單片機雙機通信課程設計報告

課程設計說明書課程設計名稱：單片機課程設計課程設計題目：單片機與單片機之間的串行通訊學院名稱：信息工程學院專業(yè)：電子信息科學與技術班級：090431班學號：xxx姓名：xxx評分：教師：xxx2021年6月25日電子信息工程專業(yè)課程設計任務書2010－2011學年第2學期第17周－20周題目單片機與單片機之間的串行通訊內容及要求用RS232串行芯片實現(xiàn)雙向通訊。傳送的數(shù)據在顯示器上〔數(shù)碼管和發(fā)光二極管〕顯示。進度安排第17周收集單片機雙機通訊的資料，思考雙機通訊傳送形式，如何顯示，了解RS232的作用。第18周用proteus設計原理圖，用Keil編寫程序，實現(xiàn)仿真后，調試好程序。第十九周把編譯成功的程序下載到開發(fā)板上，進展實際操作。第二十周完成課程報告總結和歸納雙機通訊的知識要點。學生姓名：xxxxxxx指導時間指導地點：E樓404室任務下達2021年06月日任務完成20年月日考核方式1.評閱□2.辯論□EQ\o\ac(□,√)□指導教師xxx系〔部〕主任注：1、此表一組一表二份，課程設計小組組長一份；任課教師授課時自帶一份備查。課程設計完畢后與“課程設計小結〞、“學生成績單〞一并交院教務存檔摘要串行通訊是單片機的一個重要應用。本設計就是利用兩塊單片機來完成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)單片機之間的串行通訊。隨著計算機的不斷普及，在我們的周圍可能會同時出現(xiàn)多臺微型計算機，而且這些計算機的牌號，后型號不同，而且有的格式不兼容。于是利用單片機串行口實現(xiàn)不同計算機之間的相互通信，以到達信息或程序的共享是非常有用的。從智能家用電器到工業(yè)上的控制系統(tǒng)都采用了上位機與下位機基于串行通信的主從工作方式，這樣就充分利用了微機分析處理能力強、速度快的特點及下位機〔單片機〕面向控制、使用靈活方便的優(yōu)勢。由于AT09C52系列單片機具有性能穩(wěn)定、工作可靠、價格低廉等可特點，因此其應用相當廣泛。AT09C52單片機中有異步通信串行接口，能方便的構成雙機，多機通訊接口。隨著測量向自動化，智能化，網絡化方向的開展。利用多機通訊構成的分布式系統(tǒng)逐漸普及。本實驗就點對點的雙機通信進展訓練。學習串口的工作方式，初始化編程，和單片機與單片機點對點通信的編程方法以及硬件電路的設計方法。在此根底上可以進一步提高，實現(xiàn)多機通信以及單片機與PC機的通訊,手機通過藍牙與單片機通訊，電腦通過藍牙與單片機通訊等一系列功能擴展?！娟P鍵字】雙機串行通訊AT89C52異步通訊功能擴展目錄前言 1第一章、系統(tǒng)功能 21.1設計要求和系統(tǒng)的組成及工作原理 2第二章、系統(tǒng)設計方案 3硬件設計 32.1.1AT89C52和RS232說明 32..12雙機通訊的方案選擇 7軟件設計 82.2.1甲機程序的編寫說明 82.2.2甲機程序的編寫說明 12第三章、調試與操作 19開發(fā)板調試 19測試結果與分析 20第四章、結論 21附錄一、參考文獻 22附錄二、元器件清單 23附錄三、電路總圖 24附錄四、實物圖 25 前言電子科學技術是人類在生產斗爭和科學實驗中開展起來的。隨著科學技術的開展和人類的進步，電子技術已經成了各種工程技術的核心，特別是進入信息時代以來，電子技術更是成了根本技術，其具體應用領域涵蓋了通信領域、控制系統(tǒng)、測試系統(tǒng)、計算機等等各行各業(yè)。單片機之間的數(shù)據通訊在當今社會應用相當廣泛，單片機之間的數(shù)據通訊。由于52系列單片機具有性能穩(wěn)定、工作可靠、價格低廉等特點，因此其應用相當廣泛。一個52系列的單片機〔如At89c52〕內部包含有RAM、FLASHROM、三個16位的定時器/計數(shù)器、一個通用異步串行通信控制器〔UART〕等多種資源。但即便如此，在一些相對復雜的單片機應用系統(tǒng)中，僅僅一個單片機資源還是不夠的，因此而常常需要擴大I/O接口、定時器/計數(shù)器、串行通信接口、RAM、ROM等。采用通用的標準器件進展擴大是通常的做法，但將單片機本身作為一個通用的擴大器件來使用，也不失為一個好的方法。在這種情況下，一個系統(tǒng)中就使用了兩個或兩個以上的單片機，而單片機之間就要通過互連來進展數(shù)據通信。52系列的單片機〔以下簡稱單片機〕都帶有串口，利用串口進展互連通信極為方便，其各種連接方式在許多書籍和資料上都有介紹，在此不再重述。