單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告--雙機(jī)串行通訊

1、<p><b>　　單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p><b>　　雙機(jī)串行通訊</b></p><p><b>　　學(xué) 院：</b></p><p><b>　　專 業(yè)：</b></p><p><b>　　學(xué)

2、 號(hào)：</b></p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　組 員：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　2013年11月20號(hào)</p><p><

3、b>　　目錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………………………………3 </p><p>　　英文摘要…………………………………………………………………………………4</p><p>　　一 總體設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………5</p><p>　

4、　1 設(shè)計(jì)要求……………………………………………………………………………5</p><p>　　2 設(shè)計(jì)方案……………………………………………………………………………5</p><p>　　二 硬件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………5</p><p>　　1 51單片機(jī)串行通信功能…………………………………………………………

5、…5</p><p>　　2 MAX232芯片…………………………………………………………………………7</p><p>　　3 整體電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………………8</p><p>　　三 軟件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………9</p><p>　　1 串行通信軟件實(shí)

6、現(xiàn)……………………………………………………………………9</p><p>　　2 程序流程圖……………………………………………………………………………9</p><p>　　四 聯(lián)合調(diào)試……………………………………………………………………………12</p><p>　　五 設(shè)計(jì)小節(jié)……………………………………………………………………………12</p>

7、;<p>　　六 附錄 ………………………………………………………………………………13</p><p>　　1 主機(jī)發(fā)送程序………………………………………………………………………13</p><p>　　2 從機(jī)接受程序………………………………………………………………………14</p><p>　　3 系統(tǒng)電路圖………………………………………

8、…………………………………17 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　串行通信是單片機(jī)的一個(gè)重要應(yīng)用。本次課程設(shè)計(jì)就是要利用單片機(jī)來(lái)完成一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雙片單片機(jī)串行通信。通信的結(jié)果實(shí)用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，數(shù)碼管采用查表方式顯示。兩個(gè)單片機(jī)之間采用RS232進(jìn)行雙機(jī)通信。在通信過(guò)程中，使用通信協(xié)議進(jìn)行通信。</p><p>

9、　　關(guān)鍵詞：51單片機(jī)，串行通信，接口</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Serial communication is an important application of single chip. This course is designed to using single chip computer to comple

10、te a system, the realization biplate microcontroller serial communication. Communication results and practical to display, digital digital tube pipe, adopting look-up table display. Two microcontroller between adopt RS23

11、2 for dual-computer communications. In communication process, USES communication protocol to communicate. </p><p>　　Key words: 51 SCM, serial communication, interface </p><p><b>　　一、總體設(shè)計(jì)&l

12、t;/b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　兩片單片機(jī)之間進(jìn)行串行通信，發(fā)送端將0~F循環(huán)發(fā)送到接收端，并在接收端顯示。</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)方案：</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)，對(duì)于兩片89C51，采用RS232進(jìn)行雙機(jī)通信。發(fā)

13、送方的數(shù)據(jù)由串行口TXD段輸出，經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平輸出，經(jīng)過(guò)傳輸線將信號(hào)傳送到接收端。接收方也使用MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后，信號(hào)到達(dá)接收方串行口的接收端。接受方接收后，在數(shù)碼管上顯示接收的信息。為提高抗干擾能力，還可以在輸入輸出端加光耦合進(jìn)行光電隔離。</p><p>　　軟件部分，通過(guò)通信協(xié)議進(jìn)行發(fā)送接收，主機(jī)先送E1H給從機(jī)，當(dāng)從機(jī)接收到E1H后，向主機(jī)回答E2

14、H。主機(jī)收到E2H后就把數(shù)碼表30H-3FH內(nèi)容中的16個(gè)數(shù)據(jù)送給從機(jī)，并發(fā)送檢驗(yàn)和。從機(jī)收到16個(gè)數(shù)據(jù)并計(jì)算接收到數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)和，與主機(jī)發(fā)送來(lái)的檢驗(yàn)和進(jìn)行比較，若檢驗(yàn)和相同則發(fā)送00H給主機(jī)；否則發(fā)送FFH給主機(jī)，重新接受。從機(jī)收到16個(gè)正確數(shù)據(jù)后送到一個(gè)數(shù)碼管顯示。</p><p><b>　　二、硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.51單片機(jī)串行通信功能&l

