bit7RXCRXC：USARTUSART 接收结束接收结束 接收缓冲器中有未读出的数据时 RXC 置位，否则清零。接收器禁止时，接 收缓冲器被刷新，导致 RXC 清零。RXC 标志可用来产生接收结束中断（见对 RXCIE 位的描述） 。 Bit6Bit6TXCTXC：USARTUSART 发送结束发送结束 发送移位缓冲器中的数据被送出，且当发送缓冲器（UDR）为空时 TXC 置 位。执行发送结束中断时 TXC 标志自动清零，也可以通过写 1 进行清除操作。 TXC 标志可用

26、来产生发送结束中断（见对 TXCIE 位的描述） 。 Bit5Bit5UDREUDRE：USARTUSART 数据寄存器空数据寄存器空 UDRE 标志指出发送缓冲器（UDR）是否准备好接收新数据。UDRE 为 1 说明缓冲器为空，已准备好进行数据接收。UDRE 标志可用来产生数据寄存器 空中断（见对 UDRIE 位的描述） 。 复位后 UDRE 置位，表明发送器已经就绪。 Bit4Bit4FEFE：帧错误：帧错误 如果接收缓冲器接收到的下一个字符有帧错误，即接收缓冲器中的下一个 字符的第一个停止位为 0，那么 FE 置位。这一位一直有效直到接收缓冲器 第二章 硬件设计 11 （UDR）被读取。

27、当接收到的停止位为 1 时，FE 标志为 0。对 UCSRA 进行写 入时，这一位要写 0。 Bit3Bit3DORDOR：数据溢出：数据溢出 数据溢出时 DOR 置位。当接收缓冲器满（包含了两个数据） ，接收移位寄 存器又有数据，若此时检测到一个新的起始位，数据溢出就产生了。这一位一 直有效直到接收缓冲器（UDR）被读取。对 UCSRA 进行写入时，这一位要写 0。 Bit2Bit2PEPE：奇偶校验错误：奇偶校验错误 当奇偶校验使能（UPM1=1） ，且接收缓冲器中所接收到的下一个字符有奇 偶校验错误时 UPE 置位。这一位一直有效直到接收缓冲器（UDR）被读取。对 UCSRA 进行写入时

28、，这一位要写 0。 Bit1Bit1U2XU2X：倍速发送：倍速发送 这一位仅对异步操作有影响。使用同步操作时将此位清零。 此位置 1 可将波特率分频因子从 16 降到 8，从而有效的将异步通信模式的 传输速率加倍。 Bit0Bit0MPCMMPCM：多处理器通信模式：多处理器通信模式 设置此位将启动多处理器通信模式。MPCM 置位后，USART 接收器接收到 的那些不包含地址信息的输入帧都将被忽略。发送器不受 MPCM 设置的影响。 （3）USART 控制和状态寄存器 BUCSRB Bit7Bit7RXCIERXCIE：接收结束中断使能：接收结束中断使能 置位后使能 RXC 中断。当 RXC

29、IE 为 1，全局中断标志位 SREG 置位 UCSRA，寄 存器的 RXC 亦为 1 时可以产生 USART 接收结束中断。 Bit6Bit6TXCIETXCIE：发送结束中断使能：发送结束中断使能 置位后使能 TXC 中断。当 TXCIE 为 1，全局中断标志位 SREG 置位， UCSRA 寄存器的 TXC 亦为 1 时可以产生 USART 发送结束中断。 Bit5Bit5UDRIEUDRIE：USARTUSART 数据寄存器空中断使能数据寄存器空中断使能 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 置位后使能 UDRE 中断。当 UDRIE 为 1，全局中断标志位 SREG 置位， UCS

30、RA 寄存器的 UDRE 亦为 1 时可以产生 USART 数据寄存器空中断。 第二章 硬件设计 13 Bit4Bit4RXENRXEN：接收使能：接收使能 置位后将启动 USART 接收器。RxD 引脚的通用端口功能被 USART 功能所 取代。禁止接收器将刷新接收缓冲器，并使 FE、DOR 及 PE 标志无效。 Bit3Bit3TXENTXEN：发送使能：发送使能 置位后将启动将启动 USART 发送器。TxD 引脚的通用端口功能被 USART 功能所取代。 TXEN 清零后，只有等到所有的数据发送完成后发送器才能够真正禁止，即 发送移位寄存器与发送缓冲寄存器中没有要传送的数据。 发送器禁