但如果系統(tǒng)要求擴大的資源是對外連接的串口，或對相互之間的數(shù)據傳送有一定的速度要求，則單片機的串口就不能用作系統(tǒng)內兩單片機的通信接口了。所幸的是，單片機的并行端口也能相互連接來進展數(shù)據通信。根據單片機端口內部構造的特點，這些端口的端口線可以直接相連，從而使兩單片機之間并行通信接口的實現(xiàn)不用另外的硬件電路設備。本文就是關于用單片機與單片機之間的串行通訊的過程及根本原理。第一章系統(tǒng)功能1.1設計要求和系統(tǒng)的組成及工作原理一．設計要求1.用RS232串行芯片實現(xiàn)雙向通訊。2.傳送的數(shù)據在顯示器上〔數(shù)碼管和發(fā)光二極管〕顯示。圖1總體框圖三.工作原理雙機通信系統(tǒng)通過甲乙單片機的串行口來實現(xiàn)數(shù)據的收發(fā)。甲單片機通過開關電路來啟動發(fā)送程序，甲機當開關按下時向乙機發(fā)送一個數(shù)據，乙機上蜂嚀器發(fā)出聲音提示有數(shù)據發(fā)送過來，乙機通過接收中斷來接收和開關判斷是否接收甲機發(fā)送過來的數(shù)據，并通過編寫好的數(shù)據代碼在8個發(fā)光二極管上顯示主機發(fā)送過來的數(shù)據。乙單片機通過開關電路來啟動發(fā)送程序，乙機給甲機發(fā)送一數(shù)據，甲機上蜂嚀器發(fā)出聲音提示有數(shù)據發(fā)送過來，甲機通過接收中斷來接收和開關判斷是否接收乙機發(fā)送過來的數(shù)據，并通過編寫好的數(shù)據代碼在8個發(fā)光二極管上顯示乙機發(fā)送過來的數(shù)據。第二章系統(tǒng)設計方案2.1硬件設計2.1.1AT89C52和RS23說明一.At89c52單片機內部有1個功能很強大的全雙工串行口，可以同時發(fā)送和接收數(shù)據。串行口的內部有數(shù)據接收緩沖器和數(shù)據發(fā)送緩沖器，數(shù)據接收緩沖器只能讀出不能寫入，數(shù)據發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出，這兩個數(shù)據緩沖器都是用SBUF來表示，地址都是99H，CPU對特殊功能存放器SBUF執(zhí)行寫操作就將數(shù)據寫入發(fā)送緩沖器，對SBUF執(zhí)行度操作就是讀出接收緩沖器中的內容。特殊功能存放器SCON參訪串行口的控制狀態(tài)信號，串行口用T1或者T2作為波特率發(fā)生器〔發(fā)送和接收時鐘〕，特殊功能存放器PCON的最高位SMOD為串行口波特率的倍率控制位。SCON：串行口控制存放器存放器地址98H，位尋址9FH～98H。位地址9F9E9D9C9B9A9998位符號SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0、SM1：串行口工作方式選擇位SM2：多機通信控制位REN：允許/制止串行口接收的控制位TB8：在方式2和方式3中，是被發(fā)送的第9位數(shù)據，可根據需要由軟件置1或清零，也可以作為奇偶校驗位，在方式1中是停頓位。RB8：在方式2和方式3中，是被接收的第9位數(shù)據〔來自第TB8位〕；在方式中，RB8收到的是停頓位，在方式0中不用。TI——串行口發(fā)送中斷請求標志位:當發(fā)送完一幀串行數(shù)據后，由硬件置1；在轉向中斷效勞程序后，用軟件清0。RI——串行口接收中斷請求標志位:當接收完一幀串行數(shù)據后，由硬件置1；在轉向中斷效勞程序后，用軟件清0。SM0、SM1：串行口工作方式選擇位，其組合含義如下所示：PCON的D7位作為串行波特率系數(shù)SMOD控制位，PCON不可位尋址，其地址為87H，當SMOD=1時，波特率加倍。SMOD在PCON中的位置如下所示：RS232近程通訊總線適合于數(shù)據傳輸速率在0～20000b/s范圍內的通信，由于通行設備廠商都生產與RS-232C制式兼容的通信設備，因此，它作為一種標準，目前已在微機通信接口中廣泛采用。如圖2所示：圖2DB91.電氣特性EIA-RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定。