51單片機(jī)串行通信課程設(shè)計(可編輯修改word版)

******************實踐教學(xué)******************XXXXXX大學(xué)XXXXXXXX學(xué)院XXXXXXX《XXXXXX課程設(shè)計》題 目：51單片機(jī)雙機(jī)串行通信設(shè)計 專業(yè)班級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 成 績： 11摘 要通信技術(shù)根據(jù)傳輸方式的不同，分為串行通信和并行通信，而單片機(jī)在現(xiàn)代通信中非常實用。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)單片機(jī)雙機(jī)串行通信。通信的RS232接口標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵詞：51單片機(jī)，串行通信，RS-232接口；目錄前言 1第一章基本原理 2第二章系統(tǒng)分析 3單片機(jī) 3串行通信 3RS-232接口標(biāo)準(zhǔn) 5第三章系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試 9設(shè)計方案 9硬件設(shè)計 9軟件設(shè)計 12聯(lián)合調(diào)試 20總結(jié) 21參考文獻(xiàn) 2211前言近年來，在自動化控制和智能儀器儀表中,MCS單片機(jī)內(nèi)部包含有豐富的硬件資源,但是對于一些復(fù)雜的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來說,光靠單個的單片機(jī)資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)要求,I/O口,擴(kuò)展存儲器,擴(kuò)展定時/計數(shù)器等,更有甚者還需要擴(kuò)展單片機(jī)。那么一個應(yīng)用系統(tǒng)就可能用到了兩個或兩個以上的單片機(jī),而這些單片機(jī)就需要通過互聯(lián)MCS單片機(jī)具有串行口,構(gòu)特點,這些端口的端口線可以直接相連,從而使兩個單片機(jī)之間并行通信不用另外的硬件電路設(shè)備。設(shè)計時,也可以根據(jù)不同的使用要求采用不同的并行連接方法。51C語言等高級語言編寫的源程序Keil8051CCKeilCuVision51PC知道我們是怎么利用單片機(jī)來進(jìn)行串行通信的。22第一章基本原理得到了廣泛的運用。單片機(jī)有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和計算機(jī)之間可以方便RS232TTLAT89C51LEDABLEDADS18B20BAP17P2LED出顯示的數(shù)字。晶振電LED顯示LED數(shù)碼復(fù)位電AT89C51系統(tǒng)的原理框圖如下：晶振電LED顯示LED數(shù)碼復(fù)位電AT89C51數(shù)碼驅(qū)動電源圖1 系統(tǒng)原理框圖數(shù)碼驅(qū)動電源圖2 原理圖PAGEPAGE10第二章系統(tǒng)分析單片機(jī)RAMROMI/O/（A/D轉(zhuǎn)換器等電路計算機(jī)系統(tǒng)。在我國，單片機(jī)已經(jīng)不是一個陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個重要里程碑，PCShiite80C51MCS-518位單本身還是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方案都會隨著時代不斷發(fā)生變變化。串行通信得越來越普遍。8次由低位到高位按順序一位位地傳送。由此可見，串行通信的特點如下：1、節(jié)省傳輸線，這是顯而易見的。尤其是在遠(yuǎn)程通信時，這也是串行通信的主要缺點。（）分別加以包裝（即添加“頭”位、“尾”位和校驗）。（字節(jié)短時間保持同步即可，實現(xiàn)起來要容易得多。程距離的應(yīng)用中，其優(yōu)越性已經(jīng)開始超越并行總線不需要串行化元件等缺點。串行通信的分類：同步通信和異步通信。（一組字符（信息幀）字符與字符間無間隔；③接收時鐘與發(fā)送進(jìn)鐘嚴(yán)格同步?；旧鲜峭降?位同步。兩臺機(jī)器的通信方式可分為單工通信、半雙工通信、雙工通信，他們的通信原理及通信方式為：端傳送到另一端，即信息流是單方向的。通信雙方采用“按——講”（PushToTalk,PTT）單工通信屬于點到點的通信。根據(jù)收發(fā)頻率的異同，單工通信可分為同頻通信和異頻通信。方向。如日常生活中的例子有步話機(jī)通信等。雙工通信：雙工通信是指在同一時刻信息可以進(jìn)行雙向傳輸，和打電話一樣，說的同時也能聽，邊說邊聽。這種發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分別在兩個不同的頻率上（兩個頻率差有一定要求）能同時進(jìn)行工作的雙工機(jī)也稱為異頻雙工機(jī)。雙工機(jī)的特點是使用方便，但線路設(shè)計較復(fù)雜，價格也較高。RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C（協(xié)議EIA-RS-232C設(shè)備（DCE）1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）聯(lián)合EIA(ElectronicIndustryAssociation)RS232的最新一次修改。