基于單片機(jī)的雙機(jī)通信

1、基于單片機(jī)的雙機(jī)通信摘 要 雙機(jī)通信是單片機(jī)的一個重要應(yīng)用。本次課程設(shè)計就是要利用單片機(jī)來完成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)兩個單片機(jī)之間的有序通信。本文詳細(xì)介紹了關(guān)于基于單片機(jī)AT89C51實現(xiàn)的雙機(jī)之間的通信的設(shè)計。軟件部分采用C語言編程實現(xiàn)接收部分和發(fā)射部分的功能，用Protues進(jìn)行仿真。軟件設(shè)計完成后，將程序燒入單片機(jī)。通信的結(jié)果實用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，數(shù)碼管采用查表方式顯示。在通信過程中，使用通信協(xié)議進(jìn)行通信。關(guān) 鍵 詞 51單片機(jī);串行通信;接口Two-machine communication based on single chip Abstract Dual machine communica

2、tion is an important application of single chip. This course is designed to using single chip computer to complete a system, realize the orderly communication between two single-chip microcomputer. This paper introduces the realization based on single-chip microcomputer AT89C51 about the dual machin

3、e for communication between the design. Software part adopts the C programming language realization receiving part and emission, part of the Protues function, through simulation. The software design is completed, the procedure spread microcontroller. Communication results and practical to display, d

4、igital digital tube pipe, adopting look-up table display. In communication process, USES communication protocol to communicate.Key words 51 SCM; serial communication; Interface 不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印歡迎下載目 錄基于單片機(jī)的雙機(jī)通信ITwo-machine communication based on single chipII緒 論21.課題背景31.1 雙機(jī)通信簡介 31.1.1 雙機(jī)通信接口的基本特

5、點 31.2 雙機(jī)通信原理 41.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 42.設(shè)計方案63.單片機(jī)與通信芯片介紹73.1 單片機(jī)技術(shù)介紹 73.2 MAZ232芯片103.3 44鍵盤介紹113.3.1 44矩陣鍵盤工作原理113.3.2數(shù)碼動態(tài)掃描顯示電路123.4數(shù)碼管工作原理134.設(shè)計步驟144.1 Keil和Proteus介紹和聯(lián)調(diào)144.1.1 Proteus的介紹144.1.2 Keil的介紹154.2 軟件設(shè)計164.3 硬件設(shè)計16結(jié) 論17致 謝18參考文獻(xiàn)19附 錄I20附錄II27附錄III28緒 論 單片機(jī)作為微型計算機(jī)的一個分支，具有功能強(qiáng)、體積小、應(yīng)用靈活等諸多優(yōu)點，在工業(yè)控制、儀器

6、儀表、通信、家用電器和國防科技等各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)的性能也在不斷的提高，其應(yīng)用的范圍必將越來越寬廣。然而，隨著單片機(jī)在工業(yè)自動化控制、智能儀器儀表中的廣泛應(yīng)用，單機(jī)已經(jīng)逐漸不能滿足需要，雙機(jī)協(xié)同工作已經(jīng)成為一個重要的發(fā)展趨勢，雙機(jī)應(yīng)用的關(guān)鍵就在于雙機(jī)之間的互相通訊、互傳數(shù)據(jù)信息。單片機(jī)和計算機(jī)的共同發(fā)展下，單片機(jī)的應(yīng)用從獨立的單片機(jī)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，由計算機(jī)和單片機(jī)構(gòu)成的雙機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也是單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個方向。單片機(jī)雙機(jī)通信是指由兩臺單片機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以通過串行通信方式實現(xiàn)對某一過程的最終控制。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，雙機(jī)通訊技術(shù)也在不斷的發(fā)展，現(xiàn)在發(fā)展

