單片機(jī)之間多機(jī)通信演示電路設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)間多機(jī)通信演示電路的設(shè)計(jì)與研究摘要：“單片機(jī)間多機(jī)通信演示電路的設(shè)計(jì)與研究”是基于單片機(jī)的串行通信演示電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，三個(gè)AT89C51微控制器通過串行通信技術(shù)相互通信。在設(shè)計(jì)中，我們采用具有多機(jī)通信功能的AT89C51單片機(jī)構(gòu)成主從分布式控制系統(tǒng)，其中一臺主機(jī)控制兩臺從機(jī)，主機(jī)可以向從機(jī)發(fā)送命令來控制從機(jī)，同時(shí)也可以接收從機(jī)反饋的信息，從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)和從機(jī)之間的雙工通信。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用自制的鍵盤和撥碼開關(guān)作為輸入設(shè)備，簡單的發(fā)光二極管和一位數(shù)碼管作為輸出設(shè)備。主從機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸通過串行接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)，通信結(jié)果由顯示設(shè)備觀察。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要采用了單片機(jī)之間的多機(jī)通信技術(shù)

2、以及單片機(jī)的串行通信接口和中斷系統(tǒng)，這將在下面的設(shè)計(jì)中進(jìn)行詳細(xì)的研究和討論。關(guān)鍵詞：多機(jī)通信串行通信中斷控制演示電路，總體方案，功能介紹，(1)當(dāng)主機(jī)甲按下鍵盤選擇鍵1時(shí)，主機(jī)與從機(jī)乙通信，然后按鍵數(shù)據(jù)發(fā)送給從機(jī)乙，結(jié)果由數(shù)碼管DS1顯示。同樣，當(dāng)主機(jī)A按下鍵盤選擇鍵2時(shí)，主機(jī)與從機(jī)C通信，然后按鍵數(shù)據(jù)將發(fā)送給從機(jī)C，結(jié)果將由數(shù)碼管DS2顯示。(2)當(dāng)從機(jī)B和P1的手指開關(guān)被切換時(shí)，該數(shù)據(jù)將被發(fā)送到主機(jī)A，并且具有較低4位的四個(gè)發(fā)光二極管將被控制打開和關(guān)閉。同樣，當(dāng)從機(jī)C和P2的手指開關(guān)被切換時(shí)，該數(shù)據(jù)將被發(fā)送到主機(jī)A，并且具有高4位的4個(gè)發(fā)光二極管將被打開。1.多機(jī)通信接口的設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用系

3、統(tǒng)中，常常需要多個(gè)微處理器協(xié)同工作。由于AT89系列單片機(jī)具有多機(jī)通信的功能，可以用來組成各種分布式系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。在圖中，系統(tǒng)采用一個(gè)主和幾個(gè)從，主的RXD端與所有從的TXD端相連，而TXD端與所有從的RXD端相連。主機(jī)發(fā)送的信息可以被每個(gè)從機(jī)接收，而每個(gè)從機(jī)發(fā)送的信息只能被主機(jī)接收。2.多機(jī)通信原理在多機(jī)通信中，為了保證主從機(jī)之間的可靠通信，通信接口必須具有從機(jī)的識別功能。串行端口控制寄存器SCON中的SM2位是為滿足這一要求而設(shè)置的多機(jī)通信控制位。串口實(shí)現(xiàn)模式2或模式3下的多機(jī)通信。發(fā)送和接收的每個(gè)幀信息是11位，其中第9個(gè)數(shù)據(jù)位是可編程的。通過將1或0分配給SCON的TB8，

4、可以區(qū)分是發(fā)送地址幀還是數(shù)據(jù)幀(規(guī)定地址幀的第9位是1，數(shù)據(jù)幀的第9位是0)。如果從控制位SM2=1，當(dāng)接收到地址幀時(shí)，數(shù)據(jù)被加載到SBUF中，并且RI=1被設(shè)置為向中央處理器發(fā)送中斷請求；如果接收到數(shù)據(jù)幀，將不會(huì)生成中斷標(biāo)志，信息將被丟棄。如果SM2=0，則在地址幀和數(shù)據(jù)幀中產(chǎn)生中斷標(biāo)志RI=1，并將數(shù)據(jù)加載到SBUF中。單片機(jī)串口工作原理，1串口寄存器結(jié)構(gòu)AT89C51單片機(jī)串口寄存器結(jié)構(gòu)如圖所示。SBUF是串口的收發(fā)緩沖區(qū)，是一個(gè)可尋址的特殊寄存器，包括接收機(jī)和發(fā)射機(jī)寄存器，可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。但是這兩個(gè)寄存器有相同的地址(99H)。AT89C51的串行數(shù)據(jù)傳輸非常簡單，只需將數(shù)據(jù)寫入發(fā)

