单片机之间多机通信演示电路设计

1、单片机间多机通信演示电路的设计与研究摘要：“单片机间多机通信演示电路的设计与研究”是基于单片机的串行通信演示电路系统设计。在本设计中，三个AT89C51微控制器通过串行通信技术相互通信。在设计中，我们采用具有多机通信功能的AT89C51单片机构成主从分布式控制系统，其中一台主机控制两台从机，主机可以向从机发送命令来控制从机，同时也可以接收从机反馈的信息，从而实现主机和从机之间的双工通信。在系统设计中，采用自制的键盘和拨码开关作为输入设备，简单的发光二极管和一位数码管作为输出设备。主从机之间的数据传输通过串行接口技术实现，通信结果由显示设备观察。在本系统设计中，主要采用了单片机之间的多机通信技术

2、以及单片机的串行通信接口和中断系统，这将在下面的设计中进行详细的研究和讨论。关键词：多机通信串行通信中断控制演示电路，总体方案，功能介绍，(1)当主机甲按下键盘选择键1时，主机与从机乙通信，然后按键数据发送给从机乙，结果由数码管DS1显示。同样，当主机A按下键盘选择键2时，主机与从机C通信，然后按键数据将发送给从机C，结果将由数码管DS2显示。(2)当从机B和P1的手指开关被切换时，该数据将被发送到主机A，并且具有较低4位的四个发光二极管将被控制打开和关闭。同样，当从机C和P2的手指开关被切换时，该数据将被发送到主机A，并且具有高4位的4个发光二极管将被打开。1.多机通信接口的设计在实际应用系

3、统中，常常需要多个微处理器协同工作。由于AT89系列单片机具有多机通信的功能，可以用来组成各种分布式系统，其系统结构如图所示。在图中，系统采用一个主和几个从，主的RXD端与所有从的TXD端相连，而TXD端与所有从的RXD端相连。主机发送的信息可以被每个从机接收，而每个从机发送的信息只能被主机接收。2.多机通信原理在多机通信中，为了保证主从机之间的可靠通信，通信接口必须具有从机的识别功能。串行端口控制寄存器SCON中的SM2位是为满足这一要求而设置的多机通信控制位。串口实现模式2或模式3下的多机通信。发送和接收的每个帧信息是11位，其中第9个数据位是可编程的。通过将1或0分配给SCON的TB8，

4、可以区分是发送地址帧还是数据帧(规定地址帧的第9位是1，数据帧的第9位是0)。如果从控制位SM2=1，当接收到地址帧时，数据被加载到SBUF中，并且RI=1被设置为向中央处理器发送中断请求；如果接收到数据帧，将不会生成中断标志，信息将被丢弃。如果SM2=0，则在地址帧和数据帧中产生中断标志RI=1，并将数据加载到SBUF中。单片机串口工作原理，1串口寄存器结构AT89C51单片机串口寄存器结构如图所示。SBUF是串口的收发缓冲区，是一个可寻址的特殊寄存器，包括接收机和发射机寄存器，可以实现全双工通信。但是这两个寄存器有相同的地址(99H)。AT89C51的串行数据传输非常简单，只需将数据写入发

5、送缓冲区即可发送数据。并且可以通过从接收缓冲器读出数据来接收数据。串行通信控制寄存器SCON控制寄存器，是用于串行数据通信控制的可寻址特殊寄存器。单元地址为98H，其结构格式如下在接收状态下，当串行端口工作在模式2或模式3且SM2=1时，只有当接收到的第9位数据(RB8)为1时，前8位数据才会发送到SBUF，并且ri设置为发出中断应用，否则，接收到的数据将被丢弃。当SM2=0时，无论位数据是0还是1，都很难将数据发送到SBUF，并发出中断应用。在模式0下工作时，SM2必须为0。(3)。任：允许接收位。REN用于控制数据接收的允许和禁止。当REN=1时，允许接收，当REN=0时，禁止接收。(4)

6、.TB8:发送和接收数据位8。在模式2和模式3中，TB8是要传输的第9个数据位。该位也应在多机通信中传输，它代表传输的地址或数据。TB8=0是数据，TB8=1是地址。(5).RB8:接收数据位8。在模式2和模式3中，RB8存储接收到的第9位数据，以识别接收到的数据的特征。(6)。发送中断标志位。可寻址标志位。在模式0下，它在发送第8位数据后由硬件设置，在其他模式下，它在发送或停止该位之前由硬件设置。因此，TI=1表示帧发送结束，t1可以由软件清除。(7)。接收中断标志位。可寻址标志位。接收到第8位数据后，该位由硬件设置。在其他工作模式下，该位由硬件设置，且RI=1表示帧接收完成。2.电源管理寄