15、t;/p><p>　　圖1.AT89C51</p><p>　　計(jì)算機(jī)與外界的信息交換稱為通信，常用的通信方式有兩種：并行通信和串行通信。51</p><p>　　單片機(jī)用4個(gè)接口與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入與數(shù)據(jù)輸出就是并行通信，并行通信的特點(diǎn)是傳輸信號(hào)的速度快，但所用的信號(hào)線較多，成本高，傳輸?shù)木嚯x較近。串行通信的特點(diǎn)是只用兩條信號(hào)線（一條信號(hào)線，再加一條地線作為信號(hào)回路）即

16、可完成通信，成本低，傳輸?shù)木嚯x較遠(yuǎn)。</p><p>　　51單片機(jī)的串行接口是一個(gè)全雙工的接口，它可以作為UART（通用異步接受和發(fā)送器）用，也可以作為同步移位寄存器用。51單片機(jī)串行接口的結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　（1）數(shù)據(jù)緩沖器（SBUF）</p><p>　　接受或發(fā)送的數(shù)據(jù)都要先送到SBUF緩存。有兩個(gè)，一個(gè)緩存，另一個(gè)接受，用同一直接地址99H,發(fā)

17、送時(shí)用指令將數(shù)據(jù)送到SBUF即可啟動(dòng)發(fā)送；接收時(shí)用指令將SBUF中接收到的數(shù)據(jù)取出。</p><p>　?。?）串行控制寄存器（PCON）</p><p>　　SCON用于串行通信方式的選擇，收發(fā)控制及狀態(tài)指示，各位含義如下：</p><p>　　SM0,SM1:串行接口工作方式選擇位，這兩位組合成00，01，10，11對(duì)應(yīng)于工作方式0、1、2、3。串行接口工作方式

18、特點(diǎn)見下表</p><p>　　SM2：多機(jī)通信控制位。</p><p>　　REN：接收允許控制位。軟件置1允許接收；軟件置0禁止接收。</p><p>　　TB8：方式2或3時(shí)，TB8為要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，根據(jù)需要由軟件置1或清0。</p><p>　　RB9：在方式2或3時(shí)，RB8位接收到的第9位數(shù)據(jù)，實(shí)際為主機(jī)發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)TB8，

19、使從機(jī)根據(jù)這一位來(lái)判斷主機(jī)發(fā)送的時(shí)呼叫地址還是要傳送的數(shù)據(jù)。</p><p>　　TI：發(fā)送中斷標(biāo)志。發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后由硬件自動(dòng)置位，并申請(qǐng)中斷。必須要軟件清零后才能繼續(xù)發(fā)送。</p><p>　　RI：接收中斷標(biāo)志。接收完一幀數(shù)據(jù)后由硬件自動(dòng)置位，并申請(qǐng)中斷。必須要軟件清零后才能繼續(xù)接收。</p><p>　?。?）輸入移位寄存器</p><p

20、>　　接收的數(shù)據(jù)先串行進(jìn)入輸入移位寄存器，8位數(shù)據(jù)全移入后，再并行送入接收SBUF中。</p><p><b>　　（4）波特率發(fā)生器</b></p><p>　　波特率發(fā)生器用來(lái)控制串行通信的數(shù)據(jù)傳輸速率的，51系列單片機(jī)用定時(shí)器T1作為波特率發(fā)生器，T1設(shè)置在定時(shí)方式。波特率時(shí)用來(lái)表示串行通信數(shù)據(jù)傳輸快慢程度的物理量，定義為每秒鐘傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)。</p

21、><p>　?。?）電源控制寄存器PCON</p><p>　　其最高位為SMOD。</p><p><b>　?。?）波特率計(jì)算</b></p><p>　　當(dāng)定時(shí)器T1工作在定時(shí)方式的時(shí)候，定時(shí)器T1溢出率=（T1計(jì)數(shù)率）/（產(chǎn)生溢出所需機(jī)器周期）。由于是定時(shí)方式，T1計(jì)數(shù)率= fORC/12。產(chǎn)生溢出所需機(jī)器周期數(shù)=模