31、止后，TxD 引脚恢复其通用 I/O 功能。 Bit2Bit2UCSZ2UCSZ2：字符长度：字符长度 UCSZ2 与 UCSRC 寄存器的 UCSZ1：0 结合在一起可以设置数据帧所包含 的数据位数（字符长度） 。 Bit1Bit1RXB8RXB8：接收数据位：接收数据位 8 8 对 9 位串行帧进行操作时，RXB8 是第 9 个数据位。读取 UDR 包含的低位 数据之前首先要读取 RXB8。 Bit0Bit0TXB8TXB8：发送数据位：发送数据位 8 8 对 9 位串行帧进行操作时，TXB8 是第 9 个数据位。写 UDR 之前首先要对 它进行写操作。 （4）USART 控制和状态寄存器

32、 CUCSRC UCSRC 寄存器与 UBRRH 寄存器共用相同的 I/O 地址。 Bit7Bit7URSELURSEL：寄存器选择：寄存器选择 通过该位选择访问 UCSRC 寄存器或 UBRRH 寄存器。当读 UCSRC 时，该 位为 1；当写 UCSRC 时，URSEL 必须为 1。 Bit6Bit6UMSELUMSEL：USARTUSART 模式选择模式选择 通过这一位来选择同步或异步工作模式。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 表 2.2 UMSEL 模式 UMSEL模式模式 0异步操作异步操作 1同步操作同步操作 Bit5Bit5：4 4UPM1UPM1：0 0：奇偶校验模式：

33、奇偶校验模式 这两位设置奇偶校验的模式并使能奇偶校验。如果使能了奇偶校验，那么 在发送数据，发送器都会自动产生并发送奇偶校验位。对每一个接收到的数据， 接收器都会产生一奇偶值，并与 UPM0 所设置的值进行比较。如果不匹配，那 么就将 UCSRA 中的 PE 置位。 表 2.3 UPM 设置 UPM1UPM0奇偶模式奇偶模式 00禁止禁止 01保留保留 10偶校验偶校验 11奇校验奇校验 Bit3Bit3USBSUSBS：停止位选择：停止位选择 通过这一位可以设置停止位的位数。接收器忽略这一位的设置。 表 2.4 USBS 设置 USBS停止位位数停止位位数 01 12 Bit2Bit2：1

34、1UCSZ1UCSZ1：0 0：字符长度：字符长度 UCSZ1：0 与 UCSRB 寄存器的 UCSZ2 结合在一起可以设置数据帧包含的 数据位数（字符长度） 。 Bit0Bit0UCPOLUCPOL：时钟极性：时钟极性 这一位仅用于同步工作模式。使用异步模式时，将这一位清 0，UCPOL 设 置了输出数据的改变和输入数据采样，以及同步时钟 XCK 之间的关系。 第二章 硬件设计 15 表 2.6 UCPOL 设置 UCPO L 发送数据的改变（发送数据的改变（TxD 引脚的输出）引脚的输出） 接收数据的采样（接收数据的采样（RxD 引脚的输入）引脚的输入） 0XCK 上升沿上升沿XCK 下降

35、沿下降沿 1XCK 下降沿下降沿XCK 上升沿上升沿 表 2.5 UCSZ 设置 UCSZ2UCSZ1UCSZ0字符长度字符长度 0005 位位 0016 位位 0107 位位 0118 位位 100保留保留 101保留保留 110保留保留 1119 位位 （5）USART 波特率寄存器波特率寄存器UBRRL 和和 UBRRH UCSRC 寄存器与 UBRRH 寄存器共用相同的 I/O 地址。 Bit15Bit15URSELURSEL：寄存器选择：寄存器选择 通过该位选择访问 UCSRC 寄存器或 UBRRH 寄存器。当读 UBRRH 时，该 位为 0；当写 UBRRH 时，URSEL 为 0

36、。 Bit14Bit14：1212保留位保留位 这些位是为以后的使用而保留的。为了与以后的器件兼容，写 UBRRH 时 将这些位清零。 Bit11Bit11：0 0UBRR11UBRR11：0 0：USARTUSART 波特率寄存器波特率寄存器 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 16 这个 12 位的寄存器包含了 USART 的波特率信息。其中 UBRRH 包含了 USART 波特率高 4 位，UBRRL 包含了低 8 位。波特率的改变将造成正数据 传 第二章 硬件设计 17 输受到破坏。写 UBRRL 将立即更新波特率分频器。 2.2 T6963C 控制 12864 图形点阵液晶模块 （1）