7、比較成熟的還有光纖通信等。由于計算機(jī)的飛速發(fā)展和控制系統(tǒng)的復(fù)雜化，雙機(jī)機(jī)通信已經(jīng)越來越成為人們熱門的話題之一單片機(jī)雙機(jī)機(jī)通信是指由兩臺單片機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 可以通過串行通信方式共同實現(xiàn)對某一過程的最終控制。目前，單片機(jī)多機(jī)通信的形式較多，但通?？煞譃樾切?、環(huán)型、串行總線型和主從式多機(jī)型四種。隨著單片機(jī)和計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用也從獨立的單機(jī)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。由計算機(jī)和單片機(jī)構(gòu)成的多機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已成為單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個方向。二者的結(jié)合，充分發(fā)揮單片機(jī)在實時數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理上的優(yōu)點。單片機(jī)在計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸、工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理等都有廣泛地應(yīng)用，已滲透到我們生活的各

8、個領(lǐng)域。許多應(yīng)用都涉及到單片機(jī)雙機(jī)通信。然而單片機(jī)對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方式不同于通用計算機(jī)系統(tǒng)尤其是有的單片機(jī)只提供2位的數(shù)據(jù)收發(fā)接口，這在一定程度上阻礙了單片機(jī)在網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用。因此，采用單片機(jī)技術(shù)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的辦法，對單片機(jī)雙機(jī)通信系統(tǒng)進(jìn)行研究在設(shè)計單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線型網(wǎng)絡(luò)接El電路采用端El轉(zhuǎn)發(fā)的形式，實現(xiàn)了2位單片機(jī)雙機(jī)通信。1.課題背景1.1 雙機(jī)通信簡介MCS-51系列單片機(jī)上有一個通用異步接收發(fā)送器UART，通過引腳RXDP3O和TXDP31可與外音B電路進(jìn)行全雙工的串行異步通信，發(fā)送數(shù)據(jù)時由TXD端送出，接收時數(shù)據(jù)由RXD端輸入。本文將

9、具體介紹單片機(jī)串口的特點和編程方法，并且在最后給出一個實用的單片機(jī)與計算機(jī)通過串口通信的程序。1.1.1 雙機(jī)通信接口的基本特點MCS-51單片機(jī)的串行端口有4種基本工作方式，通過編程設(shè)置，可以使其工作在任一方式，以滿足不同場合的需要。其中，方式0主要用于外接移位寄存器，以擴(kuò)展單片機(jī)的IO電路；工作方式1多用于雙機(jī)之間或與外設(shè)電路的通信；方式2、3除有方式1的功能外，還可以作多機(jī)通信，以構(gòu)成分布式多微機(jī)系統(tǒng)。 串行端口有兩個控制寄存器SCON、PCON，用于設(shè)置工作方式、發(fā)送或接收的狀態(tài)、特征位、數(shù)據(jù)傳送波特率每秒傳送的位數(shù)以及作為中斷標(biāo)志等。串行端口有一個數(shù)據(jù)寄存器SBUF在特殊功能寄存器中

10、的字節(jié)地址為99H，該寄存器為發(fā)送和接收所共用。串行端口的波特率可以用程序來控制。在不同工作方式中，由時鐘振蕩頻率的分頻值或由定時器T1的定時溢出時間確定，使用十分方便靈活。1、串口控制寄存器（1） 方式1輸入：在(REN)=1時，串行口采樣RXD引腳，當(dāng)采樣到1至O的跳變時，確認(rèn)是串行發(fā)送來的一幀數(shù)據(jù)的開始位0，從而開始接收一幀數(shù)據(jù)。只有當(dāng)8位數(shù)據(jù)接收完，并檢測到高電平停止位后，只有滿足(R1)=0；(SM2)=0或接收到的第9位數(shù)據(jù)為1時，停止位才進(jìn)入RB8，8位數(shù)據(jù)才能進(jìn)入接收寄存器，并由硬件置位中斷標(biāo)志RI；否則信息丟失。所以在方式1接收時，應(yīng)先用軟件清零RI和SM2標(biāo)志。（2）方式2

