課程設計--單片機雙機通信系統(tǒng)

1、<p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　說明：1、學院、專業(yè)、年級均填全稱。</p><p>　　2、本表除簽名外均可采用計算機打印。本表不夠，可另附頁，但應在頁腳添加頁碼。</p><p><b>　　電子綜合實習報告書</b></p><p>　　----單片機

2、雙機通信系統(tǒng)的設計</p><p><b>　　一、引言</b></p><p>　　由于MCS51系列單片機具有性能穩(wěn)定、工作可靠、價格低廉等特點，因此其應用相當廣泛。一個MCS51系列的單片機（如Atmel89c51）內(nèi)部包含有RAM、FLASH ROM、兩個或者三個16位的定時器/計數(shù)器、一個通用異步串行通信控制器（UART）等多種資源。但即便如此，在一些相對復

3、雜的單片機應用系統(tǒng)中，僅僅一個單片機資源還是不夠的，因此而常常需要擴充I/O接口、定時器/計數(shù)器、串行通信接口、RAM、ROM等。采用通用的標準器件進行擴充是通常的做法，但將單片機本身作為一個通用的擴充器件來使用，也不失為一個好的方法。在這種情況下，一個系統(tǒng)中就使用了兩個或兩個以上的單片機，而單片機之間就要通過互連來進行數(shù)據(jù)通信。MCS51系列的單片機（以下簡稱單片機）都帶有串口，利用串口進行互連通信極為方便，其各種連接方式在許多書籍和

4、資料上都有介紹，在此不再重述。但如果系統(tǒng)要求擴充的資源是對外連接的串口，或?qū)ο嗷ブg的數(shù)據(jù)傳送有一定的速度要求，則單片機的串口就不能用作系統(tǒng)內(nèi)兩單片機的通信接口了。所幸的是，單片機的并行端口也能相互連接來進行數(shù)據(jù)通信。根據(jù)單片機端口內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點，這些端口的端口線可以直接相連</p><p><b>　　二、鍵盤設計</b></p><p><b>　　1、

5、硬件接線部分</b></p><p>　　考慮到此次設計要求用到的按鍵數(shù)比較多（0~9，A~F共16個按鍵），為了節(jié)約I/O資源，采用行列式鍵盤，如圖（2）所示</p><p><b>　　圖（2）</b></p><p>　　按鍵編排如圖（3）所示</p><p><b>　　圖（3）</b

6、></p><p>　　2、4×4矩陣鍵盤識別處理</p><p>　　按鍵設置在行列式交點上，行列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。當行線通過上拉電阻接+5伏時，被鉗位在高電平狀態(tài) ，事先認為設定好行線和列線的序號。此處設行號為i，從上到下編為0-3對應于p1.0-p1.3口,列線設為j，從左到右編為0-3對應于p1.4-p1.7口。 每個按鍵有它的行值和列值　，行值和列值的組

7、合就是識別這個按鍵的編碼。事先有數(shù)組存放好對應鍵值的段選碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和CPU通信。每個按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量“0”和“1”，開關(guān)的一端（列線）通過電阻接VCC，而接地是通過程序輸出數(shù)字“0”實現(xiàn)的。鍵盤處理程序的任務是：確定有無鍵按下，判斷哪一個鍵按下，鍵的功能是什么；還要消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。兩個并行口中，一個輸出掃描碼，使按鍵逐行動態(tài)接地，另一個并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號共同形成鍵

8、編碼而識別按鍵，通過軟件查表，查出該鍵的功能。</p><p>　　3、鍵盤識別處理程序</p><p><b>　　鍵盤識別程序如下：</b></p><p>　　void scanf(void) /*鍵盤掃描子程序*/</p><p><b>　　{&l

9、t;/b></p><p>　　uchar i,j,k=0; /*i為行號，j為列號*/</p><p>　　unsigned char num[4][4]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,</p><p>　　0x99,0x92,0x82,0xf8,</p><p>　　

10、0x80,0x90,0x88,0x83, </p><p>　　0xc6,0xa1,0x86,0x84}; </p><p>　　/*采用共陽極輸出*/ </p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　f

11、or(k=0;k<8;k++) /*循環(huán)8次，取得8個鍵盤鍵值*/</p><p>　　{ /*存入TAB[]數(shù)組*/</p><p><b>　　P1=0x0F;</b></p><p>　　delay();

12、 /*軟件延時去抖動*/</p><p>　　if((P1&0x0F)!=0x0F)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　switch(P1) /*確定行號*/</p><p><b>

13、　　{</b></p><p>　　case 0x07: i=3; break;</p><p>　　case 0x0b: i=2; break;</p><p>　　case 0x0d: i=1; break;</p><p>　　case 0x0e: i=0; break;</p><

