雙機(jī)串行通信設(shè)計 精品.doc

所屬課程名稱 單片機(jī)原理與接口技術(shù) 題 目 雙機(jī)串行通信 二 總體設(shè)計2.1 設(shè)計目的 通過本次課題設(shè)計，應(yīng)用單片機(jī)原理及其接口技術(shù)等所學(xué)相關(guān)知識及查閱資料，完成簡易雙機(jī)串行通信設(shè)計，以達(dá)到理論與實踐更好的結(jié)合、進(jìn)一步提高綜合運用所學(xué)知識和設(shè)計的能力的目的。通過本次設(shè)計的訓(xùn)練，可以使我在基本思路和基本方法上對基于MCS-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計有一個比較感性的認(rèn)識，并具備一定程度的設(shè)計能力。2.2 設(shè)計任務(wù)兩片單片機(jī)之間進(jìn)行串行通信，發(fā)送端將0f循環(huán)發(fā)送到接收端，完成后在接收端的led 燈亮。2.3 設(shè)計方法本次設(shè)計，對于兩片89C51，采用RS232進(jìn)行雙機(jī)通信。發(fā)送方的數(shù)據(jù)由串行口TXD段輸出。接受方接收后，燈亮。為提高抗干擾能力，還可以在輸入輸出端加光耦合進(jìn)行光電隔離。軟件部分，通過通信協(xié)議進(jìn)行發(fā)送接收，主機(jī)先送AAH給從機(jī)，當(dāng)從機(jī)接收到AAH后，向主機(jī)回答B(yǎng)BH。主機(jī)收到BBH后就把數(shù)碼表TAB16中的10個數(shù)據(jù)送給從機(jī)，并發(fā)送檢驗和。從機(jī)收到16個數(shù)據(jù)并計算接收到數(shù)據(jù)的檢驗和，與主機(jī)發(fā)送來的檢驗和進(jìn)行比較，若檢驗和相同則發(fā)送00H給主機(jī)；否則發(fā)送FFH給主機(jī)，重新接受。從機(jī)收到16個正確數(shù)據(jù)后送到一個數(shù)碼管顯示。三 硬件系統(tǒng)設(shè)計3.1基本功能：利用89c51完成兩片單片機(jī)之間進(jìn)行串行通信。3.2可選器件：51系列單片機(jī)、電容、LED燈本設(shè)計是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計方案，選擇合適的編程語言是一個重要的環(huán)節(jié)。在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計時，常用的是匯編語言和C語言。C語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高，但語言簡潔，使用方便，靈活，運算豐富，表達(dá)化類型多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句。本著學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的精神，我們采用匯編語言編寫了程序。3.1 51單片機(jī)串行通信功能圖1.AT89C51計算機(jī)與外界的信息交換稱為通信，常用的通信方式有兩種：并行通信和串行通信。51單片機(jī)用4個接口與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入與數(shù)據(jù)輸出就是并行通信，并行通信的特點是傳輸信號的速度快，但所用的信號線較多，成本高，傳輸?shù)木嚯x較近。串行通信的特點是只用兩條信號線(一條信號線，再加一條地線作為信號回路)即可完成通信，成本低，傳輸?shù)木嚯x較遠(yuǎn)。51單片機(jī)的串行接口是一個全雙工的接口，它可以作為UART(通用異步接受和發(fā)送器)用，也可以作為同步移位寄存器用。51單片機(jī)串行接口的結(jié)構(gòu)如下：(1)數(shù)據(jù)緩沖器(SBUF)接受或發(fā)送的數(shù)據(jù)都要先送到SBUF緩存。有兩個，一個緩存，另一個接受，用同一直接地址99H,發(fā)送時用指令將數(shù)據(jù)送到SBUF即可啟動發(fā)送；接收時用指令將SBUF中接收到的數(shù)據(jù)取出。(2)串行控制寄存器(PCON)SCON用于串行通信方式的選擇，收發(fā)控制及狀態(tài)指示，各位含義如下：SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0,SM1:串行接口工作方式選擇位，這兩位組合成00，01，10，11對應(yīng)于工作方式0、1、2、3。