在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V邏輯0(SPACE)=+3～＋15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號有效〔接通，ON狀態(tài)，正電壓〕＝+3V～+15V信號無效〔斷開，OFF狀態(tài)，負電壓〕=-3V～-15VRS232C與TTL轉換：EIA-RS-232C是用正負電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL以上下電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計算機接口或終端的TTL器件連接，必須在EIA-RS-232C與TTL電路之間進展電平和邏輯關系的變換。最大直接傳輸距離說明：RS-232C標準規(guī)定，假設不使用MODEM，在碼元畸變小于4%的情況下，DTE和DCE之間最大傳輸距離為15m〔50英尺。2.DB-9連接器使用DB-9連接器，作為提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2兩個串行接口的連接器。它只提供異步通信的9個信號。DB-25型連接器的引腳分配與DB-25型引腳信號完全不同。因此，假設與配接DB-25型連接器的DCE設備連接，必須使用專門的電纜線。最大直接傳輸距離說明：RS-232C標準規(guī)定，假設不使用MODEM，在碼元畸變小于4%的情況下，DTE和DCE之間最大傳輸距離為15m〔50英尺〕。用RS-232總線連接系統(tǒng)有近程通訊方式和遠程通訊方式兩種，近程通訊是指傳輸距離小于15米的通訊，可以用RS-232電纜直接連接。15米以上的長距離通訊，需要采用調制調解器。當計算機與終端之間利用RS-232作近程連接時，有幾根線實現(xiàn)交換連接。本次實驗不需要檢測數(shù)據等信號狀態(tài)的RS-232是異步通訊中最廣泛的標準總線，適用于數(shù)據中端設備〔DTE〕和數(shù)據通訊設備〔DCE〕之間的接口。在微機通訊中，通常使用的RS-232接口信號是九根引腳。如圖3：各引腳功能如下：引腳號符號方向功能1DCD輸入載波檢測2RXD輸入接收數(shù)據3TXD輸出發(fā)送數(shù)據4DTR輸出數(shù)據終端就緒5GND信號地6DSR輸入數(shù)據裝置就緒7RTS輸出請求發(fā)送8CTS輸入去除發(fā)送9RI輸入振鈴指示圖3DB9管腳說明用RS-232總線連接系統(tǒng)有近程通訊方式和遠程通訊方式兩種，近程通訊是指傳輸距離小于15米的通訊，可以用RS-232電纜直接連接。15米以上的長距離通訊，需要采用調制調解器。計算機和終端用RS-232連接的穿插圖4如下，圖中“發(fā)送數(shù)據〞與“接收數(shù)據〞是穿插相連的，是得兩臺設備都能正常的發(fā)送和接收。圖4通訊連接數(shù)據發(fā)送與接收線：發(fā)送數(shù)據(TxD)——通過TxD終端將串行數(shù)據發(fā)送到MODEM。接收數(shù)據(RxD)——通過RxD線終端接收從MODEM發(fā)來的串行數(shù)據。2.1.2雙機通訊的方案選擇設計方案：該系統(tǒng)采用主從共兩片AT89C52單片機來實現(xiàn)上位機對下位機的控制，由于是近距離的雙機通信，我們采用單片機直接穿插連接的方式，上位機發(fā)送的數(shù)據由串行口TXD端輸出，直接由下位機的串行口數(shù)據接收端RXD接收。需要注意的是一定要保證主從機一樣的數(shù)據傳輸速率，即要求設置一樣的波特率。電路分為數(shù)碼管顯示模塊，指示模塊、以及單片機工作的根本復位、晶振模塊。甲機由3個數(shù)碼管，4個獨立鍵盤開關，1個蜂嚀器組成。乙機由8個發(fā)光二極管，一個蜂嚀器，1個數(shù)字溫度傳感器DS18B20組成。單片機上最根本的兩個電路：復位電路〔圖5〕和晶振電路〔圖6〕圖5復位電路圖6晶振電路2.2軟件設計本系統(tǒng)的軟件設計流程圖。系統(tǒng)設計代碼分為以下幾個局部：初始化串行、發(fā)送數(shù)據、接收數(shù)據、鍵盤輸入、數(shù)值轉換、LED顯示，數(shù)碼管顯示，用keil編譯。甲機程序設計框圖〔圖7〕：開場等待按鍵初始化開場等待按鍵初始化乙機查詢接收輸出完成？