基于單片機(jī)的雙機(jī)通信[研究分析]

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(gè)重要應(yīng)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)兩個(gè)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(shí)現(xiàn)的雙機(jī)之間的通信的設(shè)計(jì)。軟件部分采用C語言編程實(shí)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(jì)完成后，將程序燒入單片機(jī)。通信的結(jié)果實(shí)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 communic

2、ation 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 machi

3、ne 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,

4、digital 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?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印論文參考通 信 工 程 專 業(yè) 課 程 設(shè) 計(jì) 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

5、信簡(jiǎn)介 31.1.1 雙機(jī)通信接口的基本特點(diǎn) 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(jì)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(dòng)態(tài)掃描顯示電路123.4數(shù)碼管工作原理134.設(shè)計(jì)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(jì)164.3 硬件設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)的一個(gè)分支，具有功能強(qiáng)、體

6、積小、應(yīng)用靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制、儀器儀表、通信、家用電器和國防科技等各個(gè)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(dòng)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(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，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(jì)算機(jī)的共同發(fā)展下，單片機(jī)的應(yīng)用從獨(dú)立的單片機(jī)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，由計(jì)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(gè)方向。單片機(jī)雙機(jī)通信是指由兩臺(tái)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(shí)現(xiàn)對(duì)某一過程的最終控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的

7、發(fā)展，雙機(jī)通訊技術(shù)也在不斷的發(fā)展，現(xiàn)在發(fā)展比較成熟的還有光纖通信等。由于計(jì)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(tái)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(shí)現(xiàn)對(duì)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?？煞譃樾切汀h(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(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用也從獨(dú)立的單機(jī)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。由計(jì)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(gè)方向。二者的結(jié)合，充分發(fā)揮單片機(jī)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理上的優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)在計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸、工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)

8、處理等都有廣泛地應(yīng)用，已滲透到我們生活的各個(gè)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(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方式不同于通用計(jì)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的辦法，對(duì)單片機(jī)雙機(jī)通信系統(tǒng)進(jìn)行研究在設(shè)計(jì)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(shí)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(jiǎn)介MCS-51系列單片機(jī)上有一個(gè)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(shí)由TX

9、D端送出，接收時(shí)數(shù)據(jù)由RXD端輸入。本文將具體介紹單片機(jī)串口的特點(diǎn)和編程方法，并且在最后給出一個(gè)實(shí)用的單片機(jī)與計(jì)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(diǎn)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(chǎng)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(gè)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

10、有一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器SBUF在特殊功能寄存器中的字節(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(shí)鐘振蕩頻率的分頻值或由定時(shí)器T1的定時(shí)溢出時(shí)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(shí)，串行口采樣RXD引腳，當(dāng)采樣到1至O的跳變時(shí)，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(cè)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(shí)，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(shí)，應(yīng)

11、先用軟件清零RI和SM2標(biāo)志。（2）方式2 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(yàn)位。當(dāng)CPU執(zhí)行一條數(shù)據(jù)寫入SUBF的指令且TI=0時(shí)，就啟動(dòng)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(shí)，串行口采樣RXD引腳，當(dāng)采樣到1至O的跳變時(shí)，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；(

12、SM2)=0或接收到的第9位數(shù)據(jù)為1時(shí)，第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(shí)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)SM

13、OD=1時(shí)，波特率為132fosc，當(dāng)SMOD=0時(shí)，波特率為164fosc。 3方式1和方式3定時(shí)器T1作為波特率發(fā)生器，其公式如下：波特率=2SMOD32定時(shí)器T1溢出率T1溢出率=T1計(jì)數(shù)率產(chǎn)生溢出所需的周期數(shù) 式中T1計(jì)數(shù)率取決于它工作在定時(shí)器狀態(tài)還是計(jì)數(shù)器狀態(tài)。當(dāng)工作于定時(shí)器狀態(tài)時(shí)，T1計(jì)數(shù)率為Fosc/2：當(dāng)工作于計(jì)數(shù)器狀態(tài)時(shí)，T1計(jì)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(shí)器T1的工作方式、T1的預(yù)置值有關(guān)。定時(shí)器T1工作于方式O：溢出所需周期數(shù)=8192-定時(shí)器T1工作于方式1：溢出所需周期數(shù)=65536-X定時(shí)器T1工作于方式2：溢出所需周期數(shù)=2

14、56-X因?yàn)榉绞?為自動(dòng)重裝入初值的8位定時(shí)器計(jì)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(jì)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(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(jiǎn)單，所以在較遠(yuǎn)距離傳輸中，得到了廣泛的運(yùn)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(jì)算機(jī)有了協(xié)議這種約定，通信雙方才能明白對(duì)方的意圖，以進(jìn)行下一步動(dòng)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(jì)過程中，有如下約定： 0xA1：?jiǎn)纹瑱C(jī)讀取P0

