单片机课程设计-双机串行通信

课题名称：单片机双机串口通信设计

小组成员：  

           姓名          学号

两个单片机之间串行接口通信设计

一、实验要求……2

1、设计内容

2、设计要求

二、实验原理……2

三、实验程序图……4

四、实验电路图……6

五、实验程序……7

六、Proteus仿真结果……8

七、实验器材……8

八、总结……8                                        

                                         2010/12/24

                         一、实验要求

1、设计内容

   1)用全双共数据传送法实现两机互相通信。

   2）完成双机通信的设计制作及仿真。

2、设计要求

1）能本机显示按键的数值。

2）能向对方机发送按键的数。

3）能接收对方机发送的数并显示。

4）发送数及按键用中断实现。

5）用串行口的全双工方式通信。

二、实验原理

（1）单片机串行接口通信功能

图①ATC51

计算机与外界的信息交换称为通信，常用的通信方式有两种：并行通信和串行通信。51单片机用4个接口与外界进行数据输入与数据输出就是并行通信，并行通信的特点是传输信号的速度快，但所用的信号线较多，成本高，传输的距离较近。串行通信的特点是只用两条信号线（一条信号线，再加一条地线作为信号回路）即可完成通信，成本低，传输的距离较远。

51单片机的串行接口是一个全双工的接口，它可以作为UART（通用异步接受和发送器）用，也可以作为同步移位寄存器用。51单片机串行接口的结构如下：

（1）数据缓冲器（SBUF）

接受或发送的数据都要先送到SBUF缓存。有两个，一个缓存，另一个接受，用同一直接地址99H,发送时用指令将数据送到SBUF即可启动发送；接收时用指令将SBUF中接收到的数据取出。

（2）串行控制寄存器（PCON）

SCON用于串行通信方式的选择，收发控制及状态指示，各位含义如下：

REN：接收允许控制位。软件置1允许接收；软件置0禁止接收。

TB8：方式2或3时，TB8为要发送的第9位数据，根据需要由软件置1或清0。

RB9：在方式2或3时，RB8位接收到的第9位数据，实际为主机发送的第9位数据TB8，使从机根据这一位来判断主机发送的时呼叫地址还是要传送的数据。

TI：发送中断标志。发送完一帧数据后由硬件自动置位，并申请中断。必须要软件清零后才能继续发送。

RI：接收中断标志。接收完一帧数据后由硬件自动置位，并申请中断。必须要软件清零后才能继续接收。

（3）输入移位寄存器

接收的数据先串行进入输入移位寄存器，8位数据全移入后，再并行送入接收SBUF中。

（4）波特率发生器

波特率发生器用来控制串行通信的数据传输速率的，51系列单片机用定时器T1作为波特率发生器，T1设置在定时方式。波特率时用来表示串行通信数据传输快慢程度的物理量，定义为每秒钟传送的数据位数。

（5）电源控制寄存器PCON

其最高位为SMOD。

（6）波特率计算

当定时器T1工作在定时方式的时候，定时器T1溢出率=（T1计数率）/（产生溢出所需机器周期）。由于是定时方式，T1计数率= fORC/12。产生溢出所需机器周期数=模M-计数初值X。

（2）MAX232芯片

图②MAX232引脚图

MAX232 芯片其内部有一个电源电压变换器，可以将输入+5V的电压变换成RS-232C输出电平所需的±12V电压。所以采用这种芯片来实现接口电路特别方便，只需单一的+5V电源即可。 MAX232芯片的引脚结构如下图所示。其中管脚1～6(C1+、V+、C1-、C2+、C2-、V-)用于电源电压转换，只要在外部接入相应的电解电容即可；管脚7～10和管脚11～14构成两组TTL信号电平与RS-232信号电平的转换电路，对应管脚可直接与单片机串行口的TTL电平引脚相连。

三、实验框图

     （1）发送端流程图

（2）接收端流程图

说明：两个单片机不分主从机，任何一个单片机均可作为发送端或接收端，这里为了便于理解而设置主从机一说。

四、实验电路图    

LOGICSTATE 逻辑状态 用鼠标点击,可改变该方框连接位置的逻辑状态

五、实验程序

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define duan P1

#define dis  P2

void main()

{

 口作输入时，检测外设状态，允许输出高电平

  设置为定时器1方式2 

   装初值，波特率设为9600 

    开总中断 

    允许定时器1中断 

    开启定时器1中断 

   串口控制寄存器设置，方式1、开串口接收。SM0=0;SM1=1;REN=1;

    开串口中断 

     if(key_in != duan)

     {

      key_in=duan;

    发送数据 

    等待数据发送，由TI判断发送是否结束 

      TI=0;

}

void chuankou() interrupt 4 串口中断函数 

{

   接收数据 

   由软件清零；

}

八、实验器材

2个ATC51

MAX232芯片

2个LCD

串口连接线

七、总结

本次设计采用两片ATC51单片机实现信息的串行通信，设计过程中，从双机通信背景的了解，到C51单片机具体功能的了解，到串行通信的原理的熟悉，到掌握具体串行通信在双机之间的实现；从硬件电路设计到程序编写；从硬件调试到软件模拟实现等。发送方的数据由串行口TXD断输出，经过传输线将信号传送到接收端。接收方接收电平信号，对于接口电路，短距离传送，减少抗干扰作用，如果短离远双机串口中可以连接电平转换器常用芯片RS232，在此不再叙述。设计中，收获不少东西，也遇到了不少的问题。

首先，在完成单片机课程学习任务后，对内容的掌握不够，缺乏灵活运用的能力，对于知识的扩展也存在一定的问题，因此，面对设计课题，无法系统地进行设计思路的拟定。

其次，理解不能更好的联系实践，在巩固和学习硬件知识的同时，用软件控制协调硬件实现现实功能，通过硬件完成软件的功能等方面的融会贯通，取得了一定的效果。    

再次，硬件设计过程中，串行通信方式的选择，波特率的计算，在查询方式与中断方式进行串行通信。对于芯片的选择，软件编写时，对于某些指令的功能，功能模块的连接，芯片地址选择等都遇到了很大的障碍，在老师与同学帮助和自己查阅资料得到了解决，与此同时，了解了不少的问题。并掌握了KEIL的使用和程序调试，以及PROTUES单片机模拟仿真软件的使用，大大提高了学习效率。

通过本次课程设计，不仅使理论知识得到了实践，有效巩固了知识。同时对于单片机发展历史、强大功能、应用领域以及系列知识得到了大概的系统认识，同时也初步了解了一个完整的系统开发的过程，对于创造思维的培养和开发能力的锻炼，本次设计，为此提供了一个很好的平台。同学之间的相互讨论学习，互相提高，老师知识的帮助，经验的传授，也是本次设计的一道美丽的风景线，真正起到了抛砖引玉的目的。在此，感谢老师给我们这样好的学习机会。