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...wd......wd......wd...單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目:兩個(gè)單片機(jī)通信,甲乙可以相互控制學(xué)號(hào):姓名:指導(dǎo)教師:信息與電氣工程學(xué)院二零一四年六月單片機(jī)串口通信設(shè)計(jì)單片機(jī)行業(yè)已經(jīng)有了很久的歷史,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的開展,單片機(jī)行業(yè)更加迅速的開展起來(lái)。不管在工業(yè)還是民也上都有很好的開展和應(yīng)用,得到大家很好的認(rèn)可和高度的評(píng)價(jià)。單片機(jī)的通信接口是各臺(tái)儀表之間或儀表與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)展信息交換和傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)裝置。主要有五種類型,串行通信接口、并行通信接口、USB接口、現(xiàn)場(chǎng)總線接口以及以太網(wǎng)接口。串行通信按同步方式可分為異步通信和同步通信兩種根本通信方式。它是在數(shù)字化的根基上用微處理器裝備起來(lái),是計(jì)算機(jī)技術(shù)與電子儀器相結(jié)合的產(chǎn)物。它具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷能力,能根據(jù)被測(cè)參數(shù)的變化自選量程,可自動(dòng)校正,自動(dòng)補(bǔ)償,自尋故障等,可以做一些需要人類的智慧才能完成的工作,既具備了一定的智能,故稱為智能儀器。人們習(xí)慣將這種內(nèi)含微型計(jì)算機(jī)并帶有GP-IB等通信接口的電子儀器稱為智能儀器。1.設(shè)計(jì)任務(wù)結(jié)合實(shí)際情況,基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)兩個(gè)單片機(jī)通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)滿足的功能要求為:(1)統(tǒng)一用Proteus軟件進(jìn)展仿真,統(tǒng)一用C語(yǔ)言編程,并且每段程序必須要有注解;硬件仿真圖必須準(zhǔn)確無(wú)誤,作圖標(biāo)準(zhǔn);(2)單片機(jī)任意選擇,但必須是51或者AVR中的一種;(3)甲機(jī)控制乙機(jī)的LED亮滅,同時(shí)乙機(jī)控制甲機(jī)的LED亮滅。主要硬件設(shè)備:AT89C51單片機(jī)、撥碼開關(guān)、LED燈、11.0592M晶振、假設(shè)干電容和電阻。2.整體方案設(shè)計(jì)根本功能:兩片單片機(jī)之間進(jìn)展串行通信,發(fā)送端將0~f循環(huán)發(fā)送到接收端,并在接收端顯示。復(fù)位電路復(fù)位電路原理圖:?jiǎn)纹瑱C(jī)乙TXDRXD單片機(jī)甲R(shí)XDTXDP1口LED顯示復(fù)位電路復(fù)位電路單片機(jī)乙TXDRXD單片機(jī)甲R(shí)XDTXDP1口LED顯示P0口LED顯示對(duì)P1口進(jìn)展輸入晶振電路晶振電路對(duì)P2口進(jìn)展輸入對(duì)P2口進(jìn)展輸入2.1.數(shù)據(jù)傳輸方案比擬與選擇在串行通信中,數(shù)據(jù)是在兩個(gè)站之間傳送的。按照數(shù)據(jù)傳送方向,串行通信可采用三種方案。1〕方案一:?jiǎn)喂ぶ剖絾喂ぶ剖绞侵讣滓译p方通信只能單向傳送數(shù)據(jù)。單工制式如圖2發(fā)送器A發(fā)送器B發(fā)送器A發(fā)送器B圖2-1-1單工制式2〕方案二:半雙工制式半雙工制式是指通信雙方都具有發(fā)送器和接收器,雙方既可發(fā)送也可接收,但接收和發(fā)送不能同時(shí)進(jìn)展,即發(fā)送時(shí)就不能接收,接收時(shí)就不能發(fā)送。半雙工制式如圖3B端發(fā)送B端發(fā)送接收A端發(fā)送接送圖2-1-2半雙工制式3〕方案三:全雙工制式全雙工制式是指通信雙方均設(shè)有發(fā)送器和接收器,并且將信道劃分為發(fā)送信道和接收信道,兩端數(shù)據(jù)允許同時(shí)收發(fā),因此通信效率比前兩種高。全雙工制式如以下列圖4:B端接收B端接收發(fā)送A端發(fā)送接送圖2-1-3全雙工制式因此,本課設(shè)采用方案三全雙工制式3.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1.時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào),單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路,為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn),電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)展工作。在MCS-51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器,其輸入端為芯片引腳X1,輸出端為引腳X2,在芯片的外部跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容,形成反響電路,就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。此電路采用11.0592MHz的石英晶體。時(shí)鐘電路如以下列圖5圖3-1時(shí)鐘電路3.2.復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作,進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外,當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤是系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí),為擺脫困境,也需要按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。RST引腳是單片機(jī)復(fù)位信號(hào)的輸入端,復(fù)位信號(hào)是高電平有效,其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期〔即2個(gè)機(jī)器周期〕以上,假設(shè)使用頻率為12MHz的晶振,則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò)4s才能完成復(fù)位操作。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按鍵電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的。在本設(shè)計(jì)中采用了按鍵電平方式如以下列圖6。圖3-2按鍵電平的連接方式3.3單片機(jī)串行通信功能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〔通用異步承受和發(fā)送器〕用,也可以作為同步移位存放器用。51單片機(jī)串行接口的構(gòu)造如下:圖3-351單片機(jī)串行接口的構(gòu)造〔1〕數(shù)據(jù)緩沖器〔SBUF〕承受或發(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)承受,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?!?