双机串行通信单片机单片机课程设计说明书.doc

双机串行通信串行通信是单片机的一个重要应用。本次课程设计就是要利用单片机来完成一个系统，实现双片单片机串行通信。通信的结果实用数码管进行显示，数码管采用查表方式显示。两个单片机之间采用RS232进行双机通信。在通信过程中，使用通信协议进行通信。关键词：51单片机，串行通信，接口AbstractSerial communication is an important application of single chip. This course is designed to using single chip computer to complete 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 RS232 for dual-computer communications. In communication process, USES communication protocol to communicate. Key words: 51 SCM, serial communication, interface 目录第1章 准备工作11.1设计目的11.2设计要求11.3设计方案1第2章 设计步骤及原理22.1 硬件设计22.1.1 51单片机串行通信功能22.1.2 MAX232芯片42.1.3 整体电路设计42.2软件设计62.2.1串行通信软件实现62.2.2 程序流程图72.3联合调试9第3章 设计总结及心得10第4章 附录114.1 主机发送程序114.2 从机接收程序124.3 系统电路图14参考文献16致 谢17第1章 准备工作1.1设计目的（1）训练学生正确的应用单片机，培养解决工业控制、工业检测等领域具体问题的初步能力。（2）让学生通过所做课题，熟悉单片微机应用系统开发、研制的过程、软硬件设计的方法、工作内容、工作步骤。（3）进行基本技能训练，是理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。1.2设计要求设计之前应对各芯片的引脚及原理进行预习，了解其基本的使用方法并初步制定设计方案，方案应实现两片单片机之间进行串行通信，发送端将0f循环发送到接收端，并在接收端显示。1.3设计方案本次设计，对于两片89C51，采用RS232进行双机通信。发送方的数据由串行口TXD段输出，经过电平转换芯片MAX232将TTL电平转换为RS232电平输出，经过传输线将信号传送到接收端。接收方也使用MAX232芯片进行电平转换后，信号到达接收方串行口的接收端。接受方接收后，在数码管上显示接收的信息。为提高抗干扰能力，还可以在输入输出端加光耦合进行光电隔离。软件部分，通过通信协议进行发送接收，主机先送AAH给从机，当从机接收到AAH后，向主机回答BBH。主机收到BBH后就把数码表TAB16中的10个数据送给从机，并发送检验和。从机收到16个数据并计算接收到数据的检验和，与主机发送来的检验和进行比较，若检验和相同则发送00H给主机；否则发送FFH给主机，重新接受。从机收到16个正确数据后送到一个数码管显示。第2章 设计步骤及原理2.1 硬件设计2.1.1 51单片机串行通信功能图1.AT89C51计算机与外界的信息交换称为通信，常用的通信方式有两种：并行通信和串行通信。51单片机用4个接口与外界进行数据输入与数据输出就是并行通信，并行通信的特点是传输信号的速度快，但所用的信号线较多，成本高，传输的距离较近。串行通信的特点是只用两条信号线（一条信号线，再加一条地线作为信号回路）即可完成通信，成本低，传输的距离较远。51单片机的串行接口是一个全双工的接口，它可以作为UART（通用异步接受和发送器）用，也可以作为同步移位寄存器用。51单片机串行接口的结构如下：（1）数据缓冲器（SBUF）接受或发送的数据都要先送到SBUF缓存。有两个，一个缓存，另一个接受，用同一直接地址99H,发送时用指令将数据送到SBUF即可启动发送；接收时用指令将SBUF中接收到的数据取出。（2）串行控制寄存器（PCON）SCON用于串行通信方式的选择，收发控制及状态指示，各位含义如下：SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0,SM1:串行接口工作方式选择位，这两位组合成00，01，10，11对应于工作方式0、1、2、3。