15、端口數(shù)據(jù)，并將讀取數(shù)據(jù)返回PC機(jī)； 0xA2：?jiǎn)纹瑱C(jī)從PC機(jī)接收一段控制數(shù)據(jù)； 0xA3：?jiǎn)纹瑱C(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(shí)，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(shí)，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(shí)，就表明單片機(jī)操作已經(jīng)成功。2.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

16、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(tái)單片機(jī)

17、F8。該機(jī)由兩快集成電路芯片組成，結(jié)構(gòu)新穎，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(jì)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：?jiǎn)纹瑱C(jī)探索階段。主要有通用CPU 68XX系列和專用CPUMCS-48系列。第二代：?jiǎn)纹瑱C(jī)完善階段。表現(xiàn)在:1.面對(duì)對(duì)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

18、；5.海量位地址空間，提供位尋址及位操作功能；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(gè)設(shè)計(jì)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(shí)。單片機(jī)AT89S52具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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

19、一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)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(gè)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(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)：8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)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

20、能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)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(chǔ)器(ROM)：8051共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時(shí)/計(jì)數(shù)器：8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)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(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：8051內(nèi)置一個(gè)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(gè)外中斷、

21、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。時(shí)鐘電路：8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)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(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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

22、機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin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(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)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(hào)復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時(shí)鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)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(jì)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

23、。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)。8051的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)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(shí)，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(chǔ)器時(shí)，ALE端將有一個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器，ALE會(huì)跳過一個(gè)脈沖。如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，將用

24、于輸入編程脈沖。Pin29:當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kb時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(chǔ)器指令。顯然，對(duì)內(nèi)部無程序存儲(chǔ)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(tái)8051單片機(jī)之間的距離很近（不超過1.5m）

25、，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(cè)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-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

26、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(gè)交叉點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個(gè)數(shù)是44個(gè)。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(dòng)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(dòng)態(tài)掃描顯示。它將所有數(shù)碼管的8個(gè)段線相應(yīng)地

27、并接在一起，并接到 AT89S51的P0口，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(shí)現(xiàn)8位數(shù)碼管的位輸出控制。這樣，對(duì)于一組數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示需要由兩組信號(hào)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(hào)，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(duì)各位數(shù)碼管來說都是相同的。因此，同一時(shí)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(shí)刻，只讓某一位的位選線處于導(dǎo)通狀態(tài)，

28、而其它各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)。同時(shí)，段線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字型碼。這樣同一時(shí)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(shí)刻出現(xiàn)的，而且同一時(shí)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(huì)是連續(xù)穩(wěn)定地顯示。管的亮度將亮些，若顯示的時(shí)間間隔短，顯示時(shí)數(shù)碼管的亮度將暗些。若顯示的時(shí)間間隔過長(zhǎng)的話，數(shù)碼管顯示時(shí)將產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。所以，在調(diào)整顯示的時(shí)間間隔時(shí)，即要考慮到顯示時(shí)數(shù)碼管的亮度，又要數(shù)碼管顯示時(shí)不產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。在ME300

29、B單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)中使用數(shù)碼管來顯示信息時(shí)，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(gè)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(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)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(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)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(gè)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(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平

30、時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)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(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)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(jì)步驟 基于單片機(jī)的雙機(jī)通信的設(shè)計(jì)包括軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)兩部分。軟硬件設(shè)計(jì)都包括發(fā)射部分和接收部分的設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)主要是C語言程序和匯編語言程序的編寫和運(yùn)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(jì)自動(dòng)化軟件，提供Schematic Drawing、SPICE仿真與PCB設(shè)計(jì)功能，這一點(diǎn)Proteus 與 mult

31、isim比較類似，只不過它可以仿真單片機(jī)和周邊設(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(gè)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

32、軟件實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個(gè)關(guān)鍵因素。在Proteus軟件中，理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。 除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外，Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)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(duì)測(cè)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(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 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

33、有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)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(gè)51單片機(jī)開發(fā)軟件平臺(tái)，最開始只是一個(gè)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(jí)，使它已經(jīng)成為了一個(gè)重要的單片機(jī)開發(fā)平臺(tái)，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(tái)上編寫出來的?？梢哉f它是一個(gè)比較重要的軟件，

34、熟悉他的人很多很多，用戶群極為龐大，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(xiàng)目程序后進(jìn)行實(shí)時(shí)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(duì)項(xiàng)目程序進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。 2、uVision2調(diào)試器具備所有常規(guī)源極調(diào)試，符號(hào)調(diào)試特性以及歷史跟蹤，代碼覆蓋，復(fù)雜斷點(diǎn)等功能。DDE界面和shift語言支

