「甲乙两机串口通信双向控制系统软件设计与系统仿真」.doc

目录1. 题目设计要求：12. 系统的组成及工作原理22.1 系统组成22.2 工作原理22.3 双机通讯的方案33. 系统硬件电路44. 软件设计54.1 甲机程序设计54.2 乙机程序设计85. 系统仿真调试 126. 设计体会和收获137. 参考文献141. 题目设计要求：甲乙两机串口双向通信设计要求：利用51单片机，RS232芯片，LED灯，数码管进行双机通信设计。甲机可按键控制乙机的LED显示；乙机可按键控制甲机的数码管显示。完成以下设计环节： 1）使用Altium Desinger开发工具，设计电路原理图。 2）使用Uvision2开发平台，采用C语言或汇编语言设计软件程序。 3）使用PROTEUS仿真软件，设计仿真原理图并运行软件程序，完成系统仿真。 2. 系统的组成及工作原理2.1 系统组成 本次设计是用两个单片机（称为甲机和乙机）之间采用方式1双向串行通信。 甲机的按键可通过串口控制甲机、乙机的2个LED灯，按一次甲机、乙机的LED1点亮，LED2灭，按两次甲机、乙机LED1灭，LED2点亮，按三次甲机、乙机的LED1和LED2全亮。 乙机的按键课控制串口向甲机发送按下的次数，按下的次数通过串口显示在甲机P0口的数码管上，由此设计出总体框图。LED显示按键数码管显示LED显示按键STC89C51R1STC89C51R1图2.1 总体框图 2.2 工作原理双机通信系统通过甲乙单片机的串行口来实现数据的收发。甲单片机通过开关电路来启动发送程序，甲机当开关按下时向乙机发送一个数据，乙机上蜂咛器发出声音提示有数据发送过来，乙机通过接收中断来接收和开关判断是否接收甲机发送过来的数据，并通过编写好的数据代码在8个发光二极管上显示主机发送过来的数据。乙单片机通过开关电路来启动发送程序，乙机给甲机发送一数据，甲机上蜂咛器发出声音提示有数据发送过来，甲机通过接收中断来接收和开关判断是否接收乙机发送过来的数据，并通过编写好的数据代码在8个发光二极管上显示乙机发送过来的数据。 2.3 双机通讯的方案 设计方案： 该系统采用主从共两片AT89C51单片机来实现上位机对下位机的控制，由于是近距离的双机通信，我们采用单片机直接交叉连接的方式，上位机发送的数据由串行口TXD端输出，直接由下位机的串行口数据接收端RXD接收。需要注意的是一定要保证主从机相同的数据传输速率，即要求设置相同的波特率。电路分为数码管显示模块，指示模块、以及单片机工作的基本复位、晶振模块。 甲机由3个数码管，4个独立键盘开关，1个蜂咛器组成。 乙机由8个发光二极管，一个蜂咛器，1个数字温度传感器DS18B20组成。 单片机上最基本的两个电路： 复位电路（图2.2）和晶振电路（图2.3）图2.2 复位电路图图2.3 晶振电路图3. 系统硬件电路第一步将两组按键和LED灯分别连接到单片机U1、U2的P1口，第二步将单片机U1的P0口分别连接到数码显示管上进行显示，第三步将单片机U1的P0口连接到排阻上，第四步分别将单片机U1、U2的P3口连接到各自的线驱动器/接收器上，第五步将两个线驱动器/接收器分别连接到各自的DB-9接口上，最后再将单片机U1、U2通过DB-9连接器进行连接，来实现双机通讯。图3.1 线路原理图4. 软件设计本系统的软件设计流程图。系统设计代码分为以下几个部分：初始化串行、发送数据、接收数据、键盘输入、数值转换、LED显示，数码管显示，用keil编译。4.1 甲机程序设计甲机程序设计框图如下（图4.1），开始将两个单片机进行初始化。然后按动按键K1，甲机发送信号，乙机查询接收后回送应答，甲机中断接收应答，两机的LED闪烁。再次按动按键K1，重复上述过程。开始等待按键初始化乙机查询接收输出完成？F乙机回送应答T甲机发送甲机中断接收应答T结束LED闪烁图4.1甲程序设计框图甲机程序：/-甲机程序代码-#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit led1=P10;sbit led2=P13;sbit key=P17;/-共阳极数码管段码-uchar code table=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff;uchar num;/-延时-void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/-串行口发送函数-void transfer(uchar c)SBUF=c;while(TI=0); TI=0;void main()/主函数num=0;P0=0x00;SCON=0x50;/串行口工作在方式1，既可以发送数据，也可以接收数据TMOD=0x20;/定时器T1工作在方式2PCON=0x00;TH1=(256-253)/32;TL1=(256-253)%32;RI=0;TI=0;TR1=1;IE=0x90;/串行口中断打开while(1)if(key=0)while(key=0);num=(num+1)%4;switch(num)case 0: transfer(D);led1=1; led2=1;break;case 1: transfer(A);led1=0; led2=1;break;case 2: transfer(B);led1=1; led2=0;break;case 3: transfer(C);led1=0; led2=0;break;delay(100);void recieve() interrupt 4if(RI=1)RI=0;P0=tableSBUF;4.2 乙机程序设计乙机程序设计框图如下（图4.2），开始将两个单片机进行初始化。然后按动按键K2，乙机发送信号，甲机查询接收后回送应答，乙机中断接收应答，甲机的数码管开始计数。再次按动按键K2，重复上述过程。开始等待按键初始化甲机查询接收输出完成？F甲机回送应答T乙机发送乙机中断接收应答T结束 数码管显示图4.2乙机设计框图乙机程序：/-乙机程序代码-#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit led1=P10;sbit led2=P13;sbit key=P17;uchar num=10;/-延时-void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void main()/主函数SCON=0x50;/串行口工作在方式1，既可以发送数据，也可以接收数据TMOD=0x20;/定时器T2工作在方式2PCON=0x00;TH1=(256-253)/32;TL1=(256-253)%32;RI=0;TI=0;TR1=1;IE=0x90;/串行口中断打开led1=led2=1;while(1)if(key=0)while(key=0);num=(num+1)%11;SBUF=num;while(TI=0);TI=0;void recieve() interrupt 4if(RI=1)RI=0;switch(SBUF)case A: led1=0; led2=1; break;case B: led1=1; led2=0; break;case C: led1=0; led2=0; break;case D: led1=1; led2=1;/delay(100);elseled1=led2=1;5. 系统仿真调试 编译好代码后，用Proteus ISIS画好原理图，把编译好的甲乙两机程序的HEX文件，下载到原理图的单片机U1、U2中，点击运行系统仿真，查看显示效果，当按动K1时甲乙两机的LED发生变化，当按动K2时甲机的数码显示管开始计数。经过测试显示结果与预期结果一致，系统运行正常。图5.1 测试结果图6. 设计体会和收获最初选择双机串行通信这个实验时，由于从未接触过这类设计，感到新鲜的同时不乏挑战性。现在终于将它完成了，感到受益颇多。第一，这是一份考验我们自觉性、动手能力与协作意识的任务。第二，未知并不可怕，可怕的是因未知而止步。我们在课堂上所学的知识是非常有限的，这次的课程设计就是个很好的体现。很多函数的运用我们还没掌握，一些简单的循环语句都可能出错。实践后才能真的知道我们真正掌握了多少。第三，团结就是力量一点都不假。在团组合作时我们更便于互相取长补短，相互讨论，效果很好。通过本次课设实验我们对自身进行了查缺补漏，是自己对单片机这门课程有了更深的了解，对我们以后的工作有了很大的帮助。同时通