51單片機(jī)串行通信課程設(shè)計(jì)

1、1成績：#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*實(shí)踐教學(xué)#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*XXXXXXXX學(xué)院XXX年XXXX季學(xué)期XXXXXX課程設(shè)計(jì)題目51單片機(jī)雙機(jī)串行通信設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：姓名：_學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師：摘要通信技術(shù)根據(jù)傳輸方式的不同，分為串行通信和并行通信，而單片機(jī)在現(xiàn)代通信中非常實(shí)用。本次課程設(shè)計(jì)就是要利用單片機(jī)來完成一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)雙機(jī)串行通信。通信的結(jié)果用數(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接口標(biāo)準(zhǔn)

2、進(jìn)行雙機(jī)通信。在通信過程中，使用通信協(xié)議進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)單片機(jī)之間串行異步通信。關(guān)鍵詞：51單片機(jī)，串行通信，RS-232接口；目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 前言1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第一章基本原理2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第二章系統(tǒng)分析3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.1單片機(jī)3 HYPERLINK l bookmark14

3、o Current Document 2.2串行通信3 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2.3RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)5 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 第三章系統(tǒng)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)試9 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 3.1設(shè)計(jì)方案9 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 3.2硬件設(shè)計(jì)9 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 3.3軟件設(shè)計(jì)12 HYPER

4、LINK l bookmark52 o Current Document 3.4聯(lián)合調(diào)試20 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 總結(jié)21 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 參考文獻(xiàn)221前言近年來，在自動(dòng)化控制和智能儀器儀表中,單片機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。雖然MCS單片機(jī)內(nèi)部包含有豐富的硬件資源,但是對(duì)于一些復(fù)雜的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來說,光靠單個(gè)的單片機(jī)資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)要求,通常需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行外部擴(kuò)展。例如擴(kuò)展I/O口,擴(kuò)展存儲(chǔ)器,擴(kuò)展定時(shí)/計(jì)數(shù)器等,更有甚者還需要擴(kuò)展單片機(jī)。那么一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)就可

5、能用到了兩個(gè)或兩個(gè)以上的單片機(jī),而這些單片機(jī)就需要通過互聯(lián)來實(shí)現(xiàn)彼此間的數(shù)據(jù)通信oMCS單片機(jī)具有串行口，利用串行口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。根據(jù)單片機(jī)端口內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),這些端口的端口線可以直接相連,從而使兩個(gè)單片機(jī)之間并行通信不用另外的硬件電路設(shè)備。設(shè)計(jì)時(shí)，也可以根據(jù)不同的使用要求采用不同的并行連接方法。51單片機(jī)的開發(fā)除了硬件支持外，同樣離不開軟件。用匯編語言或C語言等高級(jí)語言編寫的源程序必須轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼才能被執(zhí)行。目前十分流行的是Keil8051C編譯器。它提供了集成開發(fā)環(huán)境，包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和仿真調(diào)試器。利用KeilCuVision編寫的程序可直接調(diào)用編譯器編譯,連接后可直接

6、運(yùn)行。學(xué)生結(jié)合自己的實(shí)際情況，選擇適合的方法來完成51單片機(jī)與PC機(jī)的串口通信。該題目概括了通信原理、單片機(jī)原理等課程的主要知識(shí)點(diǎn)，讓人們對(duì)當(dāng)代通信技術(shù)有一定程度的了解，知道我們是怎么利用單片機(jī)來進(jìn)行串行通信的。 第一章基本原理串口通訊對(duì)單片機(jī)而言意義重大，不但可以實(shí)現(xiàn)將單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)端，而且也能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)單片機(jī)的控制。由于其所需電纜線少，接線簡單，所以在較遠(yuǎn)距離傳輸中，得到了廣泛的運(yùn)用。單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿足一定的條件，比如計(jì)算機(jī)的串口是RS232電平的，而單片機(jī)的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個(gè)電