22、M-計(jì)數(shù)初值X。</p><p>　　2.MAX232芯片</p><p>　　用8051串行接口通信，如果兩臺(tái)8051單片機(jī)之間的距離很近（不超過(guò)1.5m），可以采用直接將兩臺(tái)8051單片機(jī)的串行接口直接相連，利用其自身的TTL電平（0-5V）直接傳輸數(shù)據(jù)信息。如果傳輸距離較遠(yuǎn)（超過(guò)1.5m），由于傳輸線的阻抗與分布電容，會(huì)產(chǎn)生電平損耗和波形畸變，以至于檢測(cè)不出數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)出錯(cuò)。此時(shí)可利用

23、 RS232標(biāo)準(zhǔn)總線接口，將單片機(jī)輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232標(biāo)準(zhǔn)電平（邏輯1為-15—-5V；邏輯0為+5-—+15V）。用RS232可將傳輸距離提高到15m，如果想遠(yuǎn)距離傳輸，可以采用RS422或者RS485。</p><p>　　電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232是美信公司（MAXIM）生產(chǎn)，專用于進(jìn)行將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平的芯片，MAX232內(nèi)部有泵電源，能將+5V電源電壓在芯片內(nèi)提高到RS232電平

24、所需的+10V或者-10V電平。</p><p>　　圖2.電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232</p><p><b>　　3.整體電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　最終設(shè)計(jì)電路如下圖3所示，發(fā)送方的數(shù)據(jù)由串行口TXD段輸出，經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平輸出，經(jīng)過(guò)傳輸線將信號(hào)傳送到接收端。接收方也使用MAX232芯片進(jìn)

25、行電平轉(zhuǎn)換后，信號(hào)到達(dá)接收方串行口的接收端。接受方接收后，通過(guò)P0口在數(shù)碼管上顯示接收的信息。</p><p><b>　　圖3.串行通信電路</b></p><p><b>　　三、軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　通過(guò)通信協(xié)議進(jìn)行發(fā)送接收，主機(jī)先送E1H給從機(jī)，當(dāng)從機(jī)接收到E1H后，向主機(jī)回答E2H。主機(jī)收到E2H

26、后就把數(shù)碼表30H-3FH內(nèi)容中的16個(gè)數(shù)據(jù)送給從機(jī)，并發(fā)送檢驗(yàn)和。從機(jī)收到16個(gè)數(shù)據(jù)并計(jì)算接收到數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)和，與主機(jī)發(fā)送來(lái)的檢驗(yàn)和進(jìn)行比較，若檢驗(yàn)和相同則發(fā)送00H給主機(jī)；否則發(fā)送FFH給主機(jī)，重新接受。從機(jī)收到16個(gè)正確數(shù)據(jù)后送到一個(gè)數(shù)碼管顯示。</p><p>　　1.串行通信軟件實(shí)現(xiàn)</p><p>　?。?）串行口工作于方式1；用定時(shí)器1產(chǎn)生2400bit/s的波特率，工作于方式

27、2。</p><p>　?。?）功能:將本機(jī)ROM中數(shù)碼表30H-3FH內(nèi)容發(fā)送到從機(jī),并保存在從機(jī)內(nèi)部ROM中，從機(jī)收到這16個(gè)數(shù)據(jù)后送到一個(gè)數(shù)碼管循環(huán)顯示。</p><p>　?。?）通信協(xié)議:主機(jī)首先發(fā)送連絡(luò)信號(hào)(E1H),從機(jī)接收到之后返回一個(gè)連絡(luò)信號(hào)(E2H)表示從機(jī)已準(zhǔn)備好接收。</p><p>　　（4）通信過(guò)程使用校驗(yàn)和。</p>&l

28、t;p>　?。?）從機(jī)接收到全部數(shù)據(jù)后進(jìn)行校驗(yàn)和計(jì)算，若數(shù)據(jù)沒(méi)有錯(cuò)誤，則返回00H，否則返回FFH。</p><p>　?。?）主機(jī)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)后，等待從機(jī)返回?cái)?shù)據(jù)；若為00H，則繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)，若為FFH，則重新發(fā)送數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　2.程序流程圖</b></p><p>　?。?）發(fā)送端程序流程圖</p&g

29、t;<p><b>　　接收方程序流程圖</b></p><p><b>　　聯(lián)合調(diào)試</b></p><p>　　在protues上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。首先使用Keil將編寫完成的程序編譯生成HEX文件，將HEX文件燒錄到兩片單片機(jī)中，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示，可以看到，接收端已將接受到的數(shù)據(jù)完整的顯示了出來(lái)。</p>

