基于51單片機(jī)的雙機(jī)串行通信課程設(shè)計

1、基于51單片機(jī)的雙機(jī)串行通信課程設(shè)計一、總體設(shè)計i設(shè)計目的1 .通過設(shè)計相關(guān)模塊充分熟悉51單片機(jī)的最小系統(tǒng)的組成和原理；2 .通過軟件仿真熟悉keil和proteus的配合使用；3 .通過軟件編程熟悉51的C51編程規(guī)范；4 .通過實(shí)際的硬件電路搭設(shè)提高實(shí)際動手能力。5 .設(shè)計要求：兩片單片機(jī)之間進(jìn)行串行通信，A機(jī)將0x06發(fā)送給B機(jī)，在B機(jī)的數(shù)碼管上靜態(tài)顯示1,B機(jī)將0f動態(tài)循環(huán)發(fā)送到A機(jī)，并在其數(shù)碼管上顯示。3.設(shè)計方案：軟件部分，通過通信協(xié)議進(jìn)行發(fā)送接收，A機(jī)先送0x06（B機(jī)數(shù)碼管顯示1）給B機(jī)（B機(jī)靜態(tài)顯示），當(dāng)從機(jī)接收到后，向B機(jī)發(fā)送代表0-f的數(shù)碼管編碼數(shù)組。B收到0x06后就

2、把數(shù)碼表TAB16中的數(shù)據(jù)送給從機(jī)。二、硬件設(shè)計1.51單片機(jī)串行通信功能U119>XTAL1P0.0MD0XTAL2P0.3ASiD3P0.4/AIMP0.5XAD5P0.6XAD6RSTP0.7AAD7P20/ASP21/A9P2.2/A103S歷3S3736,g35292i''"222324PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EA?P2.S/A13P2.6/A1I4P27ZA15PI0P3s0/RXDP11P3.1axD30英26a.10'114-P1.2P3.2ilxinroIP1,3P3.3ilhinriF1.4F3.4/T0PI.5

3、P35JT1P1.6P3.6AFP1.7P3.7/RD-J5JI4_L.16.a17AT69CS1圖1.AT89C51(52)計算機(jī)與外界的信息交換稱為通信，常用的通信方式有兩種：并行通信和串行通信。51單片機(jī)用4個接口與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入與數(shù)據(jù)輸出就是并行通信，并行通信的特點(diǎn)是傳輸信號的速度快，但所用的信號線較多，成本高，傳輸?shù)木嚯x較近。串行通信的特點(diǎn)是只用兩條信號線（一條信號線，再加一條地線作為信號回路）即可完成通信，成本低，傳輸?shù)木嚯x較遠(yuǎn)。51單片機(jī)的串行接口是一個全雙工的接口，它可以作為UART通用異步接受和發(fā)送器）用，也可以作為同步移位寄存器用。51單片機(jī)串行接口的結(jié)構(gòu)如下：（1）數(shù)據(jù)

4、緩沖器（SBUF接受或發(fā)送的數(shù)據(jù)都要先送到SBUF緩存。有兩個，一個緩存，另一個接受，用同一直接地址99H,發(fā)送時用指令將數(shù)據(jù)送到SBUF即可啟動發(fā)送；接收時用指令將SBUF中接收到的數(shù)據(jù)取出。（2）串行控制寄存器（PCONSCONB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，這兩位組合成00,01,10,11對應(yīng)于工作方式0、1、2、3。串行接口工作方式特點(diǎn)見下表SM0SM1功能波特率0008位同步移位寄存器（用于I/O擴(kuò)展）forC1201110位異步串行通信（UART可變（T1溢出率*2SMO

5、D32）10211位異步串行通信（UARTforC64或foRd3211311位異步串行通信（UART可變（T1溢出率*2SMOD32）SM2多機(jī)通信控制位。REN接收允許控制位。軟件置1允許接收；軟件置0禁止接收。TB8:方式2或3時，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1#0。RB9在方式2或3時，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)這一位來判斷主機(jī)發(fā)送的時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)后由硬件自動置位，并申請中斷。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)后由硬件自動置位，并申請中斷。必須

