雙機(jī)串行通信設(shè)計(jì)

1、成績：課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 書所屬課程名稱 單片機(jī)原理與接口技術(shù) 題 目 雙機(jī)串行通信 分 院 機(jī)電學(xué)院 專 業(yè)、班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 b0902 學(xué) 號(hào) 0612090218 學(xué) 生 姓 名 愛誰誰 指 導(dǎo) 教 師 周春明 2012年7月13日目 錄1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書12 總體設(shè)計(jì)23 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)34 程序設(shè)計(jì)65 程序調(diào)試及結(jié)果分析116 總結(jié)137 參考文獻(xiàn)14遼東學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 單片機(jī)原理與接口技術(shù)遼東學(xué)院一 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書課程設(shè)計(jì)題目： 雙機(jī)串行通信 課程設(shè)計(jì)時(shí)間：自 2012 年7月2日起至 2012 年 7月 13日。課程設(shè)計(jì)要求： 1.通過本次課題

2、設(shè)計(jì)，應(yīng)用單片機(jī)原理及其接口技術(shù)等所學(xué)相關(guān)知識(shí)及查閱資料，完成簡易雙機(jī)串行通信設(shè)計(jì)，以達(dá)到理論與實(shí)踐更好的結(jié)合、進(jìn)一步提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和設(shè)計(jì)的能力的目的。2.兩片單片機(jī)之間進(jìn)行串行通信，發(fā)送端將0f循環(huán)發(fā)送到接收端，并在接收端顯示。接收完成后，led燈亮。 學(xué)生簽名：史強(qiáng) 2012 年7月 13日課程設(shè)計(jì)評(píng)閱意見項(xiàng)目課程設(shè)計(jì)態(tài)度評(píng)價(jià)10%出勤情況評(píng)價(jià)10%任務(wù)難度、量評(píng)價(jià)10%創(chuàng)新性評(píng)價(jià)10%綜合設(shè)計(jì)能力評(píng)價(jià)20%報(bào)告書寫規(guī)范評(píng)價(jià)20%答辯20%成績綜合評(píng)定等級(jí)評(píng)閱教師： 2012年 月 日二 總體設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)目的 通過本次課題設(shè)計(jì)，應(yīng)用單片機(jī)原理及其接口技術(shù)等所學(xué)相關(guān)知識(shí)及查閱資料，

3、完成簡易雙機(jī)串行通信設(shè)計(jì)，以達(dá)到理論與實(shí)踐更好的結(jié)合、進(jìn)一步提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和設(shè)計(jì)的能力的目的。通過本次設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，可以使我在基本思路和基本方法上對(duì)基于mcs-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一個(gè)比較感性的認(rèn)識(shí)，并具備一定程度的設(shè)計(jì)能力。2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)兩片單片機(jī)之間進(jìn)行串行通信，發(fā)送端將0f循環(huán)發(fā)送到接收端，完成后在接收端的led 燈亮。2.3 設(shè)計(jì)方法本次設(shè)計(jì)，對(duì)于兩片89c51，采用rs232進(jìn)行雙機(jī)通信。發(fā)送方的數(shù)據(jù)由串行口txd段輸出。接受方接收后，燈亮。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。軟件部分，通過通信協(xié)議進(jìn)行發(fā)送接收，主機(jī)先送aah給從機(jī)，當(dāng)從機(jī)接收到a

4、ah后，向主機(jī)回答bbh。主機(jī)收到bbh后就把數(shù)碼表tab16中的10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。三 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1基本功能：利用89c51完成兩片單片機(jī)之間進(jìn)行串行通信。3.2可選器件：51系列單片機(jī)、電容、led燈 本設(shè)計(jì)是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，選擇合適的編程語言是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，常用的是匯編語言和c語言。c語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高，但語言簡潔，使用方便，

5、靈活，運(yùn)算豐富，表達(dá)化類型多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句。本著學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的精神，我們采用匯編語言編寫了程序。3.1 51單片機(jī)串行通信功能圖1.at89c51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）即可完成通信，成本低，傳輸?shù)木嚯x較遠(yuǎn)。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

6、寄存器用。51單片機(jī)串行接口的結(jié)構(gòu)如下：（1）數(shù)據(jù)緩沖器（sbuf）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)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。（2）串行控制寄存器（pcon）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：sm0sm1sm2rentb8rb8tirism0,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。串行接口工作方式特點(diǎn)見下表sm0sm1工作方式功能波特率 0008位同步移位寄存器（用于i/o擴(kuò)展）forc