串行接口工作方式特點見下表SM0SM1工作方式功能波特率0008位同步移位寄存器(用于I/O擴(kuò)展)fORC/1201110位異步串行通信(UART)可變(T1溢出率*2SMOD/32)10211位異步串行通信(UART)fORC/64或fORC/3211311位異步串行通信(UART)可變(T1溢出率*2SMOD/32)SM2：多機(jī)通信控制位。REN：接收允許控制位。軟件置1允許接收；軟件置0禁止接收。TB8：方式2或3時，TB8為要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，根據(jù)需要由軟件置1或清0。RB9：在方式2或3時，RB8位接收到的第9位數(shù)據(jù)，實際為主機(jī)發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)TB8，使從機(jī)根據(jù)這一位來判斷主機(jī)發(fā)送的時呼叫地址還是要傳送的數(shù)據(jù)。TI：發(fā)送中斷標(biāo)志。發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后由硬件自動置位，并申請中斷。必須要軟件清零后才能繼續(xù)發(fā)送。RI：接收中斷標(biāo)志。接收完一幀數(shù)據(jù)后由硬件自動置位，并申請中斷。必須要軟件清零后才能繼續(xù)接收。(3)輸入移位寄存器接收的數(shù)據(jù)先串行進(jìn)入輸入移位寄存器，8位數(shù)據(jù)全移入后，再并行送入接收SBUF中。(4)波特率發(fā)生器波特率發(fā)生器用來控制串行通信的數(shù)據(jù)傳輸速率的，51系列單片機(jī)用定時器T1作為波特率發(fā)生器，T1設(shè)置在定時方式。波特率時用來表示串行通信數(shù)據(jù)傳輸快慢程度的物理量，定義為每秒鐘傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)。(5)電源控制寄存器PCON其最高位為SMOD。(6)波特率計算當(dāng)定時器T1工作在定時方式的時候，定時器T1溢出率=(T1計數(shù)率)/(產(chǎn)生溢出所需機(jī)器周期)。由于是定時方式，T1計數(shù)率= fORC/12。產(chǎn)生溢出所需機(jī)器周期數(shù)=模M-計數(shù)初值X。3.2 整體電路設(shè)計最終設(shè)計電路如下圖3所示，發(fā)送方的數(shù)據(jù)由串行口TXD段輸出，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平輸出，經(jīng)過傳輸線將信號傳送到接收端。圖2.整體電路四 程序設(shè)計通過通信協(xié)議進(jìn)行發(fā)送接收，主機(jī)先送AAH給從機(jī)，當(dāng)從機(jī)接收到AAH后，向主機(jī)回答B(yǎng)BH。主機(jī)收到BBH后就把數(shù)碼表TAB16中的10個數(shù)據(jù)送給從機(jī)，并發(fā)送檢驗和。從機(jī)收到16個數(shù)據(jù)并計算接收到數(shù)據(jù)的檢驗和，與主機(jī)發(fā)送來的檢驗和進(jìn)行比較，若檢驗和相同則發(fā)送00H給主機(jī)；否則發(fā)送FFH給主機(jī)，重新接受。從機(jī)收到16個正確數(shù)據(jù)后送到一個數(shù)碼管顯示。4.1 串行通信軟件實現(xiàn)(1)串行口工作于方式1；用定時器1產(chǎn)生2400bit/s的波特率，工作于方式2。(2)功能:將本機(jī)ROM中數(shù)碼表TAB16中的16個數(shù)發(fā)送到從機(jī),并保存在從機(jī)內(nèi)部ROM中，從機(jī)收到這16個數(shù)據(jù)后送到一個數(shù)碼管循環(huán)顯示。(3)通信協(xié)議:主機(jī)首先發(fā)送連絡(luò)信號(AAH),從機(jī)接收到之后返回一個連絡(luò)信號(BBH)表示從機(jī)已準(zhǔn)備好接收。(4)通信過程使用第九位發(fā)送奇偶校驗位。(5)從機(jī)接收到一個數(shù)據(jù)后，立即進(jìn)行奇偶校驗，若數(shù)據(jù)沒有錯誤，則返回00H，否則返回FFH。