11、 方式2為固定波特率的11位UART方式。它比方式1增加了一位可程控為1或0的第9位數(shù)據(jù)。 輸出：發(fā)送的串行數(shù)據(jù)由TXD端輸出一幀信息為11位，附加的第9位來自SCON寄存器的TB8位，用軟件置位或復(fù)位。它可作為多機(jī)通訊中地址數(shù)據(jù)信息的標(biāo)志位，也可以作為數(shù)據(jù)的奇偶校驗位。當(dāng)CPU執(zhí)行一條數(shù)據(jù)寫入SUBF的指令且TI=0時，就啟動發(fā)送器發(fā)送。發(fā)送一幀信息后，置位中斷標(biāo)志TI。輸入：在(REN)=1時，串行口采樣RXD引腳，當(dāng)采樣到1至O的跳變時，確認(rèn)是串行發(fā)送來的一幀數(shù)據(jù)的開始位0，從而開始接收一幀數(shù)據(jù)。在接收到附加的第9位數(shù)據(jù)后，當(dāng)滿足(RI)：0；(SM2)=0或接收到的第9位數(shù)據(jù)為1時，第

12、9位數(shù)據(jù)才進(jìn)入RB8，8位數(shù)據(jù)才能進(jìn)入接收寄存器，并由硬件置位中斷標(biāo)志Ri；否則信息丟失。且不置位RI。（3）工作方式3方式3為波特率可變的11位UART方式。除波特率外，其余與方式2相同。波特率的選擇如前所述，在串行通訊中，收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳送率(波特率)要有一定的約定。在MCS-51串行口的四種工作方式中，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可變的，由定時器T1的溢出率控制。1方式O：方式0的波特率固定為主振頻率 的1/12。2方式2：方式2的波特率由PCON中的選擇位SMOD來決定，可表示為：波特率=2sMoDfosc64也就是當(dāng)SMOD=1時，波特率為132fosc，當(dāng)SM

13、OD=0時，波特率為164fosc。 3方式1和方式3定時器T1作為波特率發(fā)生器，其公式如下：波特率=2SMOD32定時器T1溢出率T1溢出率=T1計數(shù)率產(chǎn)生溢出所需的周期數(shù) 式中T1計數(shù)率取決于它工作在定時器狀態(tài)還是計數(shù)器狀態(tài)。當(dāng)工作于定時器狀態(tài)時，T1計數(shù)率為Fosc/2：當(dāng)工作于計數(shù)器狀態(tài)時，T1計數(shù)率為外部輸入頻率，此頻率應(yīng)小于Fosc/24。產(chǎn)生溢出所需周期與定時器T1的工作方式、T1的預(yù)置值有關(guān)。定時器T1工作于方式O：溢出所需周期數(shù)=8192-定時器T1工作于方式1：溢出所需周期數(shù)=65536-X定時器T1工作于方式2：溢出所需周期數(shù)=256-X因為方式2為自動重裝入初值的8位定

14、時器計數(shù)器模式，所以用它來做波特率發(fā)生器最恰當(dāng)。這種方式下，T1的溢出率次秒計算式可以表示為：T1溢出率=Fsoc12256-X1.2 雙機(jī)通信原理雙機(jī)通訊對單片機(jī)而言意義重大，不但可以實現(xiàn)將單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)端，而且也能實現(xiàn)計算機(jī)對單片機(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，得到了廣泛的運用。1.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通信協(xié)議是通信設(shè)備在通信前的約定。單片機(jī)、計算機(jī)有了協(xié)議這種約定，通信雙方才能明白對方的意圖，以進(jìn)行下一步動作。假定我們需要在PC機(jī)與單片機(jī)之間進(jìn)行通信，在雙方程式設(shè)計過程中，有如下約定： 0xA1：單片機(jī)讀取P0端口數(shù)據(jù)，并將讀取數(shù)據(jù)返回PC機(jī)； 0xA