串行接口工作方式特点见下表SM0SM1工作方式功能波特率 0008位同步移位寄存器（用于I/O扩展）fORC/1201110位异步串行通信（UART）可变（T1溢出率*2SMOD/32）10211位异步串行通信（UART）fORC/64或fORC/3211311位异步串行通信（UART）可变（T1溢出率*2SMOD/32）SM2：多机通信控制位。REN：接收允许控制位。软件置1允许接收；软件置0禁止接收。TB8：方式2或3时，TB8为要发送的第9位数据，根据需要由软件置1或清0。RB9：在方式2或3时，RB8位接收到的第9位数据，实际为主机发送的第9位数据TB8，使从机根据这一位来判断主机发送的时呼叫地址还是要传送的数据。TI：发送中断标志。发送完一帧数据后由硬件自动置位，并申请中断。必须要软件清零后才能继续发送。RI：接收中断标志。接收完一帧数据后由硬件自动置位，并申请中断。必须要软件清零后才能继续接收。（3）输入移位寄存器接收的数据先串行进入输入移位寄存器，8位数据全移入后，再并行送入接收SBUF中。（4）波特率发生器波特率发生器用来控制串行通信的数据传输速率的，51系列单片机用定时器T1作为波特率发生器，T1设置在定时方式。波特率时用来表示串行通信数据传输快慢程度的物理量，定义为每秒钟传送的数据位数。（5）电源控制寄存器PCON其最高位为SMOD。（6）波特率计算当定时器T1工作在定时方式的时候，定时器T1溢出率=（T1计数率）/（产生溢出所需机器周期）。由于是定时方式，T1计数率= fORC/12。产生溢出所需机器周期数=模M-计数初值X。2.1.2 MAX232芯片用8051串行接口通信，如果两台8051单片机之间的距离很近（不超过1.5m），可以采用直接将两台8051单片机的串行接口直接相连，利用其自身的TTL电平（0-5V）直接传输数据信息。如果传输距离较远（超过1.5m），由于传输线的阻抗与分布电容，会产生电平损耗和波形畸变，以至于检测不出数据或数据出错。此时可利用 RS232标准总线接口，将单片机输出的TTL电平转换为RS232标准电平（逻辑1为-15-5V；逻辑0为+5-+15V）。用RS232可将传输距离提高到15m，如果想远距离传输，可以采用RS422或者RS485。电平转换芯片MAX232是美信公司（MAXIM）生产，专用于进行将TTL电平转换为RS232电平的芯片，MAX232内部有泵电源，能将+5V电源电压在芯片内提高到RS232电平所需的+10V或者-10V电平。图2.电平转换芯片MAX2322.1.3 整体电路设计最终设计电路如下图3所示，发送方的数据由串行口TXD段输出，经过电平转换芯片MAX232将TTL电平转换为RS232电平输出，经过传输线将信号传送到接收端。接收方也使用MAX232芯片进行电平转换后，信号到达接收方串行口的接收端。接受方接收后，通过P1口在数码管上显示接收的信息。图3.串行通信电路2.2软件设计通过通信协议进行发送接收，主机先送AAH给从机，当从机接收到AAH后，向主机回答BBH。主机收到BBH后就把数码表TAB16中的10个数据送给从机，并发送检验和。从机收到16个数据并计算接收到数据的检验和，与主机发送来的检验和进行比较，若检验和相同则发送00H给主机；否则发送FFH给主机，重新接受。从机收到16个正确数据后送到一个数码管显示。 2.2.1串行通信软件实现（1）串行口工作于方式1；用定时器1产生9600bit/s的波特率，工作于方式2。（2）功能:将本机ROM中数码表TAB16中的16个数发送到从机,并保存在从机内部ROM中，从机收到这16个数据后送到一个数码管循环显示。（3）通信协议:主机首先发送连络信号(AAH),从机接收到之后返回一个连络信号(BBH)表示从机已准备好接收。（4）通信过程使用第九位发送奇偶校验位。（5）从机接收到一个数据后，立即进行奇偶校验，若数据没有错误，则返回00H，否则返回FFH。（6）主机发送一个数据后，等待从机返回数据；若为00H，则继续发送下一个数据，若为FFH，则重新发送数据。2.2.2 程序流程图（1）发送端程序流程图主程序开始从机是否回答BBH？程序初始化主机发送AAHN主机发送数据，检验和输出完成？N清除标志位 （2）接收方程序流程图主程序开始检验和相等？程序初始化接收数据，计算检验和N发送00H至主机接收完成？N清除标志位发送FFH，重新接收显示2.3联合调试在protues上进行仿真实验。首先使用KeilC将编写完成的程序编译生成HEX文件，将HEX文件烧录到两片单片机中，进行仿真实验，结果如下图所示，可以看到，接收端已将接受到的数据完整的显示了出来。