30、<p><b>　　圖4.仿真圖</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)為期兩周的準(zhǔn)備與努力，終于順利的完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。雖然在這段時(shí)間里每天都那么繁忙，但是在這忙碌的過(guò)程中卻得到了許多的收獲。</p><p>　　經(jīng)過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，認(rèn)識(shí)了自己的不足之處，通過(guò)不斷的查閱

31、資料，加深了對(duì)單片機(jī)的語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，了解了單片機(jī)串行通信的基本知識(shí)，對(duì)于以后的學(xué)習(xí)和工作都有很大的益處。</p><p>　　在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們也遇到了一些困難，比如開始的時(shí)候，由于發(fā)送端和接收端的通信協(xié)議沒(méi)有做好，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能正確的傳輸，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，對(duì)于通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)有了深刻的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，鍛煉了自己獨(dú)立思考的能力與團(tuán)隊(duì)合作的精神。</p&

32、gt;<p><b>　　六、 附錄</b></p><p><b>　　主機(jī)發(fā)送程序</b></p><p>　　本程序收發(fā)數(shù)據(jù)采用查詢方式</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJMP START</p><p>　　O

33、RG 0030H</p><p>　　START:MOV 30H,#0C0H ;傳送的16個(gè)數(shù)據(jù)(0～F)</p><p>　　MOV 31H,#0F9H</p><p>　　MOV 32H,#0A4H</p><p>　　MOV 33H,#0B0H</p><p>　　MOV 34H,#9

34、9H</p><p>　　MOV 35H,#92H</p><p>　　MOV 36H,#82H</p><p>　　MOV 37H,#0F8H</p><p>　　MOV 38H,#80H</p><p>　　MOV 39H,#90H</p><p>　　MOV 3AH

35、,#88H</p><p>　　MOV 3BH,#83H</p><p>　　MOV 3CH,#0C6H</p><p>　　MOV 3DH,#0A1H</p><p>　　MOV 3EH,#086H</p><p>　　MOV 3FH,#08EH</p><p>　　MOV

36、 TMOD,#20H ; 定時(shí)器1置為方式2</p><p>　　MOV TH1,#0F4H ; 裝載定時(shí)器初值，波特率2400</p><p>　　MOV TL1,#0F4H </p><p>　　CLR EA </p><p>　　SETB TR1 ; 啟動(dòng)定時(shí)器

37、</p><p>　　MOV PCON,#00H </p><p>　　MOV SCON,#50H ; 設(shè)定串口方式1，且準(zhǔn)備接收應(yīng)答信號(hào)</p><p>　　LOOP1:MOV SBUF,#0E1H ; 發(fā)聯(lián)絡(luò)信號(hào)</p><p>　　JNB TI,$ ; 等待一幀發(fā)送完畢</p

38、><p>　　CLR TI ; 允許再發(fā)送</p><p>　　JNB RI,$ ; 等待2號(hào)機(jī)的應(yīng)答信號(hào)</p><p>　　CLR RI ; 允許再接收</p><p>　　MOV A,SBUF ; 2號(hào)機(jī)應(yīng)答后，瀆至A</p>

39、;<p>　　XRL A,#0E2H ; 判斷2號(hào)機(jī)是否準(zhǔn)備完畢</p><p>　　JNZ LOOP1 ; 2號(hào)機(jī)未準(zhǔn)備好，繼續(xù)聯(lián)絡(luò)</p><p>　　LOOP2:MOV R0,#30H ; 2號(hào)機(jī)準(zhǔn)備好，設(shè)數(shù)據(jù)塊指針初值</p><p>　　MOV R7,#10H ; 設(shè)定數(shù)

40、據(jù)塊長(zhǎng)度初值</p><p>　　MOV R6,#00H ; 清校驗(yàn)和單元</p><p>　　LOOP3:MOV SBUF,@R0 ; 發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)</p><p>　　MOV A,R6 </p><p>　　ADD A,@R0 ; 求校驗(yàn)和</p><

41、;p>　　MOV R6,A ; 保存校驗(yàn)和</p><p>　　INC R0</p><p>　　JNB TI,$</p><p>　　CLR TI</p><p>　　DJNZ R7,LOOP3 ; 整個(gè)數(shù)據(jù)塊是否發(fā)送完畢</p><p>　　MOV