15、2：單片機(jī)從PC機(jī)接收一段控制數(shù)據(jù)； 0xA3：單片機(jī)操作成功信息。在系統(tǒng)工作過程中，單片機(jī)接收到PC機(jī)數(shù)據(jù)信息后，便查找協(xié)議，完成相應(yīng)的操作。當(dāng)單片機(jī)接收到0xA1時，讀取P0端口數(shù)據(jù)，并將讀取數(shù)據(jù)返回PC機(jī)；當(dāng)單片機(jī)接收到0xA2時，單片機(jī)等待從PC機(jī)接收一段控制數(shù)據(jù)；當(dāng)PC接收到0xA3時，就表明單片機(jī)操作已經(jīng)成功。2.設(shè)計方案 本次設(shè)計，對于兩片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MAX232將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平輸出，經(jīng)過傳輸線將信號傳送到接收端。接收方也使用MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后，信號到達(dá)接收方串行口的接收端。

16、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個數(shù)據(jù)送給從機(jī)，并發(fā)送檢驗和。從機(jī)收到16個數(shù)據(jù)并計算接收到數(shù)據(jù)的檢驗和，與主機(jī)發(fā)送來的檢驗和進(jìn)行比較，若檢驗和相同則發(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個正確數(shù)據(jù)后送到一個數(shù)碼管顯示。3.單片機(jī)與通信芯片介紹3.1 單片機(jī)技術(shù)介紹1974年12月，美國著名的仙童公司推出了世界上第一臺單片機(jī)F8。該機(jī)由兩快集成電路芯片組成，結(jié)構(gòu)新穎

17、，并具有與眾不同的指令系統(tǒng)，深受民用電器和儀器儀表領(lǐng)域的歡迎和重視。從此單片機(jī)開始迅速發(fā)展，應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，現(xiàn)已成為微型計算機(jī)的重要分支。單片機(jī)的發(fā)展大致經(jīng)歷了外圍集成、總線完善、功能集成、全方位發(fā)展等技術(shù)發(fā)展階段，至今走過了四代的歷程。第一代：單片機(jī)探索階段。主要有通用CPU 68XX系列和專用CPUMCS-48系列。第二代：單片機(jī)完善階段。表現(xiàn)在:1.面對對象，突出控制功能，專用CPU滿足嵌入功能；2.尋址范圍16位或8位；3.規(guī)范的總線結(jié)構(gòu)，有8位數(shù)據(jù)線，16位地址線及多功能異步串行口（UART）；4.特殊功能寄存器（SFR）的集中管理模式；5.海量位地址空間，提供位尋址及位操作功

18、能；6.指令系統(tǒng)突出功能。第三代：微控制器形成階段。這一階段已經(jīng)形成系列產(chǎn)品：以8051系列為代表，如8031、8032、8051和8052等。第四代：微控制器百花齊放。表現(xiàn)在：1.電氣商、半導(dǎo)體商廣泛加入；2.滿足最低層電子技術(shù)的應(yīng)用（玩具、小家電）；3.大力發(fā)展專用型單片機(jī)；4.致力于提高單片機(jī)的綜合品質(zhì)。由于單片機(jī)在整個設(shè)計中占據(jù)著重要的地方，首先介紹一下單片機(jī)的相關(guān)知識。單片機(jī)AT89S52具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要。MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)8051是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。8051單片

19、機(jī)包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在分別加以說明：中央處理器：中央處理器(CPU)是整個單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲器(RAM)：8051內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)

20、據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 圖3.1 8051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)程序存儲器(ROM)：8051共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時/計數(shù)器：8051有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。并行輸入輸出(I/O)口：8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：8051內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。中斷系統(tǒng)：8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足

21、不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。時鐘電路：8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機(jī)運行的脈沖時序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機(jī)廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 圖3.2 MCS-51結(jié)構(gòu)框圖MCS-51的引腳說明：MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用4