37、概述 T6963C 液晶显示控制器是日本东芝公司的产品，其原理图如图 2-3 所示。 图 2-3 T6963C 原理图 T6963C 的最大特点是具有独特的硬件初始值设置功能，显示驱动所需的参 数（如占空比系数，驱动传输的字节数，行及字符的字体选择等）均由引脚电 平设置。这样，T6963C 的初始化在上电平时就已经基本设置完成，软件操作的 主要精力就可以全部用于显示画面的设计上。 内置 T6963C 控制器液晶显示模块的驱动控制系统是由点阵图形式液晶显示 控制器 T6963C 及其周边电路，行驱动器组，列驱动器组以及液晶驱动偏置电路 组成。 （2）接口部 T6963C 与计算机接口部由指令锁存

38、器、数据锁存器、数据缓冲器、状态 寄存器，以及数据控制电路等 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 18 1）T6963C 与计算机的接口部是由指令锁存器、数据锁存器、数据缓冲 器、状态寄存器以及数据控制电路、数据堆栈等组成，它们是用于接收 计算机信息以及向计算机发送信息和显示数据。 2）接口部实现了计算机与 T6963C 的内部寄存器及其所管理的显示存储器 的存取操作，实现了计算机操作时序与 T6963C 内部工作时序的转换。 3）接口部设计了一个数据堆栈，可以用于存取指令的参数。 4）T6963C 接口部对计算机提供了两个复位信号：/RESET 和 /HALT。/RESET 是复位信号，使所有

39、计数器和寄存器清零，且关显示；/HALT 是休眠控制信号，除有/RESET 的功能外，还中止内部时钟振荡器的工作，处于 低功耗的休眠状态。 （3）驱动部 驱动部是 T6963C 控制液晶显示驱动系统的接口 1）驱动部是由液晶显示时序发生器、图形数据锁存器、文本数据锁存器、 显示选择器、串行传输电路以及液晶显示数据输出接口等组成。 2）驱动部在时序发生器的时序控制下，将图形数据锁存器和文本数据锁存 器的内容在显示选择器中合成，然后通过串/并转换器转换成串行格式的数据输 出给液晶显示驱动系统。 3）同时驱动部还向液晶显示驱动系统提供液晶显示驱动所需的工作时序脉 冲序列。 4）T6963C 驱动部的

40、数据输出格式由控制部的工作方式设置端口的/DUAL 和 SDSEL 的电平控制。 （4）控制部 图 2-4 T6963C 引脚图 控制部的十项功能： 1）驱动方式的设置 第二章 硬件设计 19 驱动方式是指 T6963C 向液晶显示驱动系统传输显示数据的格式。 T6963C 可以实现四种数据传输格式，它由引脚/DUAL 和 SDSEL 的电平状 态设置。 当 /DUAL=1 时为单屏结构；当 /DUAL=0 时为双屏结构。 当 SDSEL=1 时为 2 位并行同步传输；当 SDSEL=0 时为 1 位串行传输。 引脚/DUAL 和 SDSEL 设置的电平状态组合确定了驱动部中数据传输的输 出端

41、（HOD、ED、LOD） 。 2）显示窗口长度设置 显示窗口长度是指 T6963C 所要控制的液晶显示器件水平方向最大的像素点 数（256、320、512、640） 。 设置由引脚 MD3 和 MD2 的电平状态组合实现。 3）显示窗口宽度设置 显示窗口宽度是指 T6963C 所要控制的液晶显示器件垂直方向最大的像素点 数（单屏/双屏：16/32128/256） 。 显示窗口宽度的设置将确定了驱动部向液晶显示驱动系统发送的帧信号时 序和占空比系数（16128） 。 该设置由引脚 MDS、MD1 和 MD0 与/DUAL 设置端的组合来实现。 4）显示字符的字体设置 显示字符的字体选择实际上是选

42、择字符间距。 T6963C 可以根据需要通过引脚 FS1 和 FS0 的电平组合来设置字符间距（字 体为：5x8、6x8、7x8、8x8） 。 5）振荡器的晶体振荡器的选择 振荡器时钟与控制器所控制的液晶显示驱动系统的驱动帧频（行数）和数 据传输量（列数）有关。 6）文本属性显示功能 T6963C 不仅具备基本的文本显示功能和图形显示功能，而且还具备文本属 性显示功能，这是 T6963C 独特的功能。 文本属性显示功能是进行双字节数据（字符代码+属性数据）处理。 在这种功能下，将显示存储器区划分为文本代码区和文本属性区。文本代 码区是用于存储作为字符显示的字符代码；文本属性区是用于存储作为相应