14、;p>　　default: break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　P1=0xF0; //反轉(zhuǎn)行和列上的電平</p><p>　　if((P1&0xF0)

15、!=0xF0)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　switch(P1) /*確定列號*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0x70: j=3; break;</p><p

16、>　　case 0xb0: j=2; break;</p><p>　　case 0xd0: j=1; break;</p><p>　　case 0xe0: j=0; break;</p><p>　　default: break;</p><p><b>　　}</b></p>

17、<p>　　TAB[k]=num[j][i]; /*P1輸出對應的按鍵值*/</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　三、數(shù)碼管顯示設計

18、</b></p><p>　　1、數(shù)碼管顯示工作原理</p><p>　　七段LED顯示器但是最常用的顯示器件。它是由7個LED二極管組成。</p><p>　　圖（4）七段LED圖</p><p>　　八位LED動態(tài)顯示電路只需要兩個8位I/O口。其中一個控制段選碼，另一個控制位選。要想每位顯示不同的字符，必須利用人的視覺暫留，

19、采用掃描方式。 </p><p>　　數(shù)碼管顯示部分硬件接線如圖（5）所示</p><p><b>　　圖（5）</b></p><p>　　四、單片機的選擇及其連接</p><p>　　1、單片機型號的選擇</p><p>　　單片機選用兩片Atmel公司的常用芯片AT89C51，一片用于接收鍵

20、盤的輸入并做出判斷，一片用于接收數(shù)據(jù)并驅(qū)動8個七段數(shù)碼管實現(xiàn)動態(tài)顯示。AT89C51完全可以滿足功能要求，而且價格便宜，容易獲得。</p><p><b>　　2、協(xié)議設計</b></p><p><b>　　規(guī)定協(xié)議內(nèi)容如下：</b></p><p>　　數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p方均使用2400bps的速率傳送數(shù)據(jù)，使用主從通信方式

21、，主機發(fā)送數(shù)據(jù)，從機接收數(shù)據(jù)，雙方在發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)時使用查詢方式。（此處設計甲機發(fā)送，乙機接收）</p><p>　　雙方開始數(shù)據(jù)傳輸時，甲機先發(fā)送AAH給乙機，當乙機接收到AAH之后，向甲機回答B(yǎng)BH。甲機收到BBH后就把數(shù)碼表TAB[8]中的8個數(shù)據(jù)發(fā)送給乙機，并發(fā)送校驗和。</p><p>　　乙機收到8個數(shù)據(jù)并計算收到的數(shù)據(jù)的校驗和，與甲機發(fā)送過來的校驗和進行比較，若校驗和相同

22、（正確）則發(fā)送00H給甲機；否則發(fā)送FFH（錯誤）甲機，重新接收。乙機接收到8個數(shù)據(jù)后送8個數(shù)碼管動態(tài)顯示。</p><p>　　3、雙機電路如圖所示</p><p><b>　　圖（6）</b></p><p>　　五、總體電路圖及程序設計</p><p>　　#include "reg51.h"&

23、lt;/p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　//時鐘頻率11.0592MHz，每秒鐘921600個時鐘周期，</p><p>　　sfr PSEG = 0x80;</p><p>　　sfr PNUM = 0xA0;</p><p>　　char LEDNow = 0

24、;</p><p>　　bit success = 1;</p><p>　　char keystate;//上一次中斷結(jié)束時鍵盤的狀態(tài)，keystate/4>15表示無鍵按下</p><p>　　//否則，商表示按鍵編號，余數(shù)表示狀態(tài)</p><p>　　//0表示檢測到按下，等待去抖動</p><p>　　/

25、/1表示已經(jīng)響應過事件，等待彈起</p><p>　　//2表示已經(jīng)彈起，等待再次去抖動</p><p><b>　　//3未定義</b></p><p>　　char num[8];</p><p>　　char code numcode[16] = {0xf3, 0x42, 0xe9, 0x6b, 0x5a, 0x3

26、b, 0xbb, 0x62, 0xfb, 0x7b, 0xfa, 0x9b, 0xb1, 0xcb, 0xb9, 0xb8};</p><p>　　sbit ACC0=ACC^0;</p><p>　　sbit ACC1=ACC^1;</p><p>　　sbit ACC2=ACC^2;</p><p>　　sbit ACC3=ACC^3;&

27、lt;/p><p>　　sbit ACC4=ACC^4;</p><p>　　sbit ACC5=ACC^5;</p><p>　　sbit ACC6=ACC^6;</p><p>　　sbit ACC7=ACC^7;</p><p>　　sbit B0=B^0;</p><p>　　sbit B1