22、0Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，圖2.3是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：圖3.3 51單片機(jī)引腳圖Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存

23、器R0-R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)。8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，如圖(2.4)。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。 圖2.4 復(fù)位電路圖Pin30:ALE/當(dāng)訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當(dāng)訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。Pin29:當(dāng)訪問外部程序

24、存儲器時，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kb時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的8031,EA端必須接地。3.2 MAZ232芯片用8051串行接口通信，如果兩臺8051單片機(jī)之間的距離很近（不超過1.5m），可以采用直接將兩臺8051單片機(jī)的串行接

25、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。此時可利用 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-15-5V；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，可以采用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+5V電源電壓在芯片內(nèi)提高到RS232電平所需的+10V或者

26、-10V電平。圖2.電平轉(zhuǎn)換芯片MAX2323.3 44鍵盤介紹3.3.1 44矩陣鍵盤工作原理矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個交叉點上，設(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個數(shù)是44個。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。圖3.4為ME300B矩陣鍵盤電路圖，行線接P1.4P1.7，列線接P1.0P1.3。圖3.4 矩陣鍵盤電路 圖2 按鍵排列3.3.2數(shù)碼動態(tài)掃描顯示電路在ME300B開發(fā)系統(tǒng)中，采用了8位數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示。它將所有數(shù)碼管的8個段線相應(yīng)地并接在一起，并接到 AT89S51的P0口

27、，由P0口控制字段輸出。而各位數(shù)碼管的共陽極由AT89S51的P2口控制Q20Q27來實現(xiàn)8位數(shù)碼管的位輸出控制。這樣，對于一組數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示需要由兩組信號來控制：一組是字段輸出口輸出的字形代碼，用來控制顯示的字形，稱為段碼；另一組是位輸出口輸出的控制信號，用來選擇第幾位數(shù)碼管工作，稱為位碼。由于各位數(shù)碼管的段線并聯(lián)，段碼的輸出對各位數(shù)碼管來說都是相同的。因此，同一時刻如果各位數(shù)碼管的位選線都處于選通狀態(tài)的話，8位數(shù)碼管將顯示相同的字符。若要各位數(shù)碼管能夠顯示出與本位相應(yīng)的字符，就必須采用掃描顯示方式。即在某一時刻，只讓某一位的位選線處于導(dǎo)通狀態(tài)，而其它各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)。同時，段線

28、上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字型碼。這樣同一時刻，只有選通的那一位顯示出字符，而其它各位則是熄滅的，如此循環(huán)下去，就可以使各位數(shù)碼管顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時刻出現(xiàn)的，而且同一時刻，只有一位顯示，其它各位熄滅，但由于數(shù)碼管具有余輝特性和人眼有視覺暫留現(xiàn)象，只要每位數(shù)碼管顯示間隔足夠短，給人眼的視覺印象就會是連續(xù)穩(wěn)定地顯示。管的亮度將亮些，若顯示的時間間隔短，顯示時數(shù)碼管的亮度將暗些。若顯示的時間間隔過長的話，數(shù)碼管顯示時將產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。所以，在調(diào)整顯示的時間間隔時，即要考慮到顯示時數(shù)碼管的亮度，又要數(shù)碼管顯示時不產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。在ME300B單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)中使用數(shù)碼管來顯示信息時，

29、要將JP2的2、3端短接。見圖3.6。圖3.63.4數(shù)碼管工作原理 共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起。通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。 共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮，根據(jù)發(fā)光