43、字 符显示的字符属性，用文本属性区中一字节数据的低四位表示，有 6 种属性。 T6963C 文本属性功能的实现是以牺牲图形显示功能为代价的，所以文本属 性功能不能与图形显示功能共存。 7）显示合成功能 T6963C 可以将文本显示和图形显示通过某种合成逻辑同时在显示屏上显示。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 20 这种合成逻辑有逻辑“与” 、逻辑“或”以及逻辑“异或”等，这是通过显 示选择器实现的。 8） “屏读”或“屏拷贝”功能 T6963C 可以将显示屏上显示内容进行“屏读”或“屏拷贝” 。 9）光标控制功能 T6963C 还具有光标控制器和光标寄存器。它用于在文本显示方式下光标的 显示

44、控制。 10）管理存储器和字符发生器的功能 T6963C 内置有 128 种 5x8 点阵的 ASCII 字符字模库 CGROM，字符代码为 00H7FH。 可在显示存储器区内开辟一个用户自定义字符 8x8 点阵字模库 CGRAM，字 符代码定义在 80HFFH。 T6963C 在使用内部 CGROM 的同时，也支持 CGRAM。 T6963C 可以管理 64K 的显示存储器。它可以把显示存储器分为：文本显示 区、图形显示区、文本属性区或自定义字符库区等。 显示存储器的地址管理电路有：地址指针计数器，图形地址计数器，文本 地址计数器和 CGRAM 偏置地址寄存器。 2.3 串口 2.3.1 概

45、述 串口叫做串行接口，也称串行通信接口，按电气标准及协议来分包括 RS- 232-C、RS-422、RS485、USB 等。RS-232-C、RS-422 与 RS-485 标准只对接口 的电气特性做出规定，不涉及接插件、电缆或协议。USB 是近几年发展起来的 新型接口标准，主要应用于高速数据传输领域。 RS-232-C：也称标准串口，是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在 1970 年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终 端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备 （DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准” 。传

46、 统的 RS-232-C 接口标准有 22 根线，采用标准 25 芯 D 型插头座。后来的 PC 上 使用简化了的 9 芯 D 型插座。现在应用中 25 芯插头座已很少采用。现在的台式 电脑一般有两个串行口：COM1 和 COM2，从设备管理器的端口列表中就可以 看到。硬件表现为计算机后面的 9 针 D 形接口，由于其形状和针脚数量的原因， 其接头又被称为 DB9 接头。其示意图如图 2-5 所示，接头定义如表 2.6 所示。 第二章 硬件设计 21 图 2-5 DB9 接头 表 2.6 DB9 接头定义 序号序号名称名称描述描述 1DCD载波检测载波检测 2RXDReceive Data 接

47、收数据接收数据 3TXDTransmit Data 发送数据发送数据 4DTRData Terminal Ready 数据终端准备数据终端准备 5GNDSystem Ground 接地接地 6DSRData Set Ready 数据准备完成数据准备完成 7RTSRequest to Send 请求发送请求发送 8CTSClear to Send 清除发送清除发送 9RIRing Indicator 振铃提示振铃提示 2.3.2 RS-232-C 串口通信接线方法（三线制） 串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现： 同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连 两个不同串口相连时如表 2.7

48、 所示： 表 2.7 两个不同串口连线表 9 针针9 针针25 针针25 针针9 针针25 针针 233222 322333 557757 串口连接只要记住一个原则：接收数据针脚（或线）与发送数据针脚（或 线）相连，彼些交叉，信号地对应相接。 2.3 硬件图 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 22 图 2-5 硬件图 第二章 硬件设计 23 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 24 第三章第三章 软件设计软件设计 3.1 系统工作流程图 显示部分使用 T6963C 控制的 12864 图形点阵液晶模块，一般情况下显示部 门、姓名与工号，但接收到上位机（PC）发过来的指令后，进入评价窗口，显 示四

49、种评价状态，可以使用不同的按键进行评价选择，评价信息要及时的反馈 给上位机（PC） 。 系统初始化 I/O 口初始化 LCM 初始化 USART 初始化 MCU 中断设置 进入低功耗模式中断服务程序 （USART） 图 3-1 系统工作流程图 第三章 软件设计 25 3.2T6963C 指令写入流程图 双参数入口 判 S1、S0 状态位 参数 D1 写入数据通道 判 S1、S0 状态位 参数 D2 写入数据通道 判 S1、S0 状态位 指令代码写入数据通道 返回 单参数入口 无参数入口 图 3-2 T6963C 的指令写入流程图 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 26 入口 显示地址指针设置 判断状态 S1、S0 写入自动读/写指令代码（BO/H/B1H） 判断状态位 S2、S3 数据读/写操作 写入退出自动读写方式指令 返回 结束？ 3.3 自动读写方式操作流程图 否 是 第三章 软件设计 27 图 3-3 自动读写方式的操作流程图 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 28 第四章 系统仿真 29 第四章第四章 系统仿真系统仿真 4.