基于单片机和Labview的“电子邮差”系统

    1．概述

    随着网络的发展，为方便人们实时接收电子邮件，本文介绍了一个基于单片机和Labview的“电子邮差”系统，其中PC机程序使用Labview编写，通过单片机与以太网控制器ENC28J60连接实现网络通信功能，并将接收到的邮件通过LED显示。为简化系统设计，本系统采取直接发送16×16LED点阵数据的方法，此方法可以去除单片机汉字点阵库的设计，大大简化设计，降低成本。

    2．硬件结构

    电子邮差的硬件结构图如上图所示。单片机采用ATMEL公司推出的AT89C51ED2，内部带有64K字节FLASH、2K字节RAM、2K字节EEPROM，支持在线编程，6个8位通用I/O口，硬件看门狗定时器，串行外围设备接口(SPI)可工作于主机，从机模式，9个中断源，4级中断优先级，3个16位定时计数器。

    ENC28J60是MICroChip推出的一款仅有的28引脚的新型独立以太网控制器，有利于创建占位小、成本低、精简的嵌入式网络系统。ENC28J60以太网控制器采用业界标准的SPI串行接口，只需4条连线即可与主控单片机连接，其内置lOMbps以太网物理层器件(PHY)及媒体访问控制器(MAC)，可按业界标准的以太网协议可靠地收发信息包数据。ENC28J60具有可编程过滤功能，特殊的过滤器，包括Microchip的可编程模式匹配过滤器；可自动评价、接收或拒收MagiCPACket，单播(Unicast)、多播(Multicast)或广播(Broadcast)信息包，减轻主控单片机的处理负荷：内置可编程8KB双端口SRAM缓冲器，可以实现灵活可靠的数据管理机制。

    2.1AT89C51ED2与ENC2&J60的连接

    ENC28J60工作电压为3.3V，易于集成到5v的系统中。SPI的CS、SCK和SI输入以及RESET引脚都可以承受5V的电压：另一方面，如果主控制器运行在5v电压下，当SPI和中断输入由ENC28J60上的3.3VCMOS输出驱动时，很可能不符合规范要求，则需要一个单向电平转换器。本系统采用一廉价的74HCT08(四与门)提供必要的电平转换。转换电路如下图所示，单片机工作于主机模式，ENC28J60工作于从机模式。

    2.2LED显示模块

    LED显示屏电路如上图所示，采用行扫描方式。其中，P4口控制扫描行数，P2口控制列寄存器选通，PO口发送LED点阵数据，每个字的点阵数据占32个字节。单片机首先选中第1行，然后选中第1片74LS244；接着通过PO口写入第1个字的点阵数据中的第1个字节，然后选中第2片74LS244；然后通过PO口写入第1个字的点阵数据中的第17个字节，接着选中第3片74LS244；再通过PO口写入第2个字中的第1个字节，接着依次写入，直到第16个字的点阵数据中的第17个字节；然后选中第2行，依次扫描。

    3．软件设计

    单片机首先对SPI进行初始化，然后通过SPI对以太网控制器ENC28J60进行初始化，初始化完成后等待中断。当ENC28J60接收到邮件后，向单片机发送中断请求，单片机响应中断后通过SPI接收数据，成功接收数据后，发送反馈信息“OK”字符，接着通过LED显示屏显示邮件，先显示前16个字，再显示后16个字。此外，本系统还可完成ARP应答和PINg命令应答。

    3.1主程序设计

    ①单片机SPI控制寄存器

    SPCONSPCON各位定义如下表所示，设置SPCON=010101108，即同步时钟选择FLCKPERIPH/8、使能串口、使能，选择主模式，空闲状态为低电平，上升沿移入数据。

    ②ENC28J60以太网控制寄存器1(ECONl)

    ECON1寄存器用于控制ENC28J60的主要功能，各位定义如上表所示。ECON1中包含接收使能、发送请求、DMA控制和存储区选择位。设置ECONl=OOOO0110B，通过当前过滤器的数据包写入接收缓冲器，访问Bank2中的寄存器。

    还需设置以太网中断允许寄存器EIE、MAC控制寄存器MACONi、MAC控制寄存器MACON2和MAC地址，详细设置方法可参考本系统单片机源程序和ENC28J60数据手册

③主程序流程图主程序流程图如下图所示。

    3.2中断服务程序设计中断服务程序流程图如下图所示。

    3.3PC机程序设计PC机程序采用Labview编写，Labview(LaboratoryVirtu-时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图。Labview内置了便于应用的TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。本系统采用Labview的UDP控件实现UDP协议，方便快捷。

    ①PC机程序界面

    PC机程序界面如上图所示，在目的地址框内输入邮件目的地址例如“202.96.170.165”，选择目的端口号8001和接收反馈信息端口号8002，然后输入邮件内容，点击运行按钮发送邮件。当单片机收到邮件后，则反馈“OK”信息，代表邮件已被单片机成功接收。

    ②PC机流程图

    PC机流程图如下图所示。

    图7中上半部分为发送程序，下半部分为接收程序。发送程序中将汉字转换成16x16的点阵数据采用了DLL技术，将转换程序做成DLL，然后在Labview中调用即可。

    4．总结

    本系统利用以太网控制器ENC28J60配置单片机网络系统，结构简单，设计方便；同是利用LED显示屏显示邮件，方案简单，价格便宜，具有极强的实用价值。