28、=B^1;</p><p>　　sbit B2=B^2;</p><p>　　sbit B3=B^3;</p><p>　　sbit B4=B^4;</p><p>　　sbit B5=B^5;</p><p>　　sbit B6=B^6;</p><p>　　sbit B7=B^7;</

29、p><p>　　uchar HammingCode(uchar dat) reentrant</p><p><b>　　{</b></p><p>　　char a[8];</p><p>　　char i, j;</p><p>　　a[3] = dat & 1;</p>&

30、lt;p>　　dat >>= 1;</p><p>　　a[5] = dat & 1;</p><p>　　dat >>= 1;</p><p>　　a[6] = dat & 1;</p><p>　　dat >>= 1;</p><p>　　a[7] = da

31、t & 1;</p><p>　　dat >>= 1;</p><p>　　for(i = 1; i<8; i <<= 1){</p><p><b>　　a[i] = 0;</b></p><p>　　for(j = 1; j<8; ++j)</p><p

32、>　　if(i & j != 0 && i != j)</p><p>　　a[i] ^= a[j];</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　dat = 0;</b></p><p><b>　　a[0] = 0;</b&g

33、t;</p><p>　　for(i = 7; i>0; i-=1){</p><p>　　a[0] ^= a[i];</p><p>　　dat = (dat << 1)+a[i];</p><p><b>　　}</b></p><p>　　dat = (dat <&

34、lt; 1)+a[0];</p><p>　　return dat;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　char HammingDecode(uchar dat)</p><p>　　//返回值>0則表示解碼成功且正確結(jié)果為返回值，否則返回-1</p><p>&l

35、t;b>　　{</b></p><p>　　char i, j;</p><p>　　char a[8];</p><p>　　for(i = 0; i<8; ++i){</p><p>　　a[i] = dat & 1;</p><p>　　dat >>= 1;</p

36、><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i = 1; i<8; ++i)</p><p>　　a[0] &= a[i];</p><p>　　if(a[0] != 0)</p><p>　　return -1;</p><p>　　for(

37、i = 1; i<8; i <<= 1){</p><p>　　for(j = 1; j<8; ++j)</p><p>　　if(i & j != 0 && i != j)</p><p>　　a[i] ^= a[j];</p><p>　　if(a[i] != 0)</p>&

38、lt;p>　　return -1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　return (((a[7]*2+a[6])*2+a[5])*2+a[3]);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void OnDataError()</p>

39、<p><b>　　{</b></p><p><b>　　TB8 = 1;</b></p><p>　　SBUF = 0xff;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Send(char dat) </p><p

40、><b>　　{</b></p><p>　　success = 0;</p><p><b>　　TB8 = 0;</b></p><p>　　SBUF = HammingCode(dat);</p><p><b>　　}</b></p><p&g

41、t;　　void OnRecv(uchar dat, bit ex)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(ex == 0){</p><p>　　dat = HammingDecode(dat);</p><p>　　if(dat != -1){</p><p>　　

42、num[1] = dat;</p><p><b>　　TB8 = 1;</b></p><p><b>　　SBUF = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p

43、>　　OnDataError();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else{</b></p><p>　　if(dat == 0){</p><p>　　success = 1;</p><p><b>　　}else{&

44、lt;/b></p><p>　　Send(num[0]);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void OnKeyPress(char ke

45、y)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　num[0] = key;</p><p>　　Send(key);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void ProgT0() interrupt 1</p><

46、;p><b>　　{</b></p><p>　　char prekey, prestate, row, col, press;</p><p>　　TR0 = 0;//關(guān)閉計時器</p><p>　　PNUM = ~(1 << (LEDNow+6));</p><p>　　PSEG = numcode

47、[num[LEDNow]];</p><p>　　LEDNow = (LEDNow+1)%2;//掃描顯示數(shù)碼管</p><p>　　if(!success)</p><p>　　Send(num[0]);//若未發(fā)送成功則重新發(fā)送一次數(shù)據(jù)</p><p>　　prekey = keystate / 4;</p><p&g

48、t;　　prestate = keystate %4;</p><p>　　if(prekey < 16){</p><p>　　row = prekey % 4;</p><p>　　col = prekey / 4;</p><p>　　P1 = 0xff;</p><p>　　P1 &= ~(1 &

49、lt;< (row));</p><p>　　press = !(P1 & (1 << (4+col)));</p><p>　　switch(prestate){</p><p><b>　　case 0:</b></p><p>　　if(press){</p><p&g

50、t;　　keystate ++;</p><p>　　OnKeyPress(prekey);</p><p><b>　　}else{</b></p><p>　　keystate = 100;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　b

51、reak;</b></p><p><b>　　case 1:</b></p><p>　　if(!press){</p><p>　　keystate ++;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　break;</b

