单片机通信技术应用实例——基于STC15W系列单片机.pdf

智能制造与工业自动化技术丛书 模具设计师成才系列 高等职业教育规划教材微电子技术专业系列 单片机通信技术应用实例 基于 STC15W 系列单片机 王 静 主编 周长锁 王 旭 编著 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 内 容 简 介 本书通过实例展现单片机多种通信模式的实现方法，以单片机的串口和 SPI 接口为主线，详细讲解STC15W 系列单片机在串口通信和网络通信中的应用，以及在蓝牙、WiFi、GPRS 等通信技术中的应用。参考本书的实例，能比较容易地入手单片机通信类产品的设计和开发。本书由工控开发人员编写，每章的实例都有详细的电路原理图和 C 程序源代码，实例来源于实际应用项目和技术储备测试，其中与上位机通信的实例提供了 VB6 程序源代码，与手机通信的实例提供了Android 程序源代码，使读者能系统理解单片机的通信过程。本书适合具有一定单片机技术基础的电子爱好者和电子产品开发人员阅读参考。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 单片机通信技术应用实例：基于 STC15W 系列单片机/周长锁，王旭编著.北京：电子工业出版社，2018.6 ISBN 978-7-121-34343-8.单 .周 王 .单片微型计算机 .TP368.1 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2018）第 115591 号 策划编辑：陈韦凯 责任编辑：康 霞 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：14 字数：358 千字 版 次：2018 年 6 月第 1 版 印 次：2018 年 6 月第 1 次印刷 印 数：2 000 册 定价：65.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888，88258888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。本书咨询联系方式：，（010）88254441。前 言 III 随着信息化的发展和物联网概念的提出，单片机由原来主要解决产品的智能化问题，转变为现在还要解决产品的网络化问题，而要实现网络化，就要根据具体情况采用合适的通信技术。掌握单片机通信技术是电子产品设计开发人员的基本要求，要想设计出好的产品，还需要对应用该产品的行业有较深入的理解，清楚产品的现状与不足、发展趋势和功能需求等信息，通过行业的专业知识与单片机技术的结合，才能更好地应用单片机的通信技术。STC15W 系列单片机是抗干扰性能优良的国产单片机，其中 STC15W4K 系列有 4 个串口，适合工控产品使用，尤其适合通信协议转换方面的产品使用。同时，STC15W4K 系列单片机有容量为 4KB 的 RAM，远超同类 8 位单片机几百字节 RAM 的配置，达到了 ARM处理器的水平，能替代 ARM 处理器在网络通信中的应用，性价比高，开发出的产品也具有竞争力。本书共分 9 章，其中第 16 章介绍单片机串口通信编程技巧和串口扩展蓝牙、WiFi、GPRS 通信接口的应用；第 78 章介绍单片机 SPI 接口及其扩展为网络接口和 CAN 接口的应用；第 9 章介绍单片机模拟 I2C 总线的应用。各章节的具体内容安排如下。第 1 章介绍单片机串口通信基本知识和编程技巧。实例内容为简易读卡开锁电路设计，示范了射频读卡模块（RFID 技术）的应用。第 2 章介绍电话线路来电显示识别技术，包括 FSK 和 DTMF 两种来电显示解码电路与单片机的接口技术。实例内容为电话来电显示装置设计，通过该实例学习单片机自编通信协议与上位机的通信数据处理过程，实例提供上位机 VB6 程序源码。第 3 章介绍蓝牙模块的应用。实例内容为手机蓝牙接口示波器设计，通过该实例学习单片机通过蓝牙与手机的通信数据处理过程，实例提供手机 Android 程序源代码。第 4 章介绍单片机串口转 RS485 总线通信的应用。实例内容为 RS485 接口温度传感器设计，讲解了 Modbus-RTU 通信规约的实现方法。第 5 章介绍 GPRS 模块的应用。实例 1 是用单片机控制 GTM900B 收发短信，学习用短信传输数据和实现远程控制。实例 2 是用车辆 GPS 定位及微信远程控制装置设计，讲解如何通过“贝壳物联”实现手机微信对车辆定位信息的读取及对车辆电路的控制。第 6 章介绍 WiFi 模块的应用。实例内容是 WiFi 遥控小车电路设计，实例提供手机Android 程序源码。第 7 章介绍单片机 SPI 接口及其扩展为网络接口和 CAN 接口的应用。实例 1 是基于W5500 的串口服务器设计；实例 2 是 USB 转 CAN 调试工具设计。第 8 章介绍以太网 Modbus-TCP 协议实现方法。实例通过电度表集中抄表装置设计，讲解了电度表 DL/T645 通信协议和一种集中抄表解决方案。第 9 章介绍单片机模拟 I2C 总线和模拟韦根协议的应用，讲解红外温度传感器、实时时 单片机通信技术应用实例基于 STC15W 系列单片机 IV 钟、OLED 显示屏的 I2C 总线通信过程。为方便读者测试学习，本书提供实例 C 程序和上位机、手机上的测试程序下载，读者可以登录 （华信教育资源网）查找本书后免费下载。由于编著者理论知识有限，书中的错误和不妥之处在所难免，殷切期望广大读者给予指正。