N乙機回送應答Y甲機發(fā)送甲機中斷接收應答Y完畢LED閃爍圖7甲程序設計框圖程序名稱：雙機通信甲機程序實驗地點： 信工學院E404#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitk1=P3^4;sbitk2=P3^5;sbitk3=P3^6;sbitk4=P3^7;//四個獨立鍵盤sbitdula=P2^6;//段選sbitwela=P2^7;//位選sbitbeep=P2^3; //蜂鳴器ucharwendu,temp;unsignedcharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71}; //不帶小數(shù)點顯示0到9unsignedcharcodetable1[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};//帶小數(shù)點顯示0到9延時程序x〔ms〕 voiddelay(uintx) chari; while(x--) for(i=0;i<120;i++);數(shù)碼管顯示溫度值 voiddisplay(uinttemp) ucharA1,A2,A3; if(wendu>=110) //溫度大于31度蜂鳴器發(fā)聲 beep=0; delay(50); beep=1; temp=temp+200; A1=temp/100; A2=temp%100/10; A3=temp%100%10; dula=1; P0=table[A1];//顯示百位 dula=0; wela=1; P0=0x7f;//01111111選中第一個數(shù)碼管 wela=0; delay(5); dula=1; P0=table1[A2];//顯示十位 dula=0; wela=1; P0=0x7e; //01111111選中第一個數(shù)碼管 wela=0; delay(5); dula=1; P0=table[A3];//顯示個位 dula=0;wela=1; P0=0x7b; //01111111選中第一個數(shù)碼管 wela=0; delay(5);甲機向乙機發(fā)送程序 voidcom(ucharcom) SBUF=com; while(!TI);//是否發(fā)送完 TI=0;voidmain()ucharb;SCON=0x50;//SM0=1,SM1=1,SEN=1TMOD=0X20;//定時器工作于方式一TH1=0XFD;TL1=0XFD;//波特率9600TR1=1;//啟動定時器IE=0X90;//開中斷beep=1;//蜂鳴器初始狀態(tài)不響while(1)if(k1==0) //接收乙機溫度值顯示while(k4==1) display(wendu); delay(10);if(k2==0) //發(fā)送流水燈指令 b=2; com(b);if(k3==0) //發(fā)送搖擺燈指令 b=3; com(b);if(k4==0) //關閉甲乙機所有顯示 P0=0XFF; delay(1); wela=1; delay(1); wela=0; b=4; com(b);delay(5);甲機從乙機接收程序 voidert()interrupt4 RI=0; wendu=SBUF;乙機程序設計框圖〔圖8〕：開場等待按鍵開場等待按鍵初始化甲機查詢接收輸出完成？N甲機回送應答Y乙機發(fā)送乙機中斷接收應答Y完畢數(shù)碼管顯示圖8乙機設計框圖程序名稱：雙機通信乙機程序實驗地點： 信工學院E404#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitDS=P2^2;//ds18b20片選信號uinttemp;//記錄ds18b20的溫度值sbitk1=P3^4;sbitk2=P3^5;sbitk3=P3^6;sbitk4=P3^7; //四個獨立鍵盤sbitbeep=P2^3;uchark;延時程序x〔ms〕 voiddelay(uintx)chari;while(x--)for(i=0;i<120;i++);sendresetandinitializationcommand voiddsreset(void)uinti;DS=0;i=103;while(i>0)i--;DS=1;i=4;while(i>0)i--;readabit bittmpreadbit(void)uinti;bitdat;DS=0;i++;//i++fordelayDS=1;i++;i++;dat=DS;i=8;while(i>0)i--;return(dat);readabytedate uchartmpread(void)uchari,j,dat;dat=0;for(i=1;i<=8;i++)j=tmpreadbit();dat=(j<<7)|(dat>>1);//讀出的數(shù)據最低位在最前面，這樣剛好一個字節(jié)在DAT里return(dat);writeabytetods18b20 