图4.仿真图第3章 设计总结及心得经过繁忙而又紧张的课程设计，终于顺利的完成了设计任务。虽然在这段时间里每天都那么繁忙，但是在这忙碌的过程中却得到了许多的收获。经过课程设计，在查阅资料的过程中，学习了基于单片机的C语言程序设计，了解了单片机串行通信的基本知识，对于以后的学习和工作都有很大的益处。在学习的过程中，也遇到了一些困难，比如开始的时候，由于发送端和接收端的通信协议没有做好，导致数据不能正确的传输，在解决问题的过程中，对于通信协议的实现有了深刻的认识。通过这次课程设计，锻炼了自己独立思考的能力。第4章 附录4.1 主机发送程序#include <reg51.h>#define uchar unsigned char void init();void send();ucharTAB16 = 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;uchar i,sum;int j;main() init(); send(); void init(void) EA=1; ES=1; TMOD=0x20; TH1=0xfd; TL1=0xfd; PCON=0x00; SCON=0x50; TR1=1; void send(void)do SBUF=0xaa; while(!TI); TI=0; while(!RI); RI=0; while(SBUF0xbb)!=0);do sum=0; for(i=0;i<=15;i+) SBUF=TABi; sum+=TABi;while(!TI);TI=0;SBUF=sum;while(!TI);TI=0;while(!RI);RI=0;while(SBUF!=0);4.2 从机接收程序#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid delay(int );void receive(void) ;void init(void);uchar i,sum;int j;ucharTAB16 = 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;void main() init(); receive(); void init(void) EA=1; ES=1; TMOD=0x20; TH1=0xfd; TL1=0xfd; PCON=0x00; SCON=0x50; TR1=1; void delay(int x)int i,j;for(i=0;i<x;i+)for(j=1;j<=150;j+ );void receive(void) uchar TABS16; do while(!RI);RI=0; while(SBUF0xaa)!=0); SBUF=0xbb; while(!TI);TI=0; while(1) sum=0; for(i=0;i<=15;i+) while(!RI);RI=0; TABSi=SBUF; sum+=TABSi; while(!RI);RI=0; if(SBUFsum)=0) SBUF=0x00; while(!TI); TI=0; break; else SBUF=0xff; while(!TI); TI=0; while(1) for(i=0;i<=15;i+) P1=TABSi; delay(500);4.3 系统电路图参考文献（1）单片机课程设计指导杨居义著，清华大学出版社，2009年9月（2）单片机原理及应用林立等著，电子工业出版社，2009年7月致 谢首先感谢指导老师，在我的学习过程中他们给了我很大的帮助，帮助我理解不懂的地方，帮助我纠正了很多无法解决的错误，使我最终能够完成这个课程设计。在此对给予我帮助的老师表示深深地感谢！我想说的是，在指导老师和同学们的帮助下我学到了很多东西，也发现了自己的很多不足之处，促使我在以后的学习中更加努力的学习。我们回顾这过去的一周时，我们会发现自己收获了很多，也成长了很多，懂得了如何去学习以前未曾学过的新思维新方法，懂得了如何去多方位地查找资料，完善和创新一些旧的思维方式，相信这次课程设计的体验将成为今后我们更多更广学习中的奠基石。课程设计的过程，是学习的过程，也是锻炼的过程，这将是人生中一笔宝贵的财富，使我受用不尽的同时，我一定将之好好珍惜。再次感谢所有给过我帮助的人，特别是在我身边默默关心我、帮助我的同学和老师。