42、 SBUF,R6 ; 發(fā)送校驗(yàn)和</p><p>　　JNB TI,$</p><p>　　CLR TI</p><p>　　JNB RI,$； 等待2號(hào)機(jī)的應(yīng)答信號(hào)</p><p>　　CLR RI</p><p>　　MOV A,SBUF；

43、 2號(hào)機(jī)應(yīng)答，讀至A</p><p>　　JNZ LOOP2； 2號(hào)機(jī)應(yīng)答”錯(cuò)誤“，轉(zhuǎn)重新發(fā)送</p><p>　　RET； 2號(hào)機(jī)應(yīng)答”正確“，返回 </p><p><b>　　從機(jī)接收程序</b></p><p>　　本程序

44、收發(fā)數(shù)據(jù)采用查詢方式</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJMP START</p><p>　　ORG 0030H</p><p>　　START:MOV TMOD,#20H ;定時(shí)器1置為方式2</p><p>　　MOV TH1,#0F4H ;裝載定時(shí)器初值，波特率

45、2400</p><p>　　MOV TL1,#0F4H </p><p>　　CLR EA </p><p>　　SETB TR1 ;啟動(dòng)定時(shí)器</p><p>　　MOV PCON,#00H </p><p>　　MOV SCON,#50H ;設(shè)定串口方式1，

46、且準(zhǔn)備接收</p><p>　　LOOP1:JNB RI,$ ;等待1號(hào)機(jī)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)</p><p><b>　　CLR RI</b></p><p>　　MOV A,SBUF ;收到1號(hào)機(jī)信號(hào)</p><p>　　XRL A,#0E1H ;判是否為1號(hào)機(jī)聯(lián)絡(luò)信號(hào)</p

47、><p>　　JNZ LOOP1 ;不是一號(hào)機(jī)聯(lián)絡(luò)信號(hào)，再等待</p><p>　　MOV SBUF,#0E2H ;是1號(hào)機(jī)聯(lián)絡(luò)信號(hào)，發(fā)應(yīng)答信號(hào)</p><p>　　JNB TI,$</p><p><b>　　CLR TI</b></p><p>　　MOV R0

48、,#30H ;設(shè)定數(shù)據(jù)快地址指針初值</p><p>　　MOV R7,#10H ;設(shè)定數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度初值</p><p>　　MOV R6,#00H ;清校驗(yàn)和單元</p><p>　　LOOP2:JNB RI,$</p><p><b>　　CLR RI</b></p>&

49、lt;p>　　MOV A,SBUF</p><p>　　MOV @R0,A ;接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　ADD A,R6 ;求校驗(yàn)和</p><p>　　MOV R6,A</p><p>　

50、　DJNZ R7,LOOP2 ;判斷數(shù)據(jù)塊是否接收完畢</p><p>　　JNB RI,$ ;完畢，接收1號(hào)機(jī)發(fā)來(lái)的校驗(yàn)和</p><p><b>　　CLR RI</b></p><p>　　MOV A,SBUF</p><p>　　XRL A,R6 ;比較校驗(yàn)和</

51、p><p>　　JZ END1 ;校驗(yàn)和相等，跳至發(fā)正確標(biāo)志</p><p>　　MOV SBUF,#0FFH ;校驗(yàn)和不相等，發(fā)錯(cuò)誤標(biāo)志</p><p>　　JNB TI,$ ;轉(zhuǎn)重新接收</p><p><b>　　CLR TI</b></p><p>　　SJMP LO

52、OP2</p><p>　　END1: MOV SBUF,#00H</p><p>　　JS1: MOV R0,#30H ;顯示接到的數(shù)據(jù)</p><p>　　JS3: MOV A,@R0</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　ACALL DELAY

53、</p><p><b>　　INC R0</b></p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><p>　　CJNE A,#40H,JS2</p><p><b>　　AJMP JS1</b></p><p>　　JS2: AJMP

54、JS3</p><p>　　DELAY: MOV R4,#04H</p><p>　　D1: MOV R7,#0FFH</p><p>　　D2: MOV R6,#0FFH</p><p><b>　　DJNZ R6,$</b></p><p>　　DJNZ R7,D2</p>