voidtmpwritebyte(uchardat)uinti;ucharj;bittestb;for(j=1;j<=8;j++)testb=dat&0x01;dat=dat>>1;if(testb)//write1DS=0;i++;i++;DS=1;i=8;while(i>0)i--;elseDS=0;//write0i=8;while(i>0)i--;DS=1;i++;i++;DS18B20beginchange voidtmpchange(void)dsreset();delay(1);tmpwritebyte(0xcc);//addressalldriversonbustmpwritebyte(0x44);//initiatesasingletemperatureconversiongetthetemperature uinttmp()floattt;uchara,b;dsreset();delay(1);tmpwritebyte(0xcc);tmpwritebyte(0xbe);a=tmpread();b=tmpread();temp=b;temp<<=8;//twobytecomposeaintvariabletemp=temp|a;tt=temp*0.0625;temp=tt*10+0.5;return(temp-200);乙機向甲機發(fā)送程序 voidcom(ucharcom)SBUF=com;while(!TI);TI=0;voidmain()uchartemp,a,i;SCON=0x50;//SM0=1,SM1=1,SEN=1TMOD=0X20; //定時器工作于方式一TH1=0XFD; //波特率9600TL1=0XFD;TR1=1; //啟動定時器IE=0X90; //開中斷beep=1; //蜂鳴器初始狀態(tài)不響while(1) if(k1==0) //采集當前溫度值并向甲機發(fā)送while(k2==1&&k3==1&&k4==1)tmpchange();delay(5);for(a=10;a>0;a--)com(tmp());delay(1);if(k==2) //接收甲機流水燈指令并用蜂鳴器提示while(1)beep=0;if(k1==0) //決定接收流水燈指令并關閉蜂鳴器beep=1;break;while(1) //顯示流水燈現(xiàn)象 temp=0x7f;P1=temp; for(i=1;i<8;i++)a=temp>>i;P1=a;delay(50);if(k==4) //關閉所有顯示P1=0x0ff;beep=0;delay(50);beep=1;break;if(k==3) //接收甲機搖擺燈指令并用蜂鳴器提示while(1)beep=0;if(k1==0) //決定接收搖擺燈指令并關閉蜂鳴器beep=1;break;while(1) //顯示搖擺燈現(xiàn)象delay(50);P1=0x55; delay(50);P1=0x0aa;if(k==4) //關閉所有顯示P1=0x0ff;beep=0;delay(50);beep=1;break;乙機從甲機接收程序 voidert()interrupt4RI=0;k=SBUF;最后用Proteus畫好原理圖，把編譯好的甲乙機程序HEX文件，下載到原理圖里，點擊運行仿真，查看效果！第三章調試與操作通過Proteus仿真〔附錄三〕得出甲乙程序在理論上已經通過，接下來通過下載軟件STC-ISP把甲乙機程序分別下載到兩塊單片機里，上電調試。首先進展甲機向乙機發(fā)送數(shù)據，按下流水燈按鈕，這時乙機蜂嚀器發(fā)出聲音提示有數(shù)據傳送過來,按下乙機接收按鈕，這是可以看到乙機上的八個發(fā)光二極管顯示流水燈的現(xiàn)象〔圖9所示〕。圖9流水燈現(xiàn)象按下甲機上的關閉所有顯示按鈕，再發(fā)送要搖擺燈按鈕這時乙機蜂嚀器發(fā)出聲音提示有數(shù)據傳送過來,按下乙機接收按鈕，這是可以看到乙機上的八個發(fā)光二極管顯示搖擺燈的現(xiàn)象〔圖10所示〕。圖10搖擺燈現(xiàn)象甲機向乙機發(fā)送的數(shù)據可以在乙機上顯示出來的，然后進展乙機向甲機發(fā)送乙機通過DS18B20采集到的溫度值傳輸?shù)郊讬C上顯示。按下乙機發(fā)送溫度值按鈕，這時甲機蜂嚀器發(fā)出聲音提示有數(shù)據傳送過來,按下甲機接收按鈕，這是可以看到甲機上的數(shù)碼管上顯示溫度值的現(xiàn)象〔圖11所示〕。圖11溫度