35、持自動(dòng)程序測(cè)試。 3、虛擬實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建及調(diào)試；單片機(jī)的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)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(jì)、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(shí)，應(yīng)該充分考慮課程的特點(diǎn)并作合理的模塊劃分，在每次實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué) 任何一種單片機(jī)均提供了一定的系統(tǒng)資源。對(duì)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(chǔ)器的方式體現(xiàn)出來的。對(duì)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(shí)現(xiàn)。對(duì)于Keil軟件來講，C51編譯器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)

36、51系列單片機(jī)所有資源的操作。 （2）硬件電路的設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試 硬件電路的設(shè)計(jì)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(shí)器/計(jì)數(shù)器等容量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的需要時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)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(jì)合適的接口電路。 很多常用的硬件電路的設(shè)計(jì)可在Proteus軟件中實(shí)現(xiàn)，學(xué)生通過Proteus軟件的使用，不當(dāng)可以實(shí)現(xiàn)教材上的大部分實(shí)驗(yàn)。而且可以學(xué)到硬件電路設(shè)計(jì)的方法。 （3）應(yīng)用軟件的編制、調(diào)試； 使用Keil 軟件工具時(shí)，項(xiàng)目開發(fā)流

37、程和其它軟件開發(fā)項(xiàng)目的流程極其相似。 創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)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(xiàng)目管理器生成應(yīng)用。 修改源程序中的錯(cuò)誤。 測(cè)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(gè)硬件執(zhí)行環(huán)境和一個(gè)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(cuò)和控制界面，Keil與Proteus的整合調(diào)試可以實(shí)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

38、調(diào)試界面，下面說一下如何在keil中調(diào)用proteus進(jìn)行MCU外圍器件的仿真。 4.2 軟件設(shè)計(jì)1、源程序設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)，具體如附錄I。所實(shí)現(xiàn)的功能是用44鍵盤進(jìn)行手動(dòng)控制發(fā)送端的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。然后，調(diào)試源程序直到無錯(cuò)誤出現(xiàn)。最后，運(yùn)行源程序。2、原理圖設(shè)計(jì)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(jì)按照原理圖將器件一一插入面包板。首先，將各個(gè)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

39、發(fā)送端和接收端接上5V電源，即可觀察設(shè)計(jì)結(jié)果，硬件實(shí)現(xiàn)如附錄III。千萬不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)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(jì)，我們很好的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。期間，我學(xué)到了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的通信技術(shù)知識(shí)。在這次的雙機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)占了很重要的部分。對(duì)于零散的芯片，通過編程、仿真、硬件電路搭建，才能形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。我們必須深入到工程實(shí)踐中，畢竟實(shí)踐出真知。同時(shí)，在本次課程設(shè)計(jì)中，我們還必須將書本中的知識(shí)很好的應(yīng)用到實(shí)踐中去。經(jīng)過課程設(shè)計(jì)，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

40、序設(shè)計(jì)，了解了單片機(jī)串行通信的基本知識(shí)，對(duì)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(shí)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(duì)于通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)有了深刻的認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)在課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，但它的影響卻留存長(zhǎng)久，它讓我們自己動(dòng)手，品嘗成功的喜悅，激發(fā)了我們對(duì)實(shí)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(duì)以后的學(xué)習(xí)和人生他，它給了我們開拓進(jìn)取的動(dòng)力。通過這次的課程設(shè)計(jì)我深刻的認(rèn)識(shí)到了，理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合是教學(xué)環(huán)節(jié)中相當(dāng)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，只有這樣才能提高自己的實(shí)際操作能力，并且

41、從中培養(yǎng)自己獨(dú)立思考、用于克服困難、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。不要自己寫，要利用word來自動(dòng)生成。詳情請(qǐng)看最后一頁致 謝持續(xù)緊張和忙碌三周的課程設(shè)計(jì)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(jì)中對(duì)我的的耐心指導(dǎo)和幫助。還有各位領(lǐng)導(dǎo)在此期間對(duì)我的幫助和鼓勵(lì)，使我在設(shè)計(jì)的時(shí)候信心十足。感謝學(xué)校給我門這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)和其它的幫助。還有一同討論、幫助我設(shè)計(jì)的同學(xué)表示感謝。在這次課程設(shè)計(jì)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(duì)于我一個(gè)對(duì)單片機(jī)知識(shí)理解不是很深入的人來說要想在短短的幾周的時(shí)間里學(xué)習(xí)到網(wǎng)

42、絡(luò)知識(shí)并完成課程論文是很困難的事情。所以，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(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用. 西安交通大學(xué)出版社，2007.3 秦實(shí)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

43、ERR 0xF0#define MAXLEN 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;