基于AT89C51单片机的双机串行通信设计.doc

编号 1 单位代码 学 号 分 类 号 密 级 课程设计 基于 AT89C51 单片机的双机串行通信设计 院 系 名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师 2014年 11 月 10 日 黄河科技学院课程设计 第 I 页 前前 言言 单片机广泛应用于仪器仪表 家用电器 医用设备 航空航天 专用设备的智能 化管理及过程控制等领域随着计算机技术的发展及工业自动化水平的提高 在许多场合 采用单机控制已不能满足现场要求 因而必须采用多机控制的形式 而多机控制主要通过 多个单片机之间的串行通信实现 串行通信作为单片机之间常用的通信方法之一 由于 其通信编程灵活 硬件简洁并遵循统一的标准 因此其在工业控制领域得到了广泛的应 用 在测控系统和工程应用中 常遇到多项任务需同时执行的情况 因而主从式多机 分布式系统成为现代工业广泛应用的模式 单片机功能强 体积小 价格低廉 开发 应用方便 尤其具有全双工串行通讯的特点 在工业控制 数据采集 智能仪器仪表 家用电器方面都有广泛的应用 同时 IBM PC 机正好补充单片机人机对话和外围设 备薄弱的缺陷 各单片机独立完成数据采集处理和控制任务 同时通过通信接口将数 据传给 PC 机 PC 机将这些数据进行处理 显示或打印 把各种控制命令传给单片机 以实现集中管理和最优控制 串行通信是单片机的一个重要应用 本次课程设计就是 要利用单片机来完成一个系统 实现爽片单片机床航通信 通信的结果使用数码管进 行显示 数码管采用查表方式显示 两个单片机之间采用 RS 232 进行双击通信 在通信过程中 使用通信协议进行通信 在测控系统和工程应用中 常遇到多项 任务需同时执行的情况 因而主从式多机分布式系统成为现代工业广泛应用的模式 单片机功能强 体积小 价格低廉 开发应用方便 尤其具有全双工串行通讯的特点 在工业控制 数据采集 智能仪器仪表 家用电器方面都有广泛的应用 同时 IBM PC 机正好补充单片机人机对话和外围设备薄弱的缺陷 各单片机独立完成数据 采集处理和控制任务 同时通过通信接口将数据传给 PC 机 PC 机将这些数据进行处 理 显示或打印 把各种控制命令传给单片机 以实现集中管理和最优控制 串行通信是单片机的一个重要应用 本次课程设计就是要利用单片机来完成一个 系统 实现爽片单片机床航通信 通信的结果使用数码管进行显示 数码管采用查表 方式显示 两个单片机之间采用 RS 232 进行双击通信 在通信过程中 使用通信协议 进行通信 黄河科技学院课程设计 第 II 页 目目 录录 1 设计目的 1 2 设计要求 1 3 基本原理 1 3 1 串行通信 1 3 2 AT89C51 的工作特性 1 3 3 波特率选择 4 3 4 通信协议的使用 5 3 5 双机通信 6 4 设计方案 6 5 硬件设计 6 5 1 51 单片机串行接口的结构 6 5 2 整体电路设计 8 6 软件设计 9 7 联合调试 11 8 总结 12 参考文献 13 附录 14 黄河科技学院课程设计 第 1 页 1 设计目的 1 通过设计相关模块充分熟悉 51 单片机的最小系统的组成和原理 2 通过软件仿真熟悉 keil 和 proteus 的配合使用 3 通过软件编程熟悉 51 的 C51 编程规范 2 设计要求 两片单片机之间进行串行通信 A 机将数据发送给 B 机 在 B 机的数码管上静态 显示 3 基本原理 3 1 串行通信 计算机与外界的信息交换称为通信 在通信领域内 有两种数据通信方式 并 行通信和串行通信 随着计算机网络化和微机分级 分布式应用 系统的发展 通信 的功能越来越重要 通信是指计算机与外界的信息传输 既包括计算机与计算机之 间的传输 也包括计算机与 外部设备 如终端 打印机和磁盘等设备之间的传输 串行通信是指使用一条数据线 将数据一位一位地依次传输 每一位数据占据一个 固定的时间长度 其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息 特别适用于计算 机与计算机 计算机与外设之间的远距离通信 3 2 AT89C51 单片机的主要工作特性 内含 4KB 的 FLASH 存储器 擦写次数 1000 次 黄河科技学院课程设计 第 2 页 内含 28 字节的 RAM 具有 32 根可编程 I O 线 具有 2 个 16 位可编程定时器 具有 6 