7、平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片MAX232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。利用AT89C51芯片、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、LED數(shù)碼管等，使A機(jī)控制B機(jī)的兩個(gè)LED閃爍，B機(jī)控制A機(jī)的數(shù)碼管加一顯示。使用DS18B20溫度傳感器,由B機(jī)測量溫度后由A機(jī)顯示.把P1口的高7位與數(shù)碼管相連，綠燈表示通行方向。P2口與LED顯示器相連，用來輸出顯示的數(shù)字。系統(tǒng)的原理框圖如下：外圍電路圖1系統(tǒng)原理框圖AT89C51AT89C51外圍電路圖2原理圖第二章系統(tǒng)分析2.1單片機(jī)單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨

8、機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在我國，單片機(jī)已經(jīng)不是一個(gè)陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。在單片機(jī)誕生之前，為了滿足工程對(duì)象的嵌入式應(yīng)用要求，只能將通用計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)械加固、電氣加固后嵌入到對(duì)象系統(tǒng)中構(gòu)成。由于通用計(jì)算機(jī)的巨大體積和高成本，無法嵌入到大多數(shù)對(duì)象體系中。單片機(jī)則應(yīng)嵌入式應(yīng)用而誕生。單片機(jī)的單芯片的微小體積和

9、極低的成本，可廣泛的嵌入到玩具、家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個(gè)人信息終端及通訊產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。單片機(jī)作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，它的成功應(yīng)用推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。近年來。除了各種類型的工控機(jī)，各種以通用微處理器構(gòu)成的計(jì)算機(jī)主模板快、以通用處理器為核，片內(nèi)擴(kuò)展一些外圍功能電路單元構(gòu)成的嵌入式微處理器，甚至單片形式的PC及等，都實(shí)現(xiàn)了嵌入式應(yīng)用，成為嵌入式系統(tǒng)的龐大家族。作為典型的嵌入式系統(tǒng)的單片機(jī)，在我國大規(guī)模應(yīng)用已有十余年歷史。在全國高等工科院校中，已普遍開設(shè)單片機(jī)及相關(guān)課程。單片機(jī)已成為電子系統(tǒng)中最普

10、遍的應(yīng)用手段。除了單設(shè)課程外，在涉及的許多環(huán)節(jié)，如課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、研究生論文課題中，單片機(jī)系統(tǒng)都是最廣泛的應(yīng)用手段。目前，許多單片機(jī)教材都Shiite以80C51系列為基礎(chǔ)來講述其原理及應(yīng)用的。這是因?yàn)镸CS-51系列單片機(jī)奠定了8位單片機(jī)的基礎(chǔ)，形成了單片機(jī)的經(jīng)典體系結(jié)構(gòu)。單片機(jī)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)的新興領(lǐng)域，無論是單片機(jī)本身還是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案都會(huì)隨著時(shí)代不斷發(fā)生變變化。2.2串行通信在通信領(lǐng)域內(nèi)，有兩種數(shù)據(jù)通信方式：并行通信和串行通信。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化和微機(jī)分級(jí)分布式應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展，通信的功能越來越重要。而憑借著其改善的信號(hào)完整性和傳播速度，串行通信總線正在變得越來越普遍。在

11、遠(yuǎn)程通信和計(jì)算機(jī)科學(xué)中，串行通信是指在計(jì)算機(jī)總線或其他數(shù)據(jù)通道上，每次傳輸一個(gè)位元數(shù)據(jù)，并連續(xù)進(jìn)行以上單次過程的通信方式。與之對(duì)應(yīng)的是并行通信，它在串行端口上通過一次同時(shí)傳輸若干位元數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行通信。一位接一位地順序傳送。這樣一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)要分8次由低位到高位按順序一位位地傳送。由此可見，串行通信的特點(diǎn)如下：1、節(jié)省傳輸線，這是顯而易見的。尤其是在遠(yuǎn)程通信時(shí)，此特點(diǎn)尤為重要。這也是串行通信的主要優(yōu)點(diǎn)；2、數(shù)據(jù)傳送效率低。與并行通信比，這也這是顯而易見的。這也是串行通信的主要缺點(diǎn)。同步和異步都屬于串行數(shù)據(jù)傳送方式，但二者的傳送格式有所不同。同步方式的一幀內(nèi)含有很多數(shù)據(jù)位，而異步方式一幀內(nèi)只含有