6、要軟件清零后才能繼續(xù)接收。（3）輸入移位寄存器接收的數(shù)據(jù)先串行進(jìn)入輸入移位寄存器，8位數(shù)據(jù)全移入后，再并行送入接收SBUF中。（4）波特率發(fā)生器波特率發(fā)生器用來控制串行通信的數(shù)據(jù)傳輸速率的，51系列單片機(jī)用定時器T1作為波特率發(fā)生器，T1設(shè)置在定時方式。波特率時用來表示串行通信數(shù)據(jù)傳輸快慢程度的物理量，定義為每秒鐘傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)。（5）電源控制寄存器PCON其最高位為SMOD（6）波特率計算當(dāng)定時器T1工作在定時方式的時候，定時器T1溢出率=（T1計數(shù)率）/（產(chǎn)生溢出所需機(jī)器周期）。由于是定時方式，T1計數(shù)率=forC12。產(chǎn)生溢出所需機(jī)器周期數(shù)=模M-計數(shù)初值X。3.整體電路設(shè)計最終設(shè)計電路

7、如下圖3所示，發(fā)送方的數(shù)據(jù)由串行口TXD段輸出，經(jīng)過傳輸線將信號P1口在數(shù)碼管上顯傳送到接收端。信號到達(dá)接收方串行口的接收端。接受方接收后，通過示接收的信息。JO/ADO.1<AD1.2/AD23WD3一4詭045/AD5.6/AD57WD7J2.0/A821也91.2/A10J.3/A11>4/A12J.5/A13?.6/A14>7/A15OURXD.1rrxp,2jNTQ-,3JINT1>3.4/T03亞5.6JWR3一7市PO.O/ADOPOVAD1P0.2JWD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5WD5P0.5/AD6P口,D7P2.0/A8P2VA9P2

8、2AK10P2.3/A11P2.4/A12P2.5ZA13P2.3WM4R2.7AK15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2lNTD-P3.3/1NT1-P3.4fT0P3.5/T1P3.5/WRP37RD圖3.串行通信電路三、軟件設(shè)計(1)串行口工作于方式1;用定時器1產(chǎn)生9600bit/s的波特率，工作于方式2。(2)功能:將本機(jī)ROM中數(shù)碼表TAB16中的16個數(shù)發(fā)送到從機(jī)，并保存在從機(jī)內(nèi)部ROM中，從機(jī)收到這16個數(shù)據(jù)后送到一個數(shù)碼管循環(huán)顯示。(3)通信協(xié)議：主機(jī)首先發(fā)送連絡(luò)信號從機(jī)接收到之后返回一個連絡(luò)信號表示從機(jī)已準(zhǔn)備好接收。四、聯(lián)合調(diào)試在protues上進(jìn)行仿真實(shí)驗。首先使用

9、KeilC將編寫完成的程序編譯生成HEXt件,將HEX文件燒錄到兩片單片機(jī)中，進(jìn)行仿真實(shí)驗，結(jié)果如下圖所示，可以看到，接收端已將接受到的數(shù)據(jù)完整的顯示了出來。IT口HErawiPQ3.auraMa陌平如rusMtru«.«4FCLTWrzmF71iAerzjsfAtirzjfAii才.nz，工am法flgl,，avrMFP3OPOfiliraPJZiTWTnP33T1TTFJ-irniMinfSdXR1173"13京他FFD.lfAPT"ZIK“邛mfZJfAII,H芻儒召工用“工舊EUnTE3.WT5®叮aWTtrwnm.E?3JT1#3jM

10、I>J3川:與EDnDn莖至叁iL等T圖4.仿真圖注：1 .仿真的過程中并沒有體現(xiàn)出單片機(jī)的最小系統(tǒng)的組成元素：時鐘電路和復(fù)位電路，但是實(shí)際的硬件電路中這兩部分是必不可少的，此外，在實(shí)際測試中，程序是事先燒進(jìn)單片機(jī)里的，所以這里并沒有涉及到電平轉(zhuǎn)換的問題（max232芯片和串口的連接）。2 .在數(shù)碼管的共陰極與地之間接三極管是為了放大數(shù)碼管的驅(qū)動電流，讓數(shù)碼管更加清楚的顯示數(shù)據(jù)。附：主要器件：兩個STC89C52RC晶振模塊：兩個11.0592M的晶振四個30pf的電容復(fù)位模塊：兩個開關(guān)兩個10uf的電容兩個10K的電阻兩個1K的電阻顯示模塊：兩個單顯共陰極數(shù)碼管兩個NPN®三