52、></p><p><b>　　case 2:</b></p><p>　　keystate = 100;</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　default:</b></p><p><b>　

53、　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}else{</b></p><p>　　P1 = 0xff;</p><p>　　P1 &= 0x0f;</p><p>　　for(row = 0; row&

54、lt;4; ++row){</p><p>　　if(!(P1 & (1 << row)))</p><p>　　break;//此行有鍵按下</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(row < 4){</p><p>　　P1 = 0xff;&

55、lt;/p><p>　　P1 &= ~(1 << row);</p><p>　　for(col = 0; col<4; ++col){</p><p>　　if(!(P1 & (1 << (col+4))))</p><p>　　break;//此列有鍵按下</p><p>

56、<b>　　}</b></p><p>　　if(col < 4){</p><p>　　keystate = (row+4*col)*4;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b

57、>　　}</b></p><p><b>　　//再次開啟計時器</b></p><p>　　TH0 = 0xf9;//0xED;</p><p>　　TL0 = 0xc0;//0x40;</p><p><b>　　TR0 = 1;</b></p><p>

58、;<b>　　}</b></p><p>　　void ProgS() interrupt 4</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(RI){</b></p><p>　　OnRecv(SBUF, RB8);</p><

59、p><b>　　RI = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><

60、;b>　　char i;</b></p><p>　　TMOD = 0x29;//設置計數(shù)器工作模式</p><p><b>　　EA = 1;</b></p><p>　　ET0 = 1;//開啟中斷</p><p>　　TH0 = 0xf9;//0xED;</p><p>　

61、　TL0 = 0xc0;//0x40;//計數(shù)初值</p><p>　　TR0 = 1;//開啟計數(shù)器</p><p>　　for(i=0; i<2; ++i)</p><p>　　num[i] = 0;//初始數(shù)碼管顯示0000</p><p>　　SCON = 0xd0;//初始化串口</p><p>　　T

62、H1 = 0xFD;</p><p>　　TL1 = 0xFD;</p><p><b>　　TR1 = 1;</b></p><p><b>　　ES = 1;</b></p><p>　　RI = TI = 0; </p><p>　　while(1); </p

63、><p><b>　　}</b></p><p><b>　　六、設計小結(jié)</b></p><p>　　我覺得做電子綜合實習之于單片機課程設計是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過的大學時間里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識，如何去鍛煉我們的實踐能力？如何把我們所學的專業(yè)基礎課理論知識運

64、用到實踐中去呢？我想做類似的課程設計就為我們提供了良好的實踐平臺。</p><p>　　在做本次課程設計的過程中，我感觸最深的當屬查閱大量的設計資料了，無論是課本上的還是網(wǎng)上的都瀏覽了不少相關(guān)的程序，從中也借鑒了別人的思想，開闊了自己的思路。做電子綜合課程設計，對設計者的軟硬件的理解和掌握的要求都比較高。在設計程序之前，設計者必學對所用單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機內(nèi)有哪些資源；要有一個清晰的思路

65、和一個完整的的軟件流程圖；在設計程序時，不能妄想一次就將整個程序設計好，反復修改、不斷改進是程序設計的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能，而應該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便；在設計課程過程中遇到問題是很正常德，但我們應該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題。</p><p>　　回顧這一周以來自己從接到題目到編寫出程序、畫

66、出電路原理圖，自己真的收獲不少。無論是軟件的使用還是對單片機內(nèi)部資源的了解，自己的認識都加深了很多。</p><p>　　另外，這次課程設計讓我感到了團隊合作的重要性。在團隊中，我們互幫互助，對整個課程設計來說，這是至關(guān)重要的，缺少每一個人都會對我們的設計產(chǎn)生影響。還有要感謝指導老師在我們遇到困難時，給予我們的建議與鼓勵！</p><p><b>　　七、參考文獻</b&g

67、t;</p><p>　　1，單片機接口技術(shù)（C51版） 張道德編著 水利水電出版社</p><p>　　2.單片微型計算機原理及接口技術(shù) 楊光友 朱宏輝主編 水利水電出版社</p><p>　　3.51單片機C語言應用程序設計實例精講 戴佳 戴衛(wèi)恒編著

68、 電子工業(yè)出版社</p><p>　　4.單片機語言C51典型應用設計 劉文濤編著 人民郵電出版社</p><p>　　5.μVision2單片機應用程序開發(fā)指南 尹勇 李宇編著 科學出版社</p><p>　　6.單片機控制實習與專題制作 蔡朝洋編

69、著 北京航天航空大學出版社</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　1、元件清單</b></p><p><b>　　2、原理圖</b></p><p><b>　　3、布線圖</b></p&g