12、幾個(gè)數(shù)據(jù)位。如果要傳送一大堆數(shù)據(jù)，同步方式只給這串?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行一次外包裝（即添加“頭幀”、“尾幀”、“校驗(yàn)”幀），而異步方式在傳送這串?dāng)?shù)據(jù)時(shí)則要對(duì)數(shù)據(jù)的每一個(gè)字節(jié)分別加以包裝（即添加“頭”位、“尾”位和校驗(yàn)）。顯然在相同的數(shù)據(jù)傳輸波特率下，同步方式比異步方式的傳送速度快，但同步方式要求收發(fā)雙方在整個(gè)事件傳送過程中始終保持嚴(yán)格同步，這將增加硬件上的難度，而異步通信只要求每幀（字節(jié)）的傳送中短時(shí)間保持同步即可，實(shí)現(xiàn)起來要容易得多。串行通信被用于長距離通信以及大多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在這些應(yīng)用場合里，電纜和同步化使并行通信實(shí)際應(yīng)用面臨困難。憑借著其改善的信號(hào)完整性和傳播速度，串行通信總線正在變得越來越普遍，甚

13、至在短程距離的應(yīng)用中，其優(yōu)越性已經(jīng)開始超越并行總線不需要串行化元件等缺點(diǎn)。串行通信的分類：同步通信和異步通信。所謂同步通信，是指數(shù)據(jù)傳送是以數(shù)據(jù)塊（一組字符）為單位，字符與字符之間、字符內(nèi)部的位與位之間都同步同步串行通信的特點(diǎn)可以概括為：以數(shù)據(jù)塊為單位傳送信息；在一個(gè)數(shù)據(jù)塊（信息幀）內(nèi)，字符與字符間無間隔；接收時(shí)鐘與發(fā)送進(jìn)鐘嚴(yán)格同步。所謂異步通信，是指數(shù)據(jù)傳送以字符為單位，字符與字符間的傳送是完全異步的，位與位之間的傳送基本上是同步的異步串行通信的特點(diǎn)可以概括為：以字符為單位傳送信息；相鄰兩字符間的間隔是任意長；接收時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘只要相近就可以。異步方式特點(diǎn)簡單的說就是：字符間異步，字符內(nèi)部各

14、位同步。兩臺(tái)機(jī)器的通信方式可分為單工通信、半雙工通信、雙工通信，他們的通信原理及通信方式為：單工通信：是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?。單工通信信道是單向信道，發(fā)送端和接收端的身份是固定的，發(fā)送端只能發(fā)送信息，不能接收信息；接收端只能接收信息，不能發(fā)送信息，數(shù)據(jù)信號(hào)僅從一端傳送到另一端，即信息流是單方向的。通信雙方采用“按一一講”（PushToTalk,PTT）單工通信屬于點(diǎn)到點(diǎn)的通信。根據(jù)收發(fā)頻率的異同，單工通信可分為同頻通信和異頻通信。半雙工通信：這種通信方式可以實(shí)現(xiàn)雙向的通信，但不能在兩個(gè)方向上同時(shí)進(jìn)行，必須輪流交替地進(jìn)行。也就是說，通信信道的每一段都可以是發(fā)送端，也可以是接端。但同一時(shí)

15、刻里，信息只能有一個(gè)傳輸方向。如日常生活中的例子有步話機(jī)通信等。雙工通信：雙工通信是指在同一時(shí)刻信息可以進(jìn)行雙向傳輸，和打電話一樣，說的同時(shí)也能聽，邊說邊聽。這種發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分別在兩個(gè)不同的頻率上（兩個(gè)頻率差有一定要求）能同時(shí)進(jìn)行工作的雙工機(jī)也稱為異頻雙工機(jī)。雙工機(jī)的特點(diǎn)是使用方便，但線路設(shè)計(jì)較復(fù)雜，價(jià)格也較高。2.3RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）的全稱是EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，定義是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”它是在1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于

