项目八单片机双机通信设计学习教案

1、会计学1第一页，共40页。项目8 单片机双机通信系统(xtng)设计 知识(zh shi)目标：1单片机串行通信基础知识(zh shi)； 2单片机与上位机通信基础知识(zh shi)3VB基础知识(zh shi)。 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页第二页，共40页。l并行通信:所传送数据的各个位同时发送或接收。l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。l

2、串行通信连线少、连接(linji)可靠，适合远距离通信。第2页/共40页第三页，共40页。同步串口具有至少1根时钟线、12根数据线的串行通讯方式，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(n s)的1-WIRE总线属于1根线的异步串口，温度传感器DS18B20就使用

3、了此种总线接口。第3页/共40页第四页，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(q li)要容易得多。第4页/共40页第五页，共40页。同步(tngb)、异步数据通信格式同步(tngb)传送的数据格式异步通信(tng xn)数据帧格式第5页/共40页第六页，共40页。单工传送如果某种通信接口只能(zh nn)发送或者接收，这种单向传

4、送的方法称为单工传送。第6页/共40页第七页，共40页。半双工传送数据(shj)在两机之间双向传送，此种方式称为双工传送。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页第八页，共40页。全双工传送两机之间的发送和接收(jishu)可以同时进行，称为全双工传送。第8页/共40页第九页，共40页。数据格式每字节10位，1位起始(q sh)位、8位数据、1位停止位。按照约定好的速率，一位一位的发送与接收。举例：串口发送二进制数0b11101010波特率每秒传送的位数，单位bps。9600bps：每个码元时间宽度为(1/9600)S第9页/共40页第十页，共40页。管脚定义与硬

5、件连接TXD：发送脚，与P3.1复用RXD：接收脚，与P3.0复用当UART正常工作(gngzu)时，P3.0和P3.1不能作为普通IO口使用2个UART互联通信时，需要交叉连接第10页/共40页第十一页，共40页。象(yn xin)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到并，存入接收SBUF中。串行接口的结构(jigu)第11页/共40页第十二页，共40页。电平转换电路PC机的串口是RS232电平标准(+15V0,-15V1)，而显然(xinrn)MCS51

6、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页第十三页，共40页。第13页/共40页第十四页，共40页。PC机与单片机的通信接口电路(dinl)框图第14页/共40页第十五页，共40页。ji)，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(z ji)；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页第十六页，共40页。USB转串口电路(dinl)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USB转串口的芯片，给电脑扩

7、展出一个串口用于与单片机通信。第16页/共40页第十七页，共40页。UART的控制寄存器SCONSM0，SM1：串行口操作方式选择(xunz)位。SM2：允许方式2和3的多机通信使能位。REN：允许串行接收位。TB8：方式2和3中要发送的第9位数据。RB8：方式2和3中已接收到的第9位数据。TI，RI：发送/接收中断标志。第17页/共40页第十八页，共40页。UART的四种工作模式SCON的SM0，SM1：串行口操作方式(fngsh)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(fngsh)工作。第18页/共40页第十九页，共40页。UART相关相关uUART的中断标志(biozh

8、)位TI与RIuSCON的TI：发送中断标志(biozh)。在方式0中当串行发送完第8位数据时由硬件置位；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。uSCON的RI：接收中断标志(biozh)。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页第二十页，共40页。PCON与波特率控制PCON： PCON是一个特殊功

9、能寄存器（如下图所示），没有位寻址功能，字节地址为87H。SMOD：其中D7位（SMOD）为波特率选择位。其他均无意义。复位时的SMOD值为0。可用MOV PCON，#80H或MOV 87H，#80H指令使该位置(wi zhi)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页第二十一页，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(tngchng)设定相应定时器工作于自动重装模式。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*1

10、2*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。当定时器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页第二十二页，共40页。UART的工作模式1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(jishu)。波特率是可变的，取决于定时器1或2的溢

11、出速率。第22页/共40页第二十三页，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(mnz)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

12、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页第二十四页，共40页。) 1256(112THfosc第24页/共40页第二十五页，共40页。位）；n4.确定串口工作(gngzu)方式（SCON寄存器）；n5.串口在中断方式时，要进行中断（IE 、IP的设置）；第25页/共40页第二十六页，共40页。第26页/共40页第二十七页，共40页。第27页/共40页第二十八页，共40页。第28页/共40页第二十九页，共40页。第29页/共40页第三十页，共40页。第30页/共40页第三十一页，共40页。图8-1 双机

13、通信(tng xn)原理图（右边是甲机，左边是乙机）第31页/共40页第三十二页，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页第三十三页，共40页。n设置串口工作模式；n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页第三十四页，共40页。n设置通信波特率为9600bit/s;n按照(nzho)上述条件，定时器T1的初值N应设为：n N=256 -（2smod晶振频率）/(波特率3212)=256 (2111.0592106)/(96003212)= 250 =FAH第34页/共40页第三十五页，共40页。nTI=1，表示发送完成，此时需要将TI