30、字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻.4.設(shè)計步驟 基于單片機(jī)的雙機(jī)通信的設(shè)計包括軟件設(shè)計和硬件設(shè)計兩部分。軟硬件設(shè)計都包括發(fā)射部分和接收部分的設(shè)計。軟件設(shè)計主要是C語言程序和匯編語言程序的編寫和運用Proteus軟件進(jìn)行仿真。4.1 Keil和Proteus介紹和聯(lián)調(diào)4.1.1 Proteus的介紹1、Proteus是一種低投資的電子設(shè)計自動化軟件，提供Schematic Drawing、SPICE仿真與PCB設(shè)計功能，這一點Proteus 與 multisim比較類似，只不過它可以仿真單片機(jī)和

31、周邊設(shè)備，可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU，與keil和MPLAB不同的是它還提供了周邊設(shè)備的仿真，只要給出電路圖就可以仿真，例如373，led，示波器，Proteus提供了大量的元件庫，有RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件，編譯方面支持Keil和MPLAB，里面有大量的例子參考. 2、Proteus可提供仿真元件資源 ，Proteus軟件提供了可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件達(dá)30多個元件庫。 3、Proteus可提供的仿真儀表資源包括擬儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量，是衡量仿真軟件實驗室是否合格的一個關(guān)鍵因素。在Pro

32、teus軟件中，理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。 除了現(xiàn)實存在的儀器外，Proteus還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響。 4、Proteus可提供的調(diào)試手段 Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。 Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿

33、真和程序調(diào)試時，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機(jī)寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實驗和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。4.1.2 Keil的介紹Keil是德國開發(fā)的一個51單片機(jī)開發(fā)軟件平臺，最開始只是一個支持C語言和匯編語言的編譯器軟件。后來隨著開發(fā)人員的不斷努力以及版本的不斷升級，使它已經(jīng)成為了一個重要的單片機(jī)開發(fā)平臺，不過KEIL的界面并不是非常復(fù)雜，操作也不是非常困難，很多工程師的開發(fā)的優(yōu)秀程序都是在KEIL的平臺上編寫出來的?？梢哉f它是一個比較重要的軟件，熟悉他的人很多很多，用戶群極為龐大，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)

34、超過偉福等廠家軟件用戶群，操作有不懂的地方只要找相關(guān)的書看看，到相關(guān)的單片機(jī)技術(shù)論壇問問，很快就可以掌握它的基本使用了。 1、Keil的Vision2可以進(jìn)行純粹的軟件仿真(仿真軟件程序，不接硬件電路)；也可以利用硬件仿真器，搭接上單片機(jī)硬件系統(tǒng)，在仿真器中載入項目程序后進(jìn)行實時仿真；還可以使用Vision2的內(nèi)嵌模塊Keil Monitor-51，在不需要額外的硬件仿真器的條件下，搭接單片機(jī)硬件系統(tǒng)對項目程序進(jìn)行實時仿真。 2、uVision2調(diào)試器具備所有常規(guī)源極調(diào)試，符號調(diào)試特性以及歷史跟蹤，代碼覆蓋，復(fù)雜斷點等功能。DDE界面和shift語言支持自動程序測試。 3、虛擬實驗的構(gòu)建及調(diào)試

35、；單片機(jī)的理論教學(xué)和實驗中，內(nèi)容一般包括了四方面，即單片機(jī)系統(tǒng)資源；硬件電路的設(shè)計、組裝、調(diào)試；應(yīng)用軟件的編制、調(diào)試；總調(diào)，即應(yīng)用軟件的鏈接調(diào)試，程序固化，軟、硬件結(jié)合的應(yīng)用系統(tǒng)。因此教師在進(jìn)行教學(xué)時，應(yīng)該充分考慮課程的特點并作合理的模塊劃分，在每次實驗課程前作適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)備工作，以使教學(xué)任務(wù)能集中和突出。 （1）系統(tǒng)資源的實驗教學(xué) 任何一種單片機(jī)均提供了一定的系統(tǒng)資源。對于51系列單片機(jī)來講，其所提供的資源是以寄存器和存儲器的方式體現(xiàn)出來的。對于寄存器內(nèi)容的查看，可以采用多種可以模擬仿真51單片機(jī)的軟件來實現(xiàn)。對于Keil軟件來講，C51編譯器可以實現(xiàn)對51系列單片機(jī)所有資源的操作。 （2）硬件