〕串行控制存放器〔SCON〕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,串行接口工作方式可有以下四種工作方式:SM0SM1工作方式功能波特率0008位同步移位存放器〔用于I/O擴(kuò)展〕fORC/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〕定時(shí)器TI溢出率=(fosc/12)*(1/〔2^k-初值〕)式中T1計(jì)數(shù)率=fORC/12,〔2^k-初值〕為生溢產(chǎn)出所需機(jī)器周期數(shù),K為定時(shí)器位數(shù),與定時(shí)器設(shè)定工作方式有關(guān):方式0時(shí)K=13;方式1時(shí)K=16;方式2時(shí)K=8。SM2:多機(jī)通信控制位。主要用于方式2,3.當(dāng)SM2=1時(shí)可以利用收到的RB8來(lái)控制是否激活RI〔RB8=1時(shí)收到數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)緩存器,并激活RI在中斷服務(wù)中將數(shù)據(jù)讀走;RB8=0時(shí)受到信息丟棄〕;當(dāng)SM2=0時(shí)均可以將數(shù)據(jù)送入緩存器,并激活RI。REN:接收允許控制位。軟件置1允許接收;軟件置0制止接收。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,可以用作數(shù)據(jù)奇偶效驗(yàn)位,或在多機(jī)通信中作地址幀/數(shù)據(jù)幀標(biāo)志位。RB8: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(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)。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〕輸入移位存放器接收的數(shù)據(jù)先串行進(jìn)入輸入移位存放器,8位數(shù)據(jù)全移入后,再并行送入接收SBUF中?!?〕波特率發(fā)生器波特率發(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。波特率是用來(lái)表示串行通信數(shù)據(jù)傳輸快慢程度的物理量,定義為每秒鐘調(diào)制信號(hào)變化的次數(shù)?!?〕電源控制存放器PCON其最高位為SMOD即波特率倍增位,當(dāng)SMOD=1時(shí)波特率提高一倍,復(fù)位時(shí),SMOD=0。3.4輸出接LED燈圖3-43.5.由撥碼開關(guān)控制輸入圖3-53.6.總體硬件圖4.系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1主程序流程圖〔1〕發(fā)送端程序流程圖圖4-1發(fā)送端程序流程圖圖4-1發(fā)送端程序流程圖主程序開場(chǎng)從機(jī)是否答復(fù)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去除標(biāo)志位(2)接收方程序流程圖主程序開場(chǎng)主程序開場(chǎng)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去除標(biāo)志位發(fā)送FFH,重新接收顯示圖4-2接收方程序流程圖5.系統(tǒng)調(diào)試5.1Proteus軟件仿真調(diào)試全高電平時(shí)輸入時(shí)TXD與RXD波形單片機(jī)甲為01010101,單片機(jī)乙為1111000全為低電平輸入時(shí)TXD與RXD波形5.2硬件調(diào)試6.程序清單#include"reg51.h"#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharstate_1;voidsend(ucharstate){ SBUF=state; //裝進(jìn)緩存區(qū) while(TI==0); //TI=0執(zhí)行空語(yǔ)句等待 TI=0; //發(fā)送軟件清零}voidreceive(){while(RI==0); //RI=0時(shí)空語(yǔ)句 state_1=SBUF; //讀數(shù)據(jù) RI=0; //接送清零}voidSCON_init(void){SCON=0x50;//方式1雙機(jī)串行通信SM0=0 SM1=1REN=1允許串行接送位TMOD=0x20;//T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1設(shè)置為工作方式2PCON=0x00;//波特率倍增位TH1=0xfd;//設(shè)置波特率//9600=11.0592*1000000/12/(0x100-0xfd)/32TL1=0xfd;//裝初值時(shí)鐘11.0592MTI=0; //TI:發(fā)送中斷標(biāo)志位,RI:接收中斷標(biāo)志位。TI=1表示幀發(fā)送完畢,RI=1表示幀接收完成RI=0;TR1=1; //啟動(dòng)定時(shí)器1ES=1; //串口中斷允許位}voidmain(){ P1=0xff; SCON_init(); while(1){ send(P1); //發(fā)送P1 receive(); //發(fā)送數(shù)據(jù) P0=state_1;//接收放入P0}}7.小結(jié)這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是十分有意義的。我們?cè)谡n堂上掌握的僅僅是理論知識(shí),那么如何去鍛煉我們的實(shí)踐能力如何把我們所學(xué)的專業(yè)根基課理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去呢我想做課程設(shè)計(jì)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái),現(xiàn)在終于將它完成了,感到受益頗多。第一,這是一份考驗(yàn)我們自覺(jué)性、動(dòng)手能力與協(xié)作意識(shí)的任務(wù)。這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)不僅穩(wěn)固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí),而且學(xué)到了很多在書本上沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí),掌握了一種系統(tǒng)的研究方法,可以進(jìn)展一些簡(jiǎn)單的編程。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái),從理論中得出結(jié)論,從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的缺乏之處,例如對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻,掌握得不夠結(jié)實(shí),學(xué)習(xí)了單片機(jī)C語(yǔ)言。第二,未知并不可怕,可怕的是因未知而止步。我們?cè)谡n堂上所學(xué)的知識(shí)是非常有限的,這次的課程設(shè)計(jì)就是個(gè)很好的表達(dá)。在做本次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中,我感觸最深的當(dāng)屬查閱大量的設(shè)計(jì)資料了,無(wú)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。做單片機(jī)課程設(shè)計(jì),對(duì)設(shè)計(jì)者對(duì)軟硬件的理解和掌握的要求都比擬高。在設(shè)計(jì)程序之前,設(shè)計(jì)者必學(xué)對(duì)所用單片機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造有一個(gè)系統(tǒng)的了解,知道該單片機(jī)內(nèi)有哪些資源;要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的的軟件流程圖;在設(shè)計(jì)
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