个中断源 5 个中断矢量 2 级优先权的中断结构 具有 1 个全双工的可编程串行通信接口 具有一个数据指针 DPTR 两种低功耗工作模式 即空闲模式和掉电模式 具有可编程的 3 级程序锁定定位 AT89C51 的工作电源电压为 5 1 0 2 V 且典型值为 5V 最高工作频率为 24MHz AT89C51 各部分的组成及功能 振荡器和时 钟电路 数据存储器 128 字节 程序存储器 14KB CPU 两个 16 位定时器 计数器 中断 控制 总线扩展控 制器 并行可编程 I O 口 可编程 串行口 内 部 总 线 3 2 1 中央处理器 1 运算器 运算器主要用来实现算术 逻辑运算和位操作 其中包括算术和逻辑运算单元 ALU 累加器 ACC B 寄存器 程序状态字 PSW 和两个暂存器等 ALU 是运算电路的核心 实质上是一个全加器 完成基本的算术和逻辑运算 算术 外部中断扩展控制P0 P1 P2 P3RXDTXD 黄河科技学院课程设计 第 3 页 运算包括加 减 乘 除 增量 减量 BCD 码运算 逻辑运算包括 与 或 异或 左移位 右移位和半字节交换 以及位操作中的位置位 位复位等 暂存器 1 和暂存器 2 是 ALU 的两个输入 用于暂存参与运算的数据 ALU 的输出也 是两个 一个是累加器 数据经运算后 其结果又通过内部总线返回到累加器 另一 个是程序状态字 PSW 用于存储运算和操作结果的状态 累加器是 CPU 使用最频繁的一个寄存器 ACC 既是 ALU 处理数据的来源 又是 ALU 运算结果的存放单元 单片机与片外 RAM 或 I O 扩展口进行数据交换必须通过 ACC 来 进行 B 寄存器在乘法和除法指令中作为 ALU 的输入之一 另一个输入来自 ACC 运算结 果存于 AB 寄存器中 2 控制器 控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件 主要 包括程序计数器 PC PC 增量器 指令寄存器 指令译码器 定时及控制逻辑电路等 其功能是控制指令的读入 译码和执行 并对指令执行过程进行定时和逻辑控制 AT89C51 单片机中 PC 是一个 16 位的计数器 可对 64KB 程序存储器进行寻址 复位 时 PC 的内容是 0000H 3 存储器 单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器 AT89C51 单片机的程序存储器 采用 4KB 的快速擦写存储器 Flash Memory 编程和擦除完全是电器实现 4 外围接口电路 AT89C51 单片机的外围接口电路主要包括 4 个可编程并行 I O 口 1 个可编程串 行口 2 个 16 位的可编程定时器以及中断系统等 3 2 2 存储器组织和特殊功能寄存器 AT89C51 的存储器将程序存储器和数据存储器分开 并有各自的存储空间和访问 指令 它有 4 个存储空间 片内存储器 片外存储器 片内数据存储器及片外存储器 黄河科技学院课程设计 第 4 页 3 2 3 时钟电路和工作时序 1 振荡器电路原理 振荡器 2 振荡电路的接法 3 3 波特率选择 波特率 Boud Rate 就是在串口通信中每秒能够发送的位数 bits second MCS 51 串行端口在四种工作模式下有不同的波特率计算方法 其中 模式 0 和模式 2 波特率计算很简单 请同学们参看教科书 模式 1 和模式 3 的波特率选择相同 故在 此仅以工作模式 1 为例来说明串口通信波特率的选择 在串行端口工作于模式 1 其波特率将由计时 计数器 1 来产生 通常设置定时器工 void delay int c int i j for i 0 i c i for j 0 j5 移动间隔时间 取值 0 255 黄河科技学院课程设计 第 16 页 a 0 b 2 if b 160 显示到最后一个字 回头显示 判断值 字数 32 b 0 for i 0 i 16 i P1 i for k 0 k 5 k P0 table j b P2 table j b 1 delay 2 P0 0 x00 P2 0 x00 j 2 a include 初始化串行口 黄河科技学院课程设计 第 17 页 void csh SM0 0 SM1 1 REN 1 TI 0 RI 0 PCON 0 TH1 0 xF3 TL1 0XF3 TMOD 0X20 EA 1 ET1 0 ES 1 TR1 1 void main