编著者 目 录 V 第 1 章 STC15W 系列单片机串口通信 （1）1.1 单片机串口相关寄存器的设置 （1）1.1.1 主要串口通信参数 （1）1.1.2 STC15W 系列单片机串口特点 （2）1.1.3 单片机 STC15W201S 串口相关寄存器设置 （3）1.2 串口中断发送与接收的 C 程序 （4）1.2.1 不用串口中断发送字符串的 C 程序 （4）1.2.2 不正确的中断发送字符串 C 程序 （4）1.2.3 正确的串口中断发送与接收 C 程序 （5）1.3 上位机串口调试软件使用 （9）1.3.1 常见 USB 转串口集成电路简介 （9）1.3.2 串口调试软件使用方法 （9）1.4 简易读卡开锁电路设计 （10）1.4.1 两种射频读卡模块测试 （11）1.4.2 简易读卡开锁电路原理图 （12）1.4.3 读卡开锁的 C 程序 （13）第 2 章 电话来电显示装置设计 （17）2.1 来电显示解码集成电路 （17）2.1.1 DTMF 解码集成电路 HM9270D （17）2.1.2 FSK 解码集成电路 HT9032D （18）2.2 电话来电显示装置电路原理 （20）2.2.1 信号隔离 （20）2.2.2 电话线路状态判断 （20）2.2.3 DTMF 解码 （22）2.2.4 FSK 解码 （22）2.2.5 USB 转串口 （23）2.3 串口通信协议设定 （23）2.3.1 通信协议实现功能 （23）2.3.2 电话来电显示装置的 C 程序 （24）2.3.3 上位机 VB 示例程序 （30）单片机通信技术应用实例基于 STC15W 系列单片机 VI 第 3 章 手机蓝牙接口示波器 （39）3.1 单片机串口转蓝牙通信 （39）3.1.1 常用蓝牙模块介绍 （39）3.1.2 蓝牙模块参数设置 （39）3.1.3 蓝牙模块与手机、台式机连接方法 （43）3.2 手机蓝牙接口示波器电路原理 （43）3.2.1 信号采集 （45）3.2.2 数据转发 （45）3.3 手机蓝牙接口示波器软件编程 （45）3.3.1 通信协议 （45）3.3.2 单片机 C 程序 （46）3.3.3 手机 Android 程序 （51）第 4 章 RS485 接口温度传感器 （60）4.1 温度传感器电路原理 （60）4.1.1 常用数字测温元件 （60）4.1.2 电路原理说明 （61）4.2 单片机串口转 RS485 （63）4.2.1 RS485 总线通信特点及现场敷设注意事项 （63）4.2.2 RS485 集成电路与单片机接口 （63）4.3 单片机实现 Modbus 协议 （65）4.3.1 Modbus/RTU 协议格式 （65）4.3.2 CRC 校验 （66）4.4 温度传感器源代码及说明 （66）4.4.1 温度传感器 C 程序 （66）4.4.2 C 程序中关键点说明 （74）4.4.3 用 Modbus 协议软件测试温度传感器 （76）4.4.4 用触屏连接温度传感器 （78）第 5 章 GPRS 模块远程数据传输 （80）5.1 基于 GTM900B 的短信数据传输 （80）5.1.1 华为 GTM900B 模块硬件接口 （80）5.1.2 常用 AT 指令 （82）5.1.3 用单片机控制 GTM900B 收发短信 （83）5.2 基于 SIM900A 的 GPRS 数据传输 （93）5.2.1 SIM900A 模块硬件接口 （93）5.2.2 贝壳物联通信协议简介 （94）5.2.3 车辆 GPS 定位及微信远程控制装置设计 （96）目 录 VII 第 6 章 WiFi 模块遥控与远程控制应用 （109）6.1 WiFi 模块 ESP8266 简介 （109）6.1.1 ESP8266 硬件接口 （109）6.1.2 ESP8266 常用 AT 指令集 （110）6.1.3 ESP8266 模块和 Android 手机通信测试 （111）6.2 WiFi 模块 USR-C210 简介 （114）6.2.1 USR-C210 模块硬件接口 （114）6.2.2 USR-C210 模块参数设置 （114）6.2.3 USR-C210 模块通信测试 （116）6.3 WiFi 遥控小车电路设计 （117）6.3.1 WiFi 遥控小车电路原理 （117）6.3.2 WiFi 遥控小车的 C 程序 （118）6.3.3 WiFi 遥控小车的 Android 程序 （124）第 7 章 STC15W 单片机 SPI 通信 （129）7.1 SPI 通信应用（129）7.1.1 与 SPI 功能有关的寄存器设置 （129）7.1.2 SPI 发送数据测试 （130）7.1.3 SPI 接口 LED 驱动器 MC14489 （132）7.2 SPI 接口转以太网接口芯片 W5500 的应用 （136）7.2.1 W5500 简介 （136）7.2.2 基于 W5500 的串口服务器设计 （139）7.3 SPI 接口转 CAN 总线应用 （160）7.3.1 CAN 总线简介 （160）7.3.2 CAN 控制器 MCP2515 （161）7.3.3 USB 转 CAN 调试工具设计 （164）第 8 章 电度表集中抄表装置设计 （181）8.1 电度表集中抄表装置电路原理 （181）8.2 电度表 DL/T645 通信规约实现方法 （183）8.2.1 DL/T645 通信规约简介 （183）8.2.2 单片机与电度表通信的 C 程序说明 （186）8.3 以太网 Modbus/TCP 协议实现方法 （189）8.3.1 以太网控制器 ENC28J60 数据传输 （189）8.3.2 TCP/IP 软件协议栈 （191）8.3.3 Modbus/TCP 协议 （193）8.3.4 电度表集中抄表装置测试 （195）单片机通信技术应用实例基于 STC15W 系列单片机 VIII 第 9 章 单片机模拟其他通信接口 （197）9.1 单片机模拟 I2C 总线 （197）9.1.1 I2C 总线简介 （197）9.1.2 单片机模拟 I2C 总线的 C 程序 （198）9.2 几种 I2C 接口器件的通信测试 （201）9.2.1 红外温度传感器 MLX90614（201）9.2.2 实时时钟 DS3231 （203）9.2.3 OLED 显