1、RS-232C接口引腳定義RS-232CDB-25DB-15DB-9各種類型的連接器，DB-25DB-9連接器接口圖：3DB25DB9引腳圖舊制JIS新制JIS全稱說明名稱名稱FGSGFrameGround連到機(jī)器的接地線TXDSDTransmittedData數(shù)據(jù)輸出線RXDRDReceivedData數(shù)據(jù)輸入線RTSRSRequesttoSend要求發(fā)送數(shù)據(jù)CTSCSCleartoSend回應(yīng)對方發(fā)送的RTS的發(fā)送許可，告訴對方可以發(fā)送DSRDRDataSetReady告知本機(jī)在待命狀態(tài)DTRERDataTerminalReady告知數(shù)據(jù)終端處于待命狀態(tài)CDCDCarrierDetect載波檢出，用以確認(rèn)是否收到Modem的載波SGSGSignalGround（零標(biāo)準(zhǔn)線）RS-232C25條線，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時線、79根，它們是：狀態(tài)線：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒(Datasetready-DSR)(DCE->DTE)數(shù)據(jù)終端就緒(Datasetready-DTR)(DTE->DCE)這兩個信號有時連到電源上，上電就立即有效。這兩個設(shè)備狀態(tài)信號有效，只表示設(shè)備本身可用，并不說明通信鏈路可以開始進(jìn)行通信了，能否開始進(jìn)行通信要由下面的控制信號決定。聯(lián)絡(luò)線(Rquestto——E準(zhǔn)備向EE（N狀態(tài)通知要發(fā)送數(shù)據(jù)給DCE了。(DTE->DCE)（Cleartosend-CTS）——RTSDCEDTE傳來的數(shù)據(jù)時，DTE開始發(fā)送數(shù)據(jù)。(DCE->DTE)RTS/CTS請求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號是用于半雙工MODEM系統(tǒng)中發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中，因配置雙向通道，故不需要RTS/CTS聯(lián)絡(luò)信號，使其變高。數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)(Transmitteddata-TxD)——DTE發(fā)送數(shù)據(jù)到DCE。(DTE->DCE)接收數(shù)據(jù)(Receiveddata-RxD)——DCE發(fā)送數(shù)據(jù)到DTE(DCE->DTE)地線有兩根線SG、PG——信號地和保護(hù)地信號線。其余載波檢測(CarrierDetection-CD)——用來表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。(DCE->DTE)振鈴指示(Ringing-RI)E（N狀態(tài)DTE，已被呼叫。(DCE->DTE)CPUI/OPCRXD,TXD4。圖4“三線連接法”2、RS-232C的電氣特性(1)邏輯電平在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(fù)電壓)=-3V～-15V3V地檢查出來，介于-3～+3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V工作時，應(yīng)保證電平的絕對值在(3～15)V之間。當(dāng)計算機(jī)和TTL電平的設(shè)備通信時，如計算機(jī)和單片機(jī)通信時，需要使用RS-232C/TTL電平轉(zhuǎn)換器件，常用的有MAX232。(2)傳輸距離RS-232C4%15m4%的碼元畸99%10-20%15m。3、RS-232C的不足之處由于RS－232C接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點：接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電TTL電路連接。19200bps。所以抗噪聲干擾性弱。50米左右.第三章系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試設(shè)計方案89C51RS232TXD段輸出，經(jīng)過MAX232TTLRS232電平輸出，經(jīng)過傳輸線將信號傳送到接收端。接收方也MAX232AAHAAHBBHBBHTAB[16]101600HFFH16硬件設(shè)計1.51單片機(jī)串行通信功能圖1.AT89C51514線較多，成本高，傳輸?shù)木嚯x較近。串行通信的特點是只用兩條信號線（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：數(shù)據(jù)緩沖器（SBUF）SBUF99H,發(fā)SBUFSBUF串行控制寄存器（PCON）SCON用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：SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0SM1工作方式功能波特率0SM0SM1工作方式功能波特率0008位同步移位寄存器（用于I/O擴(kuò)展）fORC/1201110位異步串行通信（UART）可變（T1溢出率*2SMOD/32）10211位異步串行通信（UART）fORC/64或fORC/3211311位異步串行通信（UART）可變（T1溢出率*2SMOD/32）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或清0。23，RB899TB8，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)。送。收。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。波特率發(fā)生器51T1T1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)。