7、存器PCONPCON主要是一个用于CHMOS单片机电源控制的专用寄存器。单元地址为87H，其结构格式如下：在CHMOS单片机中，除了串口波特率倍增位SMOD位外，所有位都是虚的。当SMOD=1时，串行端口的波特率加倍。系统重置默认为SMOD=0。AT89C51单片机的串口有四种工作模式，分别由SCON的SM0和SM1位设置。本系统研究了单片机之间的多机通信，因此主要介绍了实现多机通信的方式2和3。1.模式0同步移位寄存器模式2。模式18位异步串行通信模式3。模式29位异步通信接口如果SM0SM1=10B，串行端口工作在模式2。模式2是固定波特率的11位异步串行通信模式，传输波特率与SMOD有关

8、。发送或接收11位信息帧，包括1个起始位0、8个数据位、1个可编程位(用于奇偶校验或多机通信)和1个停止位1。1)在模式2下发送时，软件根据通信协议设置TB8，然后将待发送的数据写入SBUF，指令启动发送器。写入SBUF的指令不仅向SBUF发送8位数据，还将TB8加载到传输移位寄存器的第9位，并启动传输控制器传输一次。一帧信息来自TXD。发送一帧信息后，TI自动设置为1。在发送下一帧信息之前，必须通过中断服务程序或查询程序清除TI。2)当REN=1时，允许串行端口接收数据。数据从RXD终端输入。当接收机在RXD终端对负跳变进行采样并判断起始位有效时，它开始接收一帧信息，每帧接收11位信息。在模

9、式2下接收时，如果同时满足以下两个条件：(1)ri=0；(2)SM2=0或接收到第9个数据位1。接收到的数据有效，8位数据被发送到SBUF，第9位被发送到RB8，并且ri=1被设置；如果不满足上述两个条件，则该信息将被丢弃。4.模式3下的9位可变波特率异步通信接口如果SM0SM1=11B，串行端口在模式3下工作，这是一种11位可变波特率异步串行通信模式。除波特率外，模式3与模式2完全相同。多机通信电路设计，1硬件电路设计1时钟电路如图4.2所示，AT89C51的时钟电路引脚为XTAL1(引脚19)和XTAL2(引脚18)，XTAL1和XTAL2分别为反相放大器的输入和输出。应时振荡器连接在引脚

10、18和引脚19之间(公共频率为3.58兆赫兹、6兆赫兹、11.0592兆赫兹和11.0592兆赫兹)。为了节省单片机的输入输出端口，简化硬件电路，采用了43矩阵键盘。键盘有12个键，包括数字键和功能键。如图所示，它由AT89C51的四行线P1.0-P1.3和三列线P1.5-P1.7组成。键设置在行和列的交叉点。列线分别连接到按键开关的两端，列线通过上拉电阻连接到5V。当平时没有按键动作时，列线处于高电平状态，当按键时，行线和列线的信号必须匹配进行适当处理，以确定闭合按键的位置。键盘上的某个键是否被按下，将被逐行发送到全扫描，并通过逐列读取列的状态来判断。通过逐行扫描低电平后检查列输入状态来确定

11、按下了键盘中的哪个键。3显示电路1。如图所示的发光二极管显示电路是AT89C51单片机的基本显示电路。将发光二极管连接到端口2后，连接470欧姆电阻作为限流装置，防止发光二极管烧坏。最后，连接VCC供电。当端口2的输出引脚为0时，指示灯亮起，例如，当控制端口2.0=0时，第一个指示灯亮起。AT89C51单片机可以控制这些引脚的电压，产生数字信号，然后控制外围设备。请注意，当PORT0用作输出端口时，必须连接上拉电阻。2.数码管显示电路显示为两个从机的显示电路。该系统使用普通阳极数码管作为显示器。当ag处于低电平时，led亮起。八个引脚a、b、c、d、e、f、g和dp分别连接到单片机的P2.0-P2.7，中间增加一个330欧姆的限流电阻。19，普通阳极发光二极管的编码分别为： F9H、A4H、B0H、99H、92H、82H、F8H、80H和90H。2软件编程1。键盘编程2。主机编程流程该系统使用波特率为2400赫兹的12兆赫兹晶体振荡器。程序流程如图4.9所示，定时器串口通信的初始化步骤如下：(1)确认串口工作在模式3，允许接收控制字C0H (SM0=1，SM1=1，REN=1)并发送到