11、極管五、程序清單1. A機(jī)程序#include<reg51.h>#include<absacc.h>sbitkey=P3A6;voidsendrecieve();voidmain()(P1=0XFF;TMOD=0x20;/定時器1工作作方式2TH1=0XFD;TL1=0XFD;/波特率為9600PCON=0X00;/波特率不加倍TR1=1;SCON=0X50;/串口工作方式為3,即11為可變波特率，/開啟允許串口接收中斷，多機(jī)通訊位SM2置1(廣播)，TB8置1(表示發(fā)送地址)/開發(fā)送及接受中斷EA=1;key=1;sendrecieve();)voidsendreci

12、eve()(SBUF=0X06;TI=0;while(1)(while(RI!=1);/等待接收數(shù)據(jù)完成RI=0;P1=SBUF;/顯示B發(fā)送來的數(shù)據(jù))2. B機(jī)程序#include<reg51.h>#include<absacc.h>codevoidsendrecieve();sbitkey=P3A6;unsignedcharled尸0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/共陰極，標(biāo)準(zhǔn)接法(a-hPX.0-PX.7)unsignedinti;del

13、ay(unsignedintz)unsignedintx,y;for(x=z;z>0;z-)for(y=6000;y>0;y-);/50msvoidmain()P1=0XFF;TMOD=0x20;/定時器1工作作方式2TH1=0XFD;TL1=0XFD;/波特率為9600PCON=0X00;/波特率不加倍TR1=1;SCON=0X50;串口工作方式為3,即11為可變波特率，key=1;開啟允許串口接收中斷，多機(jī)通訊位SM2置1EA=1;delay(20);sendrecieve();voidsendrecieve()(while(RI!=1);P1=SBUF;RI=0;for(i=

14、0;i<16;i+)(SBUF=ledi;向A發(fā)送信息TI=0;delay(60);/3s)i=0;)六、課設(shè)中遇到的問題及解決辦法：1 .在數(shù)碼管顯示模塊連接三極管時，由于萬用表的測試三極管的環(huán)節(jié)接觸不良，著實(shí)有點(diǎn)讓人頭疼，但是最后通過借了別租的表才解決了問題，而且我們找到了三極管上的型號與之性質(zhì)的對應(yīng)關(guān)系；2 .由于這次我們的課設(shè)內(nèi)容比較簡單，所以我們在軟件環(huán)節(jié)沒有沒遇到什么困難，在軟件仿真時也很順利，但是在最后焊接板子的時候，我們卻遇到了問題：數(shù)碼管的各管腳的排列順序不是遵循一定的規(guī)律的，所以在焊接時要特別注意布局與布線，在這個環(huán)節(jié)上我們花費(fèi)了嗎大半的時間。七、課設(shè)中的心得體會：負(fù)

15、責(zé)總體思路設(shè)計，代碼編寫，軟件仿真，并且參與最后的測試工作。本次課程設(shè)計我們組主要研究的是雙機(jī)通信實(shí)驗，通過與組成員之間的合作，在開始的前兩天中，主要是通過查找資料，或是在圖書館里查看書籍來學(xué)習(xí)有關(guān)雙機(jī)通信實(shí)驗的基本要求和實(shí)驗所需要的器件，以及各實(shí)驗器件所實(shí)現(xiàn)怎樣的功能。經(jīng)過了我們四個人的協(xié)商，由兩個人開始編寫代碼，再由兩個人開始設(shè)計實(shí)驗電路。在編寫程序代碼的時候，使我學(xué)習(xí)到了最大的是MCS51單片機(jī)的中斷程序的編寫。在編寫程序的時候由于之前只是在課堂上和書本上學(xué)習(xí)的有單片機(jī)中的中斷源以及中斷向量，所以在實(shí)踐的編寫代碼過程中會遇到很多不懂的問題，需要自己或者與同組成員相互溝通。并且也學(xué)會了單片