16、串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。其中EIA（ElectronicIndustryAssociation）代表美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)，RS（Recommendedstandard）代表推薦標(biāo)準(zhǔn),232是標(biāo)識(shí)號(hào)，C代表RS232的最新一次修改。1、RS-232C接口引腳定義由于RS-232C并未定義連接器的物理特性，因此，出現(xiàn)了DB-25、DB-15和DB-9各種類型的連接器，其引腳的定義也各不相同。下面是常用的DB-25和DB-9連接器接口圖：圖3DB25和DB9引腳圖舊制JIS名稱新制JIS名稱全稱說明FGSGFrameGround連到機(jī)器的接地線TXDSDTransmittedData數(shù)據(jù)輸出線RXDRDRece

17、ivedData數(shù)據(jù)輸入線RTSRSRequesttoSend要求發(fā)送數(shù)據(jù)CTSCSCleartoSend回應(yīng)對(duì)方發(fā)送的RTS的發(fā)送許可，告訴對(duì)方可以發(fā)送DSRDRDataSetReady告知本機(jī)在待命狀態(tài)DTRERDataTerminalReady告知數(shù)據(jù)終端處于待命狀態(tài)CDCDCarrierDetect載波檢出，用以確認(rèn)是否收到Modem的載波SGSGSignalGround信號(hào)線的接地線(嚴(yán)格的說是信號(hào)線的零標(biāo)準(zhǔn)線)RS-232C規(guī)標(biāo)準(zhǔn)接口有25條線，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時(shí)線、7條備用和未定義線，常用的只有9根，它們是：狀態(tài)線：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒(Datasetready-DSR)

18、有效時(shí)(ON)狀態(tài)，表明數(shù)據(jù)通信設(shè)備可以使用。(DCE-DTE)數(shù)據(jù)終端就緒(Datasetready-DTR)有效時(shí)(ON)狀態(tài)，表明數(shù)據(jù)終端設(shè)備可以使用。(DTE-DCE)這兩個(gè)信號(hào)有時(shí)連到電源上，上電就立即有效。這兩個(gè)設(shè)備狀態(tài)信號(hào)有效，只表示設(shè)備本身可用，并不說明通信鏈路可以開始進(jìn)行通信了，能否開始進(jìn)行通信要由下面的控制信號(hào)決定。(2)聯(lián)絡(luò)線請(qǐng)求發(fā)送(Requesttosend-RTS)DTE準(zhǔn)備向DCE發(fā)送數(shù)據(jù)，DTE使該信號(hào)有效(ON狀態(tài))，通知DCE要發(fā)送數(shù)據(jù)給DCE了。(DTE-DCE)允許發(fā)送(Cleartosend-CTS)是對(duì)RTS的響應(yīng)信號(hào)。當(dāng)DCE已準(zhǔn)備好接收DTE傳來

19、的數(shù)據(jù)時(shí)，使該信號(hào)有效，通知DTE開始發(fā)送數(shù)據(jù)。(DCE-DTE)RTS/CTS請(qǐng)求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)是用于半雙工MODEM系統(tǒng)中發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中，因配置雙向通道，故不需要RTS/CTS聯(lián)絡(luò)信號(hào)，使其變高。（3）數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)（Transmitteddata-TxDDTE發(fā)送數(shù)據(jù)到DCE。（DTE-DCE）接收數(shù)據(jù)（Receiveddata-RxD）DCE發(fā)送數(shù)據(jù)到DTE（DCE-DTE）（4）地線有兩根線SG、PG信號(hào)地和保護(hù)地信號(hào)線。（5）其余載波檢測（CarrierDetection-CD）用來表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。（DCE-DTE）振鈴

20、指示（Ringing-RI）當(dāng)DCE收到交換臺(tái)送來的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效（ON狀態(tài)），通知DTE，已被呼叫。（DCE-DTE）通常的應(yīng)用系統(tǒng)中，往往是CPU和I/O設(shè)備之間傳送信息，兩者都是DTE，比如PC和色溫計(jì),PC和單片機(jī)之間的通信，雙方都能發(fā)送和接收，它們的連接只需要使用三根線即可，即RXD,TXD和GND,連接方式見圖4。圖4“三線連接法”2、RS-232C的電氣特性（1）邏輯電平在TXD和RXD上：邏輯l（MARK）=-3V-15V邏輯0（SPACE）=+3+15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）=+3V+15V信號(hào)無效

