项目八 单片机双机通信设计PPT学习教案

1、会计学1项目8 单片机双机通信系统设计 知识目标：1单片机串行通信基础知识； 2单片机与上位机通信基础知识3VB基础知识。 能力目标： 1. 能根据设计任务要求编制程序流程图； 2. 会绘制单片机双机通信电路原理图； 3. 会用keil C51软件对源程序进行编译调试及与protues软件联调，实现电路仿真。第1页/共40页l并行通信:所传送数据的各个位同时发送或接收。相同时钟速率下，并行通信速度较快，适合高速本地通信。l串行通信:所传送的数据的各个位按顺序一位一位的发送或接收。串行通信连线少、连接可靠，适合远距离通信。第2页/共40页同步串口l具有至少1根时钟线、12根数据线的串行通讯方式，

2、利用时钟沿对齐数据，所以此种通讯较为可靠，可以实现很高的通讯速率(1Mbps以上，可达Gbps级别)。SPI、IIC、IIS都属于同步串口。异步串口l无专门的时钟线，只有12根数据线，收发双发依据事先约定好的位速率确定各个数据位的时间位置，所以此种通讯方式可靠性相对差一些，速率在1Mbps以下。双线的异步串口最常见的是UART，以及衍生出的RS232、RS485等。美信公司的1-WIRE总线属于1根线的异步串口，温度传感器DS18B20就使用了此种总线接口。第3页/共40页”这串数据时则要对数据的每一个字节分别加以包装（即添加“头”位、“尾”位和校验）。n显然在相同的数据传输波特率下，同步方式

3、比异步方式的传送速度快，但同步方式要求收发双方在整个事件传送过程中始终保持严格同步，这将增加硬件上的难度，而异步通信只要求每帧（字节）的传送中短时间保持同步即可，实现起来要容易得多。第4页/共40页同步、异步数据通信格式同步传送的数据格式异步通信数据帧格式第5页/共40页单工传送l如果某种通信接口只能发送或者接收，这种单向传送的方法称为单工传送。第6页/共40页半双工传送l数据在两机之间双向传送，此种方式称为双工传送。l收发不能同时进行，只能分时接收或发送，称为半双工传送。第7页/共40页全双工传送l两机之间的发送和接收可以同时进行，称为全双工传送。第8页/共40页数据格式l每字节10位，1位

4、起始位、8位数据、1位停止位。l按照约定好的速率，一位一位的发送与接收。l举例：串口发送二进制数0b11101010波特率l每秒传送的位数，单位bps。l9600bps：每个码元时间宽度为(1/9600)S第9页/共40页管脚定义与硬件连接lTXD：发送脚，与P3.1复用lRXD：接收脚，与P3.0复用l当UART正常工作时，P3.0和P3.1不能作为普通IO口使用l2个UART互联通信时，需要交叉连接第10页/共40页象地址均为99Hn（2）数据发送与接收控制n发送控制器在波特率作用下，将发送SBUF中的数据由并到串，一位位地传输到发送端口；接收控制器在波特率作用下，将接收接收端口的数据由串

5、到并，存入接收SBUF中。串行接口的结构第11页/共40页电平转换电路lPC机的串口是RS232电平标准(+15V0,-15V1)，而显然MCS51的UART是5V-TTL电平标准，因此需要加上电平转换电路，方可实现与PC机串口的通讯。第12页/共40页第13页/共40页PC机与单片机的通信接口电路框图第14页/共40页此时，可以将SBUF中的内容读入缓冲区；n将RI软件清0，准备接收下一字节；n程序中，使用 get_string()发送数据，当检测到“0”字符时，表示已接收到完整的字符串，函数返回。第15页/共40页USB转串口电路l对于新款的台式机以及笔记本电脑等没有串口的电脑，也可以用U

6、SB转串口的芯片，给电脑扩展出一个串口用于与单片机通信。第16页/共40页UART的控制寄存器SCON1.SM0，SM1：串行口操作方式选择位。2.SM2：允许方式2和3的多机通信使能位。3.REN：允许串行接收位。4.TB8：方式2和3中要发送的第9位数据。5.RB8：方式2和3中已接收到的第9位数据。6.TI，RI：发送/接收中断标志。第17页/共40页UART的四种工作模式lSCON的SM0，SM1：串行口操作方式选择位，两个选择位对应于四种状态，所以串行口能以四种方式工作。第18页/共40页u UART的中断标志位TI与RIlSCON的TI：发送中断标志。在方式0中当串行发送完第8位数