36、電路的設(shè)計、組裝、調(diào)試 硬件電路的設(shè)計包含兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)自身的功能單元如ROM、RAM、I/O口、定時器/計數(shù)器等容量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的需要時，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒O(shè)計相應(yīng)的電路；二是系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)的要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計合適的接口電路。 很多常用的硬件電路的設(shè)計可在Proteus軟件中實現(xiàn)，學(xué)生通過Proteus軟件的使用，不當(dāng)可以實現(xiàn)教材上的大部分實驗。而且可以學(xué)到硬件電路設(shè)計的方法。 （3）應(yīng)用軟件的編制、調(diào)試； 使用Keil 軟件工具時，項目開發(fā)流程和其它軟件開發(fā)項目的流程極其相似。 創(chuàng)建

37、一個項目，從器件庫中選擇目標(biāo)器件，配置工具設(shè)置。 用C語言或匯編語言創(chuàng)建源程序。 用項目管理器生成應(yīng)用。 修改源程序中的錯誤。 測試，連接應(yīng)用。 通過使用Keil 軟件工具編制、調(diào)試應(yīng)用軟件，可以學(xué)到單片機(jī)各種指令，也可以學(xué)到單片機(jī)軟件開發(fā)的步驟、方法和技巧。 （4）總調(diào)，即應(yīng)用軟件的鏈接調(diào)試，程序固化，軟、硬件結(jié)合的應(yīng)用系統(tǒng) 軟硬件聯(lián)合仿真系統(tǒng)由一個硬件執(zhí)行環(huán)境和一個軟件執(zhí)行環(huán)境組成，通常軟件環(huán)境和硬件環(huán)境都有自己的除錯和控制界面，Keil與Proteus的整合調(diào)試可以實現(xiàn)系統(tǒng)的總調(diào)，在該系統(tǒng)中，Keil作為軟件調(diào)試界面，Proteus作為硬件仿真和調(diào)試界面，下面說一下如何在keil中調(diào)用p

38、roteus進(jìn)行MCU外圍器件的仿真。 4.2 軟件設(shè)計1、源程序設(shè)計首先，根據(jù)發(fā)送端和接收端的功能要求分別編寫源代碼。源程序由C語言編程實現(xiàn)，具體如附錄I。所實現(xiàn)的功能是用44鍵盤進(jìn)行手動控制發(fā)送端的數(shù)字信號進(jìn)行發(fā)送。然后，調(diào)試源程序直到無錯誤出現(xiàn)。最后，運行源程序。2、原理圖設(shè)計利用Proteus仿真軟件畫出原理圖并將程序嵌入其中，直到仿真成功。3、將程序分別燒入控制發(fā)送端和接收端的AT89C51中，仿真結(jié)果如附錄II。4.3 硬件設(shè)計按照原理圖將器件一一插入面包板。首先，將各個芯片插入合適的位置。接著把相應(yīng)的器件插入面包板。接下來連接導(dǎo)線。分別給發(fā)送端和接收端接上5V電源，即可觀察設(shè)計結(jié)

39、果，硬件實現(xiàn)如附錄III。千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印?！敖Y(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。結(jié) 論為期3周的通信專業(yè)課程設(shè)計，我們很好的完成了設(shè)計任務(wù)。期間，我學(xué)到了很多寶貴的經(jīng)驗和相關(guān)的通信技術(shù)知識。在這次的雙機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計中，C語言程序和匯編語言程序的編寫以及原理圖的設(shè)計占了很重要的部分。對于零散的芯片，通過編程、仿真、硬件電路搭建，才能形成一個完整的系統(tǒng)。我們必須深入到工程實踐中，畢竟實踐出真知。同時，在本次課程設(shè)計中，我們還必須將書本中的知識很好的應(yīng)用到實踐中去。經(jīng)過課程設(shè)計，在查閱資料的過程中，學(xué)習(xí)了基于單片機(jī)的C語言程序設(shè)計，了解了單片機(jī)串行通信的基本知識，對