21、（斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓）=-3V-15V由以上定義可以看出，信號(hào)無效的電平低于-3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3V時(shí)，電路可以有效地檢查出來，介于-3+3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認(rèn)為無意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平的絕對(duì)值在（315）V之間。當(dāng)計(jì)算機(jī)和TTL電平的設(shè)備通信時(shí)，如計(jì)算機(jī)和單片機(jī)通信時(shí)，需要使用RS-232C/TTL電平轉(zhuǎn)換器件，常用的有MAX232。(2)傳輸距離由RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長度應(yīng)為15m,其實(shí)這個(gè)4%的碼元畸變是很保守的，在實(shí)際應(yīng)用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，

22、所以實(shí)際使用中最大距離會(huì)遠(yuǎn)超過15m。3、RS-232C的不足之處由于RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)：接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率最大為19200bps。接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾所以抗噪聲干擾性弱。傳輸距離有限，實(shí)際最大傳輸距離只有50米左右.第三章系統(tǒng)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)試3.1設(shè)計(jì)方案本次設(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，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換芯片M

23、AX232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。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。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AAH后，向主機(jī)回答B(yǎng)BH。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

24、示。3.2硬件設(shè)計(jì)1.51單片機(jī)串行通信功能計(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

25、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：SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISMO,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）f/12ORC01110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）f/64或f/32

26、ORCORC11311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

27、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=fORC12。產(chǎn)生溢出所需機(jī)器周期數(shù)=模M-計(jì)數(shù)初值X。MAX232芯片用8051串行接口通信，如果兩臺(tái)8051單片機(jī)之間的距離很

28、近（不超過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，以至于檢測不出數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)出錯(cuò)。此時(shí)可利用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-155V；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，可以米用RS422或者RS485。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+5

29、V電源電壓在芯片內(nèi)提高到RS232電平所需的+10V或者-10V電平。圖2.電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232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。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，通過P1口在數(shù)碼管上顯示接收的信息。XTXLIJCTALZRETP8EMALEEftPOXVADDP口.WAD1PDAtZPD3AD3PCI.4ZAD*PDJVAD5P口J9ADEPH.T/ADTPIDifiSP2AifiBPZAIDPZa*A

30、11PZ.4A12PZSA13PZJ9AUFZ.TmSP1DF1.1P12P13P1.+P1SP3IYHXDF3.1iTXDPAIHTDP3INT1P3.4HT1F3ST1P3jSWRP3.T/RD-PDIYADDXTAL1PD.1/AD1PCIADZPCIXTALZPO.WAD+PDAD5PDjS*AD6PO.7/AD7RSTPZDhEPSAIDP23A11PBEMPZ.h.12h.LEF2SA13ERP2jS*AUP2.TW1SF3URXDF1DPl.lfTXDP1.1P31rraP1ZP33INT1P13PH+TDP1.+pmsrnP1SP1J5P3.7/RDP1.7舊C1+Cl-TII

31、MT1OUTP.1OUTrunF2：UTFZIMxra*VB-CZ*C2-v(C1-C1+T1OUTtiimR1INR1OUTTSjUTTZIMF2IMR20UTVS*VB-CZ-CZ*圖3.串行通信電路3.3軟件設(shè)計(jì)通過通信協(xié)議進(jìn)行發(fā)送接收，主機(jī)先送CDH給從機(jī)，當(dāng)從機(jī)接收到CDH后，向主機(jī)回答DCH。主機(jī)收到DCH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。1.串行通信軟件實(shí)現(xiàn)串行口工作于方式3

32、；用定時(shí)器1產(chǎn)生4800bit/s的波特率，晶振頻率為11.0592MHZ。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。通信協(xié)議:主機(jī)首先發(fā)送連絡(luò)信號(hào)(CDH)，從機(jī)接收到之后返回一個(gè)連絡(luò)信號(hào)(DCH)表示從機(jī)已準(zhǔn)備好接收。通信過程使用第九位發(fā)送奇偶校驗(yàn)位。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。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)。2.程序流程圖1）發(fā)送端程序流程圖2)接收方程序流程圖A、B兩臺(tái)51