5、送緩沖區(qū)即可發(fā)送數(shù)據(jù)。并且可以通過從接收緩沖器讀出數(shù)據(jù)來接收數(shù)據(jù)。串行通信控制寄存器SCON控制寄存器，是用于串行數(shù)據(jù)通信控制的可尋址特殊寄存器。單元地址為98H，其結(jié)構(gòu)格式如下在接收狀態(tài)下，當(dāng)串行端口工作在模式2或模式3且SM2=1時(shí)，只有當(dāng)接收到的第9位數(shù)據(jù)(RB8)為1時(shí)，前8位數(shù)據(jù)才會(huì)發(fā)送到SBUF，并且ri設(shè)置為發(fā)出中斷應(yīng)用，否則，接收到的數(shù)據(jù)將被丟棄。當(dāng)SM2=0時(shí)，無論位數(shù)據(jù)是0還是1，都很難將數(shù)據(jù)發(fā)送到SBUF，并發(fā)出中斷應(yīng)用。在模式0下工作時(shí)，SM2必須為0。(3)。任：允許接收位。REN用于控制數(shù)據(jù)接收的允許和禁止。當(dāng)REN=1時(shí)，允許接收，當(dāng)REN=0時(shí)，禁止接收。(4)

6、.TB8:發(fā)送和接收數(shù)據(jù)位8。在模式2和模式3中，TB8是要傳輸?shù)牡?個(gè)數(shù)據(jù)位。該位也應(yīng)在多機(jī)通信中傳輸，它代表傳輸?shù)牡刂坊驍?shù)據(jù)。TB8=0是數(shù)據(jù)，TB8=1是地址。(5).RB8:接收數(shù)據(jù)位8。在模式2和模式3中，RB8存儲接收到的第9位數(shù)據(jù)，以識別接收到的數(shù)據(jù)的特征。(6)。發(fā)送中斷標(biāo)志位?？蓪ぶ窐?biāo)志位。在模式0下，它在發(fā)送第8位數(shù)據(jù)后由硬件設(shè)置，在其他模式下，它在發(fā)送或停止該位之前由硬件設(shè)置。因此，TI=1表示幀發(fā)送結(jié)束，t1可以由軟件清除。(7)。接收中斷標(biāo)志位?？蓪ぶ窐?biāo)志位。接收到第8位數(shù)據(jù)后，該位由硬件設(shè)置。在其他工作模式下，該位由硬件設(shè)置，且RI=1表示幀接收完成。2.電源管理寄

7、存器PCONPCON主要是一個(gè)用于CHMOS單片機(jī)電源控制的專用寄存器。單元地址為87H，其結(jié)構(gòu)格式如下：在CHMOS單片機(jī)中，除了串口波特率倍增位SMOD位外，所有位都是虛的。當(dāng)SMOD=1時(shí)，串行端口的波特率加倍。系統(tǒng)重置默認(rèn)為SMOD=0。AT89C51單片機(jī)的串口有四種工作模式，分別由SCON的SM0和SM1位設(shè)置。本系統(tǒng)研究了單片機(jī)之間的多機(jī)通信，因此主要介紹了實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信的方式2和3。1.模式0同步移位寄存器模式2。模式18位異步串行通信模式3。模式29位異步通信接口如果SM0SM1=10B，串行端口工作在模式2。模式2是固定波特率的11位異步串行通信模式，傳輸波特率與SMOD有關(guān)

