单片机双机之间的串行通信设计

1、专业方向课程设计报告题目：单片机双机之间的串行通信设计 单片机双机之间的串行通信设计 一设计要求：两片单片机利用串行口进行串行通信：串行通信的波特 率可从键盘进行设定，可选的波特率为1200、 2400、 4800和 9600bit/s 。二、方案论证：方案一：以两片 51 单片机作为通信部件，以 4*4 矩阵 键盘作为数据输入接口，通过 16 个不同键值输入不同的信 息，按照 51 单片机的方式 3 进行串口通信，从机采用中断 方式接收信息并按照通信协议改变波特率或者用 I/O 口输 出、CD4511译码、数码管显示相关数据，整个系统的软件部 分采用 C 语言编写。方案二：整个系统的硬件设计

2、与方案一样，但是通信方 式采用方式一进行通信，主从机之间的访问采用查询方式， 数据输出直接由单片机的译码程序输出译码数据，同时软件 编写采用汇编语言。 两种方式从设计上来说各有特色，而且两种方式都应该是可 行的。方案一中按照方式三通信可以输出九位数据而方式一 只能输出八位数据，但就本题的要求来说方式一就可以了。 主从机之间的交流采用中断方式是一种高效且保护单片机的选择，但是相比之下本人对查询万式的理解更好一些。数 码管的显示若采用 CD4511译码则直接输出数据就可以了， 但是这样会增加硬件陈本，而且单片机的资源大部分都还闲 置着，所以直接编写一段译码程序是比较好的做法。另外在 软件编写上，采

3、用C语言在后续设计中对硬件的考虑稍少一 些，换言之采用汇编可以使自己对整个通信过程及单片机的 部分结构有更清晰地认识所以综合考虑采用方案二。三、理论设计：采用AltiumDesigner 绘制的原理图（整图）本系统主要包括五个基本模块：单片机最小系统（包括 晶振电路、电源、复位电路及相关设置电路）、4*4矩阵键盘、 功能控制电路、数据显示电路、波特率更改指示电路。本设计的基本思路是通过控制口选择将要实现的功能， 然后矩阵键盘输入数据， 单片机对数据进行处理 （加校验码、 设置功能标志位），然后与从机握手，一切就绪之后后就开 始发送数据，然后从机对接收数据校验，回发校验结果，主 机根据校验结果进

4、行下一步动作，或者重发，或者进入下一 数据的发送过程，然后按照此过程不段循环，直到结束。单片机最小系统：接上电源和地， 晶振电路提供脉冲，加上复位电路，将 EA接入高电电平选择片内程序存储器。肝汙 rxxRw PHiTKP FJaOHTOi P-IMilTl r>*r*>这是一个单片机能够工作的最低设置PI. hi e口Pt*n；n'XTirrx*数据显示模块：译码程序将获得的数据译成可直接显示的段码输到p2口，用数码管显示。为防止单片机的带 负载能力不足，本设计中加了上拉电阻 使数码管显示更清晰。»*iin FD LPD3ros rn+PHSrn*F5TEA戶就

5、甘P3TE"1J 刊斗P1L 陀口4-n'ZU'-r 宜 上0.* T-fc R 2 -( mtu4*4矩阵键盘：将矩阵键盘接入pl 口通过按键扫描程序读写 P1 口从而 判断有无安键按下，通过查键值程序 确定其键值从而得到输入数据。这是整个系统的输入接口。功能控制电路：控制键（图中为K3）被按下时pO.O为低电平，否则为 高电平，这样就可以根据读入的 p0.0 的电平差别控制通信系统的功能。高 电平时让从机显示接收到的数据，低电平从机更改波特率U!：JIQ波特率更改指示电路：在从机更改波特率之后同时给 P1 口写数是相应 指示灯亮，指示此时两机之间通信的 波特率为多

6、少。主机软件流程图开始从机软件流程图初始化，设置初始波特率及相应寄存器初始化，设置初始波特率及相应寄存器等待主机握手四、电路仿真及仿真结果分析:-HUM.bSee?%筑q 哼住亜丄i兰|孑号1筍 eTa ikLbrvry TmiDfcv yrfinn 卜lab*指示灯亮表明通 信系统此时以指 定波特率工作Fll控制键被按下Wi -fc. . .LJL 一严咅IFh-ljplr*l-» ;IFg *lto l>l>l>lznIA100 厂 H 控制键被按 下时，从机不 显示数据I "!"Knt 泗ihISi-M* H舲打H口下图是系统软件仿真的结果