PCON其最高位為SMOD。波特率計算T1T1=（T1）/（產(chǎn)生溢出所需機(jī)器周期）由于是定時方式，T1fORC/12M-X。MAX23280518051（TTL（0-5V（超此時可利用RS232TTLRS232（1-15—-5V；0+5-—+15V）RS23215mRS422RS485。MAX232（MAXIM）TTLRS232MAX232+5VRS232+10V-10V圖2.電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232整體電路設(shè)計3TXDMAX232將TTLRS232MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)P1口在數(shù)碼管上顯示接收的信息。圖3.串行通信電路軟件設(shè)計CDHCDHDCH。主機(jī)收DCHTAB[16]101600HFFH16串行通信軟件實現(xiàn)3；14800bit/s11.0592MHZ。功能:ROMTAB[16]16個數(shù)發(fā)送到從機(jī),ROM16個數(shù)據(jù)后送到一個數(shù)碼管循環(huán)顯示。通信協(xié)議:主機(jī)首先發(fā)送連絡(luò)信號(CDH),從機(jī)接收到之后返回一個連絡(luò)信號(DCH)表示從機(jī)已準(zhǔn)備好接收。通信過程使用第九位發(fā)送奇偶校驗位。00H，F(xiàn)FH。00H，F(xiàn)FH，送數(shù)據(jù)。從機(jī)是否回答DCH從機(jī)是否回答DCH？N主機(jī)發(fā)送CDH程序流程圖發(fā)送端程序流程圖主程序開始程序初始化主程序開始程序初始化NN輸出完成？清除標(biāo)志位主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，檢驗和NN接收方程序流程圖主程序開始程序初始化主程序開始程序初始化N檢驗和相等？N檢驗和相等？接收完成？清除標(biāo)志位接收數(shù)據(jù)，計算檢驗和發(fā)送00H至主機(jī)發(fā)送FFH，重新接收顯示A、B兩臺51單片機(jī)的異步串行接收采用查詢方式，它們詳細(xì)的C51程序如下所示。//A機(jī)程序#include<reg51.h> //unsignedcharcodeddata[]={0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e，0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,};//A,B,C,D,E,F,0,1...,8,9的段碼/************************函數(shù)功能：發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)*************************/voidSend(unsignedchardat){SBUF=dat;While(TI==0); //等待TI=0;}/***********************函數(shù)功能：接收一個字節(jié)數(shù)據(jù)************************/unsignedcharReceive(void){unsignedcharwhile(RI==0); //等待，直至接收完畢（RI=1）RI=0; //為了接收下一幀數(shù)據(jù)，需將RI清dat=SBUF; //將接收緩沖器中的數(shù)據(jù)存于datreturndat;}/**********************函數(shù)功能：延時約150ms***********************/voiddelay(void){unsignedcharm,n;for(m=0;m<200;m++)for(n=0;n<250;n++);}/*****************函數(shù)功能：主函數(shù)******************/voidmain(void){unsignedchari;TMOD=0x20; //TMOD=00100000B，定時器T1工作于方式2SCON=0xD0; //SCON=11010000B，串口工作方式3，允許接PCON=0x00;TH1=0xfa; //定時器TH1賦初值，波特率TL1=0xfa; //定時器TL1賦初值TR1=1; //T1while(1){for(i=0;i<8;i++){Send(i); //發(fā)送數(shù)據(jù)iP0=ddata[Receive()];//將接收到的數(shù)據(jù)送P0口顯delay(); //600ms后發(fā)送下一個數(shù)據(jù)delay();delay();delay();}}}//B機(jī)程序#include<reg51.h> //unsignedcharcodeddata[]={0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//A,B,C,D,E,F,0,1...,8,9的段碼/***************************函數(shù)功能：發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)****************************/voidSend(unsignedchardat){SBUF=dat;while(TI==0); //等待TI=0;}/***************************函數(shù)功能：接收一個字節(jié)數(shù)據(jù)****************************/unsignedcharReceive(void){unsignedcharwhile(RI==0); //等待，直至接收完畢（RI=1）RI=0; //為了接收下一幀數(shù)據(jù)，需將RI清dat=SBUF; //將接收緩沖器中的數(shù)據(jù)存于dat