7、/1201110位異步串行通信（uart）可變（t1溢出率*2smod/32）10211位異步串行通信（uart）forc/64或forc/3211311位異步串行通信（uart）可變（t1溢出率*2smod/32）sm2：多機(jī)通信控制位。ren：接收允許控制位。軟件置1允許接收；軟件置0禁止接收。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。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，使從機(jī)根據(jù)這一位來判斷主機(jī)發(fā)送的時(shí)呼叫地址還是要傳送的數(shù)據(jù)。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

8、后才能繼續(xù)發(fā)送。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。（3）輸入移位寄存器接收的數(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。（4）波特率發(fā)生器波特率發(fā)生器用來控制串行通信的數(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)。（5）電源控制寄存器pcon其最高位為smod。（6）波特率計(jì)算當(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

9、= forc/12。產(chǎn)生溢出所需機(jī)器周期數(shù)=模m-計(jì)數(shù)初值x。3.2 整體電路設(shè)計(jì)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)過電平轉(zhuǎn)換芯片max232將ttl電平轉(zhuǎn)換為rs232電平輸出，經(jīng)過傳輸線將信號(hào)傳送到接收端。圖2.整體電路四 程序設(shè)計(jì)通過通信協(xié)議進(jìn)行發(fā)送接收，主機(jī)先送aah給從機(jī)，當(dāng)從機(jī)接收到aah后，向主機(jī)回答bbh。主機(jī)收到bbh后就把數(shù)碼表tab16中的10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

10、管顯示。4.1 串行通信軟件實(shí)現(xiàn)（1）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2。（2）功能:將本機(jī)rom中數(shù)碼表tab16中的16個(gè)數(shù)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。（3）通信協(xié)議:主機(jī)首先發(fā)送連絡(luò)信號(hào)(aah),從機(jī)接收到之后返回一個(gè)連絡(luò)信號(hào)(bbh)表示從機(jī)已準(zhǔn)備好接收。（4）通信過程使用第九位發(fā)送奇偶校驗(yàn)位。（5）從機(jī)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)后，立即進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，若數(shù)據(jù)沒有錯(cuò)誤，則返回00h，否則返回ffh。（6）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)。

11、4.2 程序流程圖（1）發(fā)送端程序流程圖主程序開始從機(jī)是否回答bbh？程序初始化主機(jī)發(fā)送aahn主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)和輸出完成？n清除標(biāo)志位（2） 接收方程序流程圖主程序開始檢驗(yàn)和相等？程序初始化接收數(shù)據(jù)，計(jì)算檢驗(yàn)和n發(fā)送00h至主機(jī)接收完成？n清除標(biāo)志位發(fā)送ffh，重新接收顯示4.3：源程序匯編語言程序：發(fā)送程序清單如下： start：clr ea mov tmod，#20h ；定時(shí)器1置為方式2 mov th1，#0f4h ；裝載定時(shí)器初值，波特率2400 mov tl1，#0f4h mov pcon，#00h setb tr1 ；啟動(dòng)定時(shí)器 mov scon，#50h ；設(shè)定串口方式1，且

12、準(zhǔn)備接收應(yīng)答信號(hào) loop1：mov sbuf，#0aah ；發(fā)聯(lián)絡(luò)信號(hào) jnb ti，$ ；等待一幀發(fā)送完畢 clr ti ；允許再發(fā)送 jnb ri，$ ；等待2號(hào)機(jī)的應(yīng)答信號(hào) clr ri ；允許再接收 mov a，sbuf ；2號(hào)機(jī)應(yīng)答后，讀至a xrl a，#0bbh ；判斷2號(hào)機(jī)是否準(zhǔn)備完畢 jnz loop1 ；2號(hào)機(jī)未準(zhǔn)備好，繼續(xù)聯(lián)絡(luò) loop2：mov r0，#40h ；2號(hào)機(jī)準(zhǔn)備好，設(shè)定數(shù)據(jù)塊地址指針初值 mov r7，#10h ；設(shè)定數(shù)據(jù)塊長度初值 mov r6，#00h ；清校驗(yàn)和單元 loop3：mov sbuf，r0 ；發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié) mov a，r6 add a