16、機(jī)的有關(guān)中斷設(shè)計的思想，由于我們是制作雙機(jī)通信的課程設(shè)計，所以在實(shí)驗中還學(xué)習(xí)到了單片機(jī)在使用中斷的需要用到兩片單片機(jī)作為主從機(jī)來控制信號的接受與發(fā)送。時候，如果有中斷申請的話，硬件電路會自動把單片機(jī)里接受發(fā)送中斷的TI和RI置1.這樣就表示單片機(jī)此時有外部中斷的申請，必須開中斷來接受發(fā)送過來的信號。大概兩天的時間，我們就把初步的軟件程序和硬件電路設(shè)計好了。并且在PROTEUS的仿真器件中實(shí)現(xiàn)了硬件電路的連接，然后我們把PROTEUS的仿真硬件和51的程序下載到單片機(jī)中通過調(diào)節(jié)實(shí)驗硬件和共同修改軟件程序最終實(shí)現(xiàn)了器件的仿真。接下來就是焊接電路的工作了，由另外的組員來實(shí)現(xiàn)大部分的硬件電路的焊接，從

17、中我也學(xué)習(xí)幫忙，盡快完成我們的全部的設(shè)計內(nèi)容。在完成了所有的焊接的時候，把程序下載到單片機(jī)中后，發(fā)現(xiàn)了數(shù)碼管顯示的和預(yù)期設(shè)置的有些不同，在經(jīng)過簡單的修改之后，我們成功的完成了我們的實(shí)驗作品。在此次課程設(shè)計中我學(xué)習(xí)到了好多新的知識以及通過了團(tuán)隊小組的合作受益匪淺。與羅軍昌同學(xué)一起進(jìn)行程序設(shè)計的思路整合與優(yōu)化，并采集實(shí)驗結(jié)果，編寫報告。這次課程設(shè)計的題目比較簡單，我們感覺自己完成的也比較好，至少所用到的知識都是在自己理解的基礎(chǔ)之上，我們采用了一位動態(tài)顯示的數(shù)碼管，數(shù)碼管的工作原理；我們在硬件連接完成好以后進(jìn)行檢測，當(dāng)我們檢測所有的焊點(diǎn)都沒有問題后，讓單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。我們用了C語言程序，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗的

18、要求。通過兩個星期的學(xué)習(xí)，我們在鞏固和學(xué)習(xí)硬件知識的同時，用軟件控制協(xié)調(diào)硬件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)功能，通過硬件完成軟件的功能等方面的融會貫通，取得了一定的效果。軟件編寫時，對于某些指令的功能，功能模塊的連接，等都到了小問題，不過我們查閱資料得到了解決，與此同時，了解了不少的問題。在這次設(shè)計中，我收獲不少東西，也遇到了不少的問題。首先，在完成單片機(jī)課程學(xué)習(xí)任務(wù)后，對內(nèi)容的掌握不夠，缺乏靈活運(yùn)用的能力，對于知識的擴(kuò)展也存在一定的問題，因此，初面對設(shè)計課題，無法系統(tǒng)地進(jìn)行設(shè)計思路的擬定。通過本次課程設(shè)計，不僅使理論知識得到了實(shí)踐，有效鞏固了知識。同時對于單片機(jī)發(fā)展歷史、強(qiáng)大功能、應(yīng)用領(lǐng)域以及系列知識得到了大概的

19、系統(tǒng)認(rèn)識，同時也初步了解了一個完整的系統(tǒng)開發(fā)的過程，對于創(chuàng)造思維的培養(yǎng)和開發(fā)能力的鍛煉，本次設(shè)計，為此提供了一個很好的平臺。負(fù)責(zé)硬件電路的搭建和測試與糾錯。經(jīng)過繁忙而又緊張的課程設(shè)計，終于順利的完成了設(shè)計任務(wù)。雖然在這段時間里每天都那么繁忙，但是在這忙碌的過程中卻得到了許多的收獲。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(shí)現(xiàn)有了深刻的認(rèn)識。通過這次課程設(shè)計，我想真的是鍛煉了自己獨(dú)立思考的能力。查閱并收集課設(shè)中用到的相關(guān)的知識和資料，并參與硬件電路的焊接。我很清楚這個實(shí)驗的目的，表面上我們最終僅僅只是實(shí)現(xiàn)了設(shè)計要求的基本功能，但我覺得，這