8、。發(fā)送或接收11位信息幀，包括1個(gè)起始位0、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)可編程位(用于奇偶校驗(yàn)或多機(jī)通信)和1個(gè)停止位1。1)在模式2下發(fā)送時(shí)，軟件根據(jù)通信協(xié)議設(shè)置TB8，然后將待發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入SBUF，指令啟動(dòng)發(fā)送器。寫入SBUF的指令不僅向SBUF發(fā)送8位數(shù)據(jù)，還將TB8加載到傳輸移位寄存器的第9位，并啟動(dòng)傳輸控制器傳輸一次。一幀信息來自TXD。發(fā)送一幀信息后，TI自動(dòng)設(shè)置為1。在發(fā)送下一幀信息之前，必須通過中斷服務(wù)程序或查詢程序清除TI。2)當(dāng)REN=1時(shí)，允許串行端口接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)從RXD終端輸入。當(dāng)接收機(jī)在RXD終端對負(fù)跳變進(jìn)行采樣并判斷起始位有效時(shí)，它開始接收一幀信息，每幀接收11位信息。在模

9、式2下接收時(shí)，如果同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：(1)ri=0；(2)SM2=0或接收到第9個(gè)數(shù)據(jù)位1。接收到的數(shù)據(jù)有效，8位數(shù)據(jù)被發(fā)送到SBUF，第9位被發(fā)送到RB8，并且ri=1被設(shè)置；如果不滿足上述兩個(gè)條件，則該信息將被丟棄。4.模式3下的9位可變波特率異步通信接口如果SM0SM1=11B，串行端口在模式3下工作，這是一種11位可變波特率異步串行通信模式。除波特率外，模式3與模式2完全相同。多機(jī)通信電路設(shè)計(jì)，1硬件電路設(shè)計(jì)1時(shí)鐘電路如圖4.2所示，AT89C51的時(shí)鐘電路引腳為XTAL1(引腳19)和XTAL2(引腳18)，XTAL1和XTAL2分別為反相放大器的輸入和輸出。應(yīng)時(shí)振蕩器連接在引腳

10、18和引腳19之間(公共頻率為3.58兆赫茲、6兆赫茲、11.0592兆赫茲和11.0592兆赫茲)。為了節(jié)省單片機(jī)的輸入輸出端口，簡化硬件電路，采用了43矩陣鍵盤。鍵盤有12個(gè)鍵，包括數(shù)字鍵和功能鍵。如圖所示，它由AT89C51的四行線P1.0-P1.3和三列線P1.5-P1.7組成。鍵設(shè)置在行和列的交叉點(diǎn)。列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，列線通過上拉電阻連接到5V。當(dāng)平時(shí)沒有按鍵動(dòng)作時(shí)，列線處于高電平狀態(tài)，當(dāng)按鍵時(shí)，行線和列線的信號必須匹配進(jìn)行適當(dāng)處理，以確定閉合按鍵的位置。鍵盤上的某個(gè)鍵是否被按下，將被逐行發(fā)送到全掃描，并通過逐列讀取列的狀態(tài)來判斷。通過逐行掃描低電平后檢查列輸入狀態(tài)來確定

11、按下了鍵盤中的哪個(gè)鍵。3顯示電路1。如圖所示的發(fā)光二極管顯示電路是AT89C51單片機(jī)的基本顯示電路。將發(fā)光二極管連接到端口2后，連接470歐姆電阻作為限流裝置，防止發(fā)光二極管燒壞。最后，連接VCC供電。當(dāng)端口2的輸出引腳為0時(shí)，指示燈亮起，例如，當(dāng)控制端口2.0=0時(shí)，第一個(gè)指示燈亮起。AT89C51單片機(jī)可以控制這些引腳的電壓，產(chǎn)生數(shù)字信號，然后控制外圍設(shè)備。請注意，當(dāng)PORT0用作輸出端口時(shí)，必須連接上拉電阻。2.數(shù)碼管顯示電路顯示為兩個(gè)從機(jī)的顯示電路。該系統(tǒng)使用普通陽極數(shù)碼管作為顯示器。當(dāng)ag處于低電平時(shí)，led亮起。八個(gè)引腳a、b、c、d、e、f、g和dp分別連接到單片機(jī)的P2.0-P2.7，中間增加一個(gè)330歐姆的限流電阻。19，普通陽極發(fā)光二極管的編碼分別為： F9H、A4H、B0H、99H、92H、82H、F8H、80H和90H。2軟件編程1。鍵盤編程2。主機(jī)編程流程該系統(tǒng)使用波特率為2400赫茲的12兆赫茲晶體振蕩器。程序流程如圖4.9所示，定時(shí)器串口通信的初始化步驟如下：(1)確認(rèn)串口工作在模式3，允許接收控制字C0H (SM0=1，SM1=1，REN=1)并發(fā)送到