33、單片機(jī)的異步串行接收采用查詢方式，它們?cè)敿?xì)的C51程序如下所示。/A機(jī)程序#include/包含單片機(jī)寄存器的頭文件unsignedcharcodeddata=0 x88,0 x83,0 xc6,0 xa1,0 x86,0 x8e，0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,;/A,B,C,D,E,F,0,1.,8,9的段碼/*函數(shù)功能：發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)*/voidSend(unsignedchardat)SBUF=dat;While(TI=0);/等待TI=0;/*函數(shù)功能：接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)*/unsignedcha

34、rReceive(void)unsignedchardat;while(RI=0);/等待，直至接收完畢(RI=1)RI=0;/為了接收下一幀數(shù)據(jù)，需將RI清0dat=SBUF;/將接收緩沖器中的數(shù)據(jù)存于datreturndat;/*函數(shù)功能：延時(shí)約150ms*/voiddelay(void)unsignedcharm,n;for(m=0;m200;m+)for(n=0;n250;n+)/*函數(shù)功能：主函數(shù)*/voidmain(void)unsignedchari;TM0D=0 x20;/TM0D=0010OOOOB,定時(shí)器T1工作于方式2SCON=OxDO;/SCON=11O10000B，串

35、口工作方式3,允許接收PCON=0 x00;TH1=0 xfa;/定時(shí)器TH1賦初值，波特率4800MHzTL1=0 xfa;/定時(shí)器TL1賦初值TR1=1;/啟動(dòng)定時(shí)器T1while(1)for(i=0;i8;i+)Send(i);/發(fā)送數(shù)據(jù)iP0=ddataReceive();/將接收到的數(shù)據(jù)送P0口顯示delay();/600ms后發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)delay();delay();delay();/B機(jī)程序#include/包含單片機(jī)寄存器的頭文件unsignedcharcodeddata=0 x88,0 x83,0 xc6,0 xa1,0 x86,0 x8e,0 xc0,0 xf9,0 x

36、a4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90;/A,B,C,D,E,F,0,1.,8,9的段碼/*函數(shù)功能：發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)*/voidSend(unsignedchardat)SBUF=dat;while(TI=0);/等待TI=0;/*函數(shù)功能：接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)*/unsignedcharReceive(void)unsignedchardat;while(RI=0);/等待，直至接收完畢(RI=1)RI=0;/為了接收下一幀數(shù)據(jù)，需將RI清0dat=SBUF;/將接收緩沖器中的數(shù)據(jù)存于datreturndat;/*函數(shù)功能：主函數(shù)*/voidm

37、ain(void)unsignedchardat;TM0D=0 x20;/定時(shí)器T1工作于方式2SCON=OxDO;/SC0N=1101OOOOB,串口工作方式3,允許接收(REN=1)PCON=0 x00;THl=0 xfa;/定時(shí)器TH1賦初值，波特率4800TL1=0 xfa;/定時(shí)器TL1賦初值TR1=1;/啟動(dòng)定時(shí)器T1while(1)dat=Receive();P0=ddatadat;/將接收到的數(shù)據(jù)送P0口顯示Send(dat+8);/偏移量為+83.4聯(lián)合調(diào)試在protues上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。首先使用KeilC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)

38、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。1歸iB*?XTAL1XTAL2F.E：T!PSENALEEftP1.TpinP1.1P12P1P1.6ATOC51:tehtt：pnnH.DnPQ.VAD1P0AD2pnaADP.HAD*POfADSpn.sADbPQ.TrADTPZUhEP2.1/ABPSZAIOPHF2.WA12P2JVA13P2J9A1+P2.T/A15P3URXDP3.1iTXPFliIMTDpwliiTTPI.+hTOP3ST1pijaiTuTPl.TiRDilissis-zfds耄亙器一:!?器盞吾T1UUTF.1IMTTijUTF.IJUTTzmR3：|UT:壬衛(wèi)3?芳353*H33E21-NZ3I-M26Z?衛(wèi)皿111zl13lz1s1h1?U2pnnADnXTAL1；PEJ.VAD1PnZADZpnaHiGXTAL2PD.4/AD+PDADSPn.GADGPEJ.TWDTRSTPZDhEPZ.Ii.HSpzzfAinFZ3fA11PSENPZ.H.IZALEPZS*A13EAPZJST