7、，以下现象表明系统能正常工作 并实现预设结果。五、作品功能和使用说明:接上电源系 统开始工作，功 能件控制从机功 能，键盘输入数据，主机发送数据，从机接收数据。当控制键未被按下时， 从机显示接收到的数据；控制键被按下时从机不再显示数 据，只更改波特率，同时点亮相应的指示灯。指示灯会指示 当前工作的波特率，灯不亮时单片机以默认波特率工作。系统断电时结束通信六、心得体会:经过这几天的努力终于将设计完成了。整个过程虽然遇 到很多问题，但是确实感觉又学到了了不少东西。整个系统的设计很快就决定下来了，但是在软件编写完 之后进行软件仿真时，一直不能不能成功。然后一步步的查 错，从功能流程图开始，一步步检查

8、，理清系统的时序逻辑 关系。确保逻辑功能没问题后， 对软件进行调试，逐步调试、 设置相关寄存器、查看相应的io 口，然后发现这里也没什 么问题。于是直接在程序中设置标志位，观察程序的运行情况。后来发现问题主要出现在两个地方：一是软件不能自动 返回，重复执行， 于是在程序中增加了循环语句和返回语句； 二是没有正确保存数据和取数据，主要体现在查键值后没有 保护数据及进行校验后没有进行重取原数据，这是两个非常 易错的问题。另外功能上单片机之间的“握手”和等待通讯 过程也是非常重要的。另外在硬件制作时也遇到了一些问题，主要是在制作PCB板时由于腐蚀过度导致出现了很多断路，以至调试时得 检查电路，同时对

9、整个系统的美观造成很大影响。不过，这次设计确实让我对通信过程有更深的理解。 七、参考文献1 李建忠. 单片机原理及应用（第二版 .西安电子科技大学出版社 ）2 何小艇. 电子系统设计（第四版 .浙江大学出版社） 系统程序：/* 约定：主机发送呼叫信号 "0EH" ，咨询从机是否可以接受数据* 从机发送 "01H" 表示可以接受，否则发送 "02H" 表示暂时不能接受数据* 主机只有收到了应答信号 "01H" 才向从机发送数据，否则继续呼叫* 主机收到 "0FH" 表示发送正确，收到 "

10、F0H" 表示发送错误* 设置：串口工作于方式 1 ，定时器做波特率发生器工作于方式 2， SMOD=1,* 波特率为 1200 时计数初值为 D0, 2400-E8H, 4800-F4H, 9600-FAH* 两片单片机开始波特率设为 4800*通过按键进行功能选择，按下 P0.0=0 设置波特率 未按 P0.0=1 数据显示*/主机程序：*发送程序 *MAIN:LJMPMAINORG0030HMOVSP,#60HMOVTMOD, #20H; 置定时器 /计数器1 工作于方式 2 定时MOVTL1, #0F4H;置定时器 /计数器 1 初值，初始波特率为 4800MOVTH1, #

11、0F4H; 置重装值MOVPCON,#80H;SMOD=1MOVSCON,#50H;串行口工作于方式1SETBTR1首先进行查键子程序*BEGAIN: ACALL KEYMOV R1,AACALL HUJIAOAJMP BEGAIN按键扫描 *KEY:ACALL KS1JNZLK1AJMPKEYLK1:ACALL DELAYACALL KS1JNZCKEYAJMPKEYCKEY:MOVR2,#7FHMOVR4,#00HCKEY1:MOVP1,R2JBP1.0,LONEMOVA,#00HAJMPLPKLONE:JBP1.1,LTWOMOVA,#04HAJMPLPKLTWO:JBP1.2,LTHR

12、MOVA,#08HAJMPLPK;调用判断有无键按下子程序;有键按下（ A ）=0,;转到键值计算子程序LTHR:JBP1.3,NEXT0MOVA,#0CHLPK:ADDA,R4PUSHACCLK3:ACALL KS1JNZLK3ACALL DELAYPOPACCRETNEXT0:INCR4MOVA,R2JNBP1.3,KENDRRAMOVR2,AAJMPCKEY1KEND:AJMPKEYKS1:MOVP1,#0FHMOVA,P1CPLAANLA,#0FHRET然后呼叫从机 */MOVA,#0EHCPLP3.4MOVSBUF,AWAIT1:JBCTI,TXYESSJMPWAIT1TXYES:J