40、于以后的學(xué)習(xí)和工作都有很大的益處。在學(xué)習(xí)的過程中，也遇到了一些困難，比如開始的時候，由于發(fā)送端和接收端的通信協(xié)議沒有做好，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能正確的傳輸，在解決問題的過程中，對于通信協(xié)議的實現(xiàn)有了深刻的認(rèn)識?，F(xiàn)在課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，但它的影響卻留存長久，它讓我們自己動手，品嘗成功的喜悅，激發(fā)了我們對實踐的興趣和熱情，在很大程度上鼓舞了我們的學(xué)習(xí)決心，增強(qiáng)了我們的自信心，讓我們以更大的勇氣面對以后的學(xué)習(xí)和人生他，它給了我們開拓進(jìn)取的動力。通過這次的課程設(shè)計我深刻的認(rèn)識到了，理論知識和實踐相結(jié)合是教學(xué)環(huán)節(jié)中相當(dāng)重要的一個環(huán)節(jié)，只有這樣才能提高自己的實際操作能力，并且從中培養(yǎng)自己獨立思考、用于克服困難、團(tuán)隊協(xié)

41、作的精神。不要自己寫，要利用word來自動生成。詳情請看最后一頁致 謝持續(xù)緊張和忙碌三周的課程設(shè)計終于完了，在此我特別感謝帶我的指導(dǎo)老師-王老師，在這次畢業(yè)設(shè)計中對我的的耐心指導(dǎo)和幫助。還有各位領(lǐng)導(dǎo)在此期間對我的幫助和鼓勵，使我在設(shè)計的時候信心十足。感謝學(xué)校給我門這次畢業(yè)設(shè)計的機(jī)會和其它的幫助。還有一同討論、幫助我設(shè)計的同學(xué)表示感謝。在這次課程設(shè)計中，老師的教導(dǎo)和同學(xué)們的協(xié)作，使我受益匪淺。感謝幾位舍友在我?guī)状闻獊G資料的情況下幫助我共同完成任務(wù)。沒有老師和他們的幫助、查找資料。對于我一個對單片機(jī)知識理解不是很深入的人來說要想在短短的幾周的時間里學(xué)習(xí)到網(wǎng)絡(luò)知識并完成課程論文是很困難的事情。所以，

42、謝謝指導(dǎo)老師和幾位舍友，謝謝你們！參考文獻(xiàn)1 胡漢才. 單片機(jī)原理機(jī)接口技術(shù)M. 北京：北京清華大學(xué)出版社，2004.3.2 薛曉書. 單片微型計算機(jī)原理及應(yīng)用. 西安交通大學(xué)出版社，2007.3 秦實宏，周龍，肖忠. 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù). 中國水利水電出版社，2005.附 錄I發(fā)送端程序：#ifndef_PMPDATAT_H #define_PMPDATAT_H#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define SUCC 0x2A#define ERR 0xF0#define MAXLE

43、N 64 uchar buf;uchar addr,get_key,key;#endif#include PMPDataT.hsbit led=P34;uchar num=0;void delay(uint t)uint i;while(t-)for (i=0;i125;i+) uchar keyscan(void)uchar scancode,tmpcode;P1 = 0xf0; if (P1&0xf0)!=0xf0)delay(10);if (P1&0xf0)!=0xf0)/scancode = 0xfe;while(scancode&0x10)!=0) P1 = scancode;if (P1&0xf0)!=0xf0) tmpcode = (P1&0xf0)|0x0f;return(scancode)+(tmpcode);else scancode = (scancode1)|0x01;/ return(0);void senddata(uchar buf)TI = 0;TB