双机串行通信设计

1、成绩：课 程 设 计 报 告 书所属课程名称 单片机原理与接口技术 题 目 双机串行通信 分 院 机电学院 专 业、班 级 机械设计制造及其自动化 b0902 学 号 0612090218 学 生 姓 名 爱谁谁 指 导 教 师 周春明 2012年7月13日目 录1 课程设计任务书12 总体设计23 硬件系统设计34 程序设计65 程序调试及结果分析116 总结137 参考文献14辽东学院一 课 程 设 计 任 务 书课程设计题目： 双机串行通信 课程设计时间：自 2012 年7月2日起至 2012 年 7月 13日。课程设计要求： 1.通过本次课题设计，应用单片机原理及其接口技术等所学相关知

2、识及查阅资料，完成简易双机串行通信设计，以达到理论与实践更好的结合、进一步提高综合运用所学知识和设计的能力的目的。2.两片单片机之间进行串行通信，发送端将0f循环发送到接收端，并在接收端显示。接收完成后，led灯亮。 学生签名：史强 2012 年7月 13日课程设计评阅意见项目课程设计态度评价10%出勤情况评价10%任务难度、量评价10%创新性评价10%综合设计能力评价20%报告书写规范评价20%答辩20%成绩综合评定等级评阅教师： 2012年 月 日二 总体设计2.1 设计目的 通过本次课题设计，应用单片机原理及其接口技术等所学相关知识及查阅资料，完成简易双机串行通信设计，以达到理论与实践更

3、好的结合、进一步提高综合运用所学知识和设计的能力的目的。通过本次设计的训练，可以使我在基本思路和基本方法上对基于mcs-51单片机的嵌入式系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。2.2 设计任务两片单片机之间进行串行通信，发送端将0f循环发送到接收端，完成后在接收端的led 灯亮。2.3 设计方法本次设计，对于两片89c51，采用rs232进行双机通信。发送方的数据由串行口txd段输出。接受方接收后，灯亮。为提高抗干扰能力，还可以在输入输出端加光耦合进行光电隔离。软件部分，通过通信协议进行发送接收，主机先送aah给从机，当从机接收到aah后，向主机回答bbh。主机收到bbh后就

4、把数码表tab16中的10个数据送给从机，并发送检验和。从机收到16个数据并计算接收到数据的检验和，与主机发送来的检验和进行比较，若检验和相同则发送00h给主机；否则发送ffh给主机，重新接受。从机收到16个正确数据后送到一个数码管显示。三 硬件系统设计3.1基本功能：利用89c51完成两片单片机之间进行串行通信。3.2可选器件：51系列单片机、电容、led灯 本设计是硬件电路和软件编程相结合的设计方案，选择合适的编程语言是一个重要的环节。在单片机的应用系统程序设计时，常用的是汇编语言和c语言。c语言虽然执行效率没有汇编语言高，但语言简洁，使用方便，灵活，运算丰富，表达化类型多样化，数据结构类

5、型丰富，具有结构化的控制语句。本着学习和创新的精神，我们采用汇编语言编写了程序。3.1 51单片机串行通信功能图1.at89c51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

6、）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：sm0sm1sm2rentb8rb8tirism0,sm1:串行接口工作方式选择位，这两位组合成00，01，10，11对应于工作方式0、1、2、3。串行接口工作方式特点见下表sm0sm1工作方式功能波特率 0008位同步移位寄存器（用于i/o扩展）forc/1201110位异步串行通信（uart）可

7、变（t1溢出率*2smod/32）10211位异步串行通信（uart）forc/64或forc/3211311位异步串行通信（uart）可变（t1溢出率*2smod/32）sm2：多机通信控制位。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

8、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=

9、模m-计数初值x。3.2 整体电路设计最终设计电路如下图3所示，发送方的数据由串行口txd段输出，经过电平转换芯片max232将ttl电平转换为rs232电平输出，经过传输线将信号传送到接收端。图2.整体电路四 程序设计通过通信协议进行发送接收，主机先送aah给从机，当从机接收到aah后，向主机回答bbh。主机收到bbh后就把数码表tab16中的10个数据送给从机，并发送检验和。从机收到16个数据并计算接收到数据的检验和，与主机发送来的检验和进行比较，若检验和相同则发送00h给主机；否则发送ffh给主机，重新接受。从机收到16个正确数据后送到一个数码管显示。4.1 串行通信软件实现（1）串行口

10、工作于方式1；用定时器1产生2400bit/s的波特率，工作于方式2。（2）功能:将本机rom中数码表tab16中的16个数发送到从机,并保存在从机内部rom中，从机收到这16个数据后送到一个数码管循环显示。（3）通信协议:主机首先发送连络信号(aah),从机接收到之后返回一个连络信号(bbh)表示从机已准备好接收。（4）通信过程使用第九位发送奇偶校验位。（5）从机接收到一个数据后，立即进行奇偶校验，若数据没有错误，则返回00h，否则返回ffh。（6）主机发送一个数据后，等待从机返回数据；若为00h，则继续发送下一个数据，若为ffh，则重新发送数据。4.2 程序流程图（1）发送端程序流程图主程