13、BCRI,NEXT1SJMPTXYESNEXT1:MOVA,SBUFCJNEA,#01H,HUJIAOPANDUAN:JBP0.0,XSHU示发送数据SHEZ:MOVA,R1HUJIAO: CALL DELAY; 等待发送完成;等待从机回答;判断从机是否同意，不同意则继续呼叫;功能键被按下，则发送数据设置波特率，否则只显MOVC,PMOVACC.7,CMOVSBUF,AWAIT2:JNBTI,WAIT2CLRTIWAITC1:JNBRI,WAITC1CLRRICPLP3.6MOVA,SBUFCJNEA,#0FH,SHEZMOVA,R1ANLA,#0FHCJNEA,#00H,L1MOVTL1,

14、#0D0H; 重设波特率为 1200MOVTH1, #0D0HLJMPFHL1:CJNEA,#01H,L2MOVTL1, #0E8H; 重设波特率为 2400MOVTH1, #0E8HLJMPFHL2:CJNEA,#02H,L3MOVTL1, #0F4H; 重设波特率为 4800MOVTH1, #0F4HLJMPFHL3:CJNEA,#03H,FHMOVTL1, #0FAH; 重设波特率为 9600MOVTH1, #0FAHLJMPFHXSHU:MOVA,R1;只显示数字时， A 的高位不处理直接发送MOVC,PMOVACC.7,CMOVSBUF,AWAIT3:JNB TI,WAIT3CLRT

15、IWAITC:JNBRI,WAITCCLRRIMOVA,SBUFCJNEA,#0FH,XSHUCLRP3.7FH:延时子程序 */RETDELAY:MOV R6,#0FFHLOOP1: DJNZ R6,LOOP1RETJS:END从机程序：ORG0000HLJMPMAINORG0030HMAIN:MOVSP,#60HRSTRT:MOVTMOD, #20H;置定时器 /计数器1 工作于方式 2 定时MOVTL1, #0F4H;置定时器 / 计数器1 初值，初始波特率为 4800MOVTH1, #0F4H; 置重装值MOVPCON,#80H;SMOD=1MOVSCON,#50H;串行口工作于方式1

16、SETBTR1JIESHOU:CLRTIJNBRI,JIESHOUCLRRIMOVA,SBUFCJNEA,#0EH,FA2FA1:MOVA,#01HMOVSBUF,A*接收程序 *CPL P3.7WAIT1:JBCSJMPTI,RXWAIT1FA2:MOVA,#02HMOVSBUF,AWAIT2:JBCTI,JIESHOUSJMPWAIT2RX:CLRTIJNBRI,RXCLRRIMOVA,SBUFMOVC,PMOVR1,AJCFAF0FA0F:MOVA,#0FHMOVSBUF,AWAIT3:JNBTI,W AIT3CLRTISJMPCHULIFAF0:MOVA,#0F0HMOVSBUF,AW

17、AIT4:JNBTI,W AIT4CLRTILJMPRXCHULI:MOVA,R1JB ACC.5,SHEZXIANS:ANL A,#0FHLCALL DISPLAY;ACC.5=1 显示 ACC.5=0 设置波特率LJMPSHEZ:MOVANLCJNEMOVMOVJSP2,#00HA,#0FHA,#00H,L1TL1, #0D0HTH1, #0D0H; 重设波特率为 1200MOVLJMPP1,#0FEHJS;CLR P1.0L1:CJNEA,#01H,L2MOVTL1, #0E8H;重设波特率为2400MOVTH1, #0E8HMOVP1,#0FDH;CLR P1.1LJMPJSL2:CJ

18、NEA,#02H,L3MOVTL1, #0F4H;重设波特率为4800MOVTH1, #0F4HMOVP1,#0FBH;CLR P1.2LJMPJSL3:CJNEA,#03H,JIEMOVTL1, #0FAH;重设波特率为9600MOVTH1, #0FAHMOVP1,#0F7H;CLR P1.3JIE:LJMPJS/*延时子程序 */DELAY:MOVR6,#03FHLOOP1:DJNZR6,LOOP1RET/*译码程序 */DISPLAY:CJNEA,#00H,LT1MOVA,#00111111B;0SJMPLASTLT1:CJNEA,#01H,LT2MOVA,#00000110B;1SJMPLASTLT2:CJNEA,#02H,LT3MOVA