7、据时由硬件置位；在其他方式中，在发送停止位的开始时由硬件置位。当TI=1时，申请中断，CPU响应中断后，可以发送下一帧数据。在任何方式中，该位都必须由软件清0。lSCON的RI：接收中断标志。在方式0中串行接收到第8位结束时由硬件置位。在其他方式中，在接收到停止位的中间时刻由硬件置位。RI=1时申请中断，要求CPU取走数据。在任何工作方式中，该位必须由软件清0。在系统复位时，SCON中的所有位都被清0。第19页/共40页PCON与波特率控制lPCON： PCON是一个特殊功能寄存器（如下图所示），没有位寻址功能，字节地址为87H。lSMOD：其中D7位（SMOD）为波特率选择位。其他均无意义。

8、复位时的SMOD值为0。可用MOV PCON，#80H或MOV 87H，#80H指令使该位置1。当SMOD=1时，在串行口方式1，2或3情况下，波特率提高一倍。第20页/共40页定时器1、定时器2与波特率控制方式1和3的波特率由定时器1或定时器2的溢出率所决定，通常设定相应定时器工作于自动重装模式。l当定时器1作波特率发生器时，波特率由下式确定：波特率=（定时器1溢出率）/n定时器1初值 = 256 - Fosc/(n*12*波特率)式中：n为32或16，取决于特殊功能寄存器PCON中的SMOD位的状态。若SMOD=0，则n=32。若SMOD=1，则n=16。Fosc为单片机晶振频率。l当定时

9、器2作波特率发生器时，波特率由下式确定：波特率=（定时器2溢出率）*12/32定时器2初值 = 65536 - Fosc/(32*波特率)第21页/共40页UART的工作模式1l串行口工作于方式1时，被控制为波特率可变的8位异步通信接口。传送一帧信息为10位，即1位起始位（0），8位数据位（低位在先）和1位停止位（1）。数据位由TXD发送，由RXD接收。波特率是可变的，取决于定时器1或2的溢出速率。第22页/共40页1.设置串口工作模式。SCON的SM0=0，SM1=1使其工作于模式1，REN=1使能接收。2.根据波特率计算公式设置波特率。注意，需要使定时器工作于自动重装模式。使用定时器2可以

10、达到较高的波特率。3.波特率是否需要倍速。如果使用定时器1做波特率发生器且倍速后方能满足波特率要求，则需要PCON=0 x80。PCON不影响定时器2产生的波特率。4.串口中断。一般来讲串口发送均会采用查询模式，串口接收较多采用中断模式。ES=1可以打开串口中断，随后要EA=1打开全局中断。注意，要写好中断服务函数，而且MCS51的串口收发中断共用，因此中断服务函数中需要判断TI与RI的值。中断向量标号是4。5.向SBUF写入数据启动串口发送，读SBUF可以取出接收到的数据第23页/共40页) 1256(112THfosc第24页/共40页位）；位）；n4.确定串口工作方式（确定串口工作方式（

11、SCON寄寄存器）；存器）；n5.串口在中断方式时，要进行中串口在中断方式时，要进行中断（断（IE 、IP的设置）；的设置）；第25页/共40页第26页/共40页第27页/共40页第28页/共40页第29页/共40页第30页/共40页XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT01

12、2P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51X1CRYSTALC122fFC222pFR91kC320u+5V+5VXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P

13、1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U2AT89C51X2CRYSTALC422fFC522pFR11kC620u+5V+5VBUZ1BUZZER图8-1 双机通信原理图（右边是甲机，左边是乙机）第31页/共40页系统初始化发 送 字 符 串“READY接收数据程序结束接收字符为“OK”NO 甲机流程图第32页/共40页nn设置串口为接收允许状态；n设置串行口通信波特率；n其它数据初始化；第33页/共40页n设置通信波特率为9600bit/s;n按照上述条件，定时器T1的初值N应设为：nN=256 -（2smod 晶振频率）/(波特率 32 1