11、序开始从机是否回答bbh？程序初始化主机发送aahn主机发送数据，检验和输出完成？n清除标志位（2） 接收方程序流程图主程序开始检验和相等？程序初始化接收数据，计算检验和n发送00h至主机接收完成？n清除标志位发送ffh，重新接收显示4.3：源程序汇编语言程序：发送程序清单如下： start：clr ea mov tmod，#20h ；定时器1置为方式2 mov th1，#0f4h ；装载定时器初值，波特率2400 mov tl1，#0f4h mov pcon，#00h setb tr1 ；启动定时器 mov scon，#50h ；设定串口方式1，且准备接收应答信号 loop1：mov sbu

12、f，#0aah ；发联络信号 jnb ti，$ ；等待一帧发送完毕 clr ti ；允许再发送 jnb ri，$ ；等待2号机的应答信号 clr ri ；允许再接收 mov a，sbuf ；2号机应答后，读至a xrl a，#0bbh ；判断2号机是否准备完毕 jnz loop1 ；2号机未准备好，继续联络 loop2：mov r0，#40h ；2号机准备好，设定数据块地址指针初值 mov r7，#10h ；设定数据块长度初值 mov r6，#00h ；清校验和单元 loop3：mov sbuf，r0 ；发送一个数据字节 mov a，r6 add a，r0 ；求校验和 mov r6，a ；保存

13、校验和 inc r0 jnb ti，$ clr ti djnz r7， loop3 ；整个数据块是否发送完毕 mov sbuf，r6 ；发送校验和 jnb ti，$ clr ti jnb ri，$ ；等待2号机的应答信号 clr ri mov a，sbuf ；2号机应答，读至a jnz loop2 ；2号机应答“错误”，转重新发送 ret ；2号机应答“正确”，返回接收程序清单如下： start：clr ea clr p1.0mov tmod，#20h mov th1，#0f4h mov tl1，#0f4h mov pcon，#00h setb tr1 mov scon，#50h ；设定串口方

14、式1，且准备接收 loop1：jnb ri，$ ；等待1号机的联络信号 clr ri mov a，sbuf ；收到1号机信号 xrl a，#0aah ；判是否为1号机联络信号 jnz loop1 ；不是1号机联络信号，再等待 mov sbuf，#0bbh ；是1号机联络信号，发应答信号 jnb ti，$ clr ti mov r0，#40h ；设定数据块地址指针初值 mov r7，#10h ；设定数据块长度初值 mov r6，#00h ；清校验和单元 loop2：jnb ri，$ clr ri mov a，sbuf mov r0，a ；接收数据转储 inc r0 add a，r6 ；求校验和

15、mov r6，a djnz r7， loop2 ；判数据块是否接收完毕 jnb ri，$ ；完毕，接收1号机发来的校验和 clr ri mov a，sbuf xrl a，r6 ；比较校验和 jz end1 ；校验和相等，跳至发正确标志 mov sbuf，#0ffh ；校验和不相等，发错误标志 jnb ti，$ ；转重新接收 clr ti end1：setb p1.0mov sbuf，#00h ret五 系统调试与存在的问题在protues上进行仿真实验。首先使用keil将编写完成的程序编译生成hex文件，将hex文件录到两片单片机中，进行仿真实验，结果如下图所示，可以看到，接收端接收到数据。图

16、4.仿真图5.1 硬件调试常见故障：1、逻辑错误：它是由设计错误或加工过程中的工艺性错误所造成的。这类错误包括错线、开路、短路等。2、元器件失效：有两方面的原因：一是器件本身已损坏或性能不符合要求；二是组装错误造成元件失效，如电解电容、集成电路安装方向错误等。3、可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金属化孔、接插件接触不良会造成系统时好时坏，经不起振动；走线和布局不合理也会引起系统可靠性差。4、电源故障：若样机由电源故障，则加电后很容易造成器件损坏。电源故障包括电压值不符合设计要求，电源引线和插座不对，功率不足，负载能力差等。调试方法：包括多级调试和联机调试。在调试过程中要针对可能出现的故障认真分析，直至检查出原因并排除。本次硬件调试过程中，对所出现的问题进行了认真的分析和改正，最后能够很好的达到设计要求的效果。5.2 软件调试软件调试一般分为以下四个阶段：1、 编写程序并查错；2、 在汇编语言的编译系统中编译源程序3、 对程序进行编译连接，并及时发现程序中存在的错误；4、 改正错误。在软件调试过程中，对出现的错误进行了认真的分析和修改，多次调试成功后，能够很好的达到既定的设计效果。 六 设计小结经过繁忙而又紧张的课程设计，终于顺利的完成了设计任务。虽然在这段时间里每天都那么繁忙，但是在这忙碌的过程中却得到了许多的收获。经过课程设