13、，r0 ；求校驗(yàn)和 mov r6，a ；保存校驗(yàn)和 inc r0 jnb ti，$ clr ti djnz r7， loop3 ；整個(gè)數(shù)據(jù)塊是否發(fā)送完畢 mov sbuf，r6 ；發(fā)送校驗(yàn)和 jnb ti，$ clr ti jnb ri，$ ；等待2號(hào)機(jī)的應(yīng)答信號(hào) clr ri mov a，sbuf ；2號(hào)機(jī)應(yīng)答，讀至a jnz loop2 ；2號(hào)機(jī)應(yīng)答“錯(cuò)誤”，轉(zhuǎn)重新發(fā)送 ret ；2號(hào)機(jī)應(yīng)答“正確”，返回接收程序清單如下： start：clr ea clr p1.0mov tmod，#20h mov th1，#0f4h mov tl1，#0f4h mov pcon，#00h setb tr

14、1 mov scon，#50h ；設(shè)定串口方式1，且準(zhǔn)備接收 loop1：jnb ri，$ ；等待1號(hào)機(jī)的聯(lián)絡(luò)信號(hào) clr ri mov a，sbuf ；收到1號(hào)機(jī)信號(hào) xrl a，#0aah ；判是否為1號(hào)機(jī)聯(lián)絡(luò)信號(hào) jnz loop1 ；不是1號(hào)機(jī)聯(lián)絡(luò)信號(hào)，再等待 mov sbuf，#0bbh ；是1號(hào)機(jī)聯(lián)絡(luò)信號(hào)，發(fā)應(yīng)答信號(hào) jnb ti，$ clr ti mov r0，#40h ；設(shè)定數(shù)據(jù)塊地址指針初值 mov r7，#10h ；設(shè)定數(shù)據(jù)塊長度初值 mov r6，#00h ；清校驗(yàn)和單元 loop2：jnb ri，$ clr ri mov a，sbuf mov r0，a ；接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)

15、inc r0 add a，r6 ；求校驗(yàn)和 mov r6，a djnz r7， loop2 ；判數(shù)據(jù)塊是否接收完畢 jnb ri，$ ；完畢，接收1號(hào)機(jī)發(fā)來的校驗(yàn)和 clr ri mov a，sbuf xrl a，r6 ；比較校驗(yàn)和 jz end1 ；校驗(yàn)和相等，跳至發(fā)正確標(biāo)志 mov sbuf，#0ffh ；校驗(yàn)和不相等，發(fā)錯(cuò)誤標(biāo)志 jnb ti，$ ；轉(zhuǎn)重新接收 clr ti end1：setb p1.0mov sbuf，#00h ret五 系統(tǒng)調(diào)試與存在的問題在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文件錄到兩片單片機(jī)中，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)

16、果如下圖所示，可以看到，接收端接收到數(shù)據(jù)。圖4.仿真圖5.1 硬件調(diào)試常見故障：1、邏輯錯(cuò)誤：它是由設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或加工過程中的工藝性錯(cuò)誤所造成的。這類錯(cuò)誤包括錯(cuò)線、開路、短路等。2、元器件失效：有兩方面的原因：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是組裝錯(cuò)誤造成元件失效，如電解電容、集成電路安裝方向錯(cuò)誤等。3、可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會(huì)造成系統(tǒng)時(shí)好時(shí)壞，經(jīng)不起振動(dòng)；走線和布局不合理也會(huì)引起系統(tǒng)可靠性差。4、電源故障：若樣機(jī)由電源故障，則加電后很容易造成器件損壞。電源故障包括電壓值不符合設(shè)計(jì)要求，電源引線和插座不對(duì)，功率不足，負(fù)載能力差等。調(diào)試方法：包括多級(jí)調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。在調(diào)試過程中要針對(duì)可能出現(xiàn)的故障認(rèn)真分析，直至檢查出原因并排除。本次硬件調(diào)試過程中，對(duì)所出現(xiàn)的問題進(jìn)行了認(rèn)真的分析和改正，最后能夠很好的達(dá)到設(shè)計(jì)要求的效果。5.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試一般分為以下四個(gè)階段：1、 編寫程序并查錯(cuò)；2、 在匯編語言的編譯系統(tǒng)中編譯源程序3、 對(duì)程序進(jìn)行編譯連接，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)程序中存在的錯(cuò)誤；4、 改正錯(cuò)誤。在軟件調(diào)試過程中，對(duì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行了認(rèn)真的分析和修改，多次調(diào)試成功后，能夠很好的達(dá)到既定的設(shè)計(jì)效果。 六 設(shè)計(jì)小結(jié)經(jīng)過繁忙而又緊張的課程設(shè)計(jì)，終于順利的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。雖然在這段時(shí)間里每天都那么繁忙，但是在這忙碌的過程中卻得到了許多的收獲。經(jīng)過課程設(shè)計(jì)