(6)主機(jī)發(fā)送一個數(shù)據(jù)后，等待從機(jī)返回數(shù)據(jù)；若為00H，則繼續(xù)發(fā)送下一個數(shù)據(jù)，若為FFH，則重新發(fā)送數(shù)據(jù)。4.2 程序流程圖(1)發(fā)送端程序流程圖主程序開始從機(jī)是否回答B(yǎng)BH？程序初始化主機(jī)發(fā)送AAHN主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，檢驗和輸出完成？N清除標(biāo)志位(2) 接收方程序流程圖主程序開始檢驗和相等？程序初始化接收數(shù)據(jù)，計算檢驗和N發(fā)送00H至主機(jī)接收完成？N清除標(biāo)志位發(fā)送FFH，重新接收顯示4.3：源程序匯編語言程序：發(fā)送程序清單如下： START：CLR EA MOV TMOD，#20H ；定時器1置為方式2 MOV TH1，#0F4H ；裝載定時器初值，波特率2400 MOV TL1，#0F4H MOV PCON，#00H SETB TR1 ；啟動定時器 MOV SCON，#50H ；設(shè)定串口方式1，且準(zhǔn)備接收應(yīng)答信號 LOOP1：MOV SBUF，#0AAH ；發(fā)聯(lián)絡(luò)信號 JNB TI，$ ；等待一幀發(fā)送完畢 CLR TI ；允許再發(fā)送 JNB RI，$ ；等待2號機(jī)的應(yīng)答信號 CLR RI ；允許再接收 MOV A，SBUF ；2號機(jī)應(yīng)答后，讀至A XRL A，#0BBH ；判斷2號機(jī)是否準(zhǔn)備完畢 JNZ LOOP1 ；2號機(jī)未準(zhǔn)備好，繼續(xù)聯(lián)絡(luò) LOOP2：MOV R0，#40H ；2號機(jī)準(zhǔn)備好，設(shè)定數(shù)據(jù)塊地址指針初值 MOV R7，#10H ；設(shè)定數(shù)據(jù)塊長度初值 MOV R6，#00H ；清校驗和單元LOOP3：MOV SBUF，R0 ；發(fā)送一個數(shù)據(jù)字節(jié) MOV A，R6 ADD A，R0 ；求校驗和 MOV R6，A ；保存校驗和 INC R0 JNB TI，$ CLR TI DJNZ R7， LOOP3 ；整個數(shù)據(jù)塊是否發(fā)送完畢 MOV SBUF，R6 ；發(fā)送校驗和 JNB TI，$ CLR TI JNB RI，$ ；等待2號機(jī)的應(yīng)答信號 CLR RI MOV A，SBUF ；2號機(jī)應(yīng)答，讀至A JNZ LOOP2 ；2號機(jī)應(yīng)答“錯誤”，轉(zhuǎn)重新發(fā)送 RET ；2號機(jī)應(yīng)答“正確”，返回接收程序清單如下： START：CLR EA CLR P1.0MOV TMOD，#20H MOV TH1，#0F4H MOV TL1，#0F4H MOV PCON，#00H SETB TR1 MOV SCON，#50H ；設(shè)定串口方式1，且準(zhǔn)備接收 LOOP1：JNB RI，$ ；等待1號機(jī)的聯(lián)絡(luò)信號 CLR RI MOV A，SBUF ；收到1號機(jī)信號 XRL A，#0AAH ；判是否為1號機(jī)聯(lián)絡(luò)信號 JNZ LOOP1 ；不是1號機(jī)聯(lián)絡(luò)信號，再等待 MOV SBUF，#0BBH ；是1號機(jī)聯(lián)絡(luò)信號，發(fā)應(yīng)答信號 JNB TI，$ CLR TI MOV R0，#40H ；設(shè)定數(shù)據(jù)塊地址指針初值 MOV R7，#10H ；設(shè)定數(shù)據(jù)塊長度初值 MOV R6，#00H ；清校驗和單元LOOP2：JNB RI，$ CLR RI MOV A，SBUF MOV R0，A ；接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲 INC R0 ADD A，R6 ；求校驗和 MOV R6，A DJNZ R7， LOOP2 ；判數(shù)據(jù)塊是否接收完畢 JNB RI，$ ；完畢，接收1號機(jī)發(fā)來的校驗和 CLR RI MOV A，SBUF XRL A，R6 ；比較校驗和 JZ END1 ；校驗和相等，跳至發(fā)正確標(biāo)志 MOV SBUF，#0FFH ；校驗和不相等，發(fā)錯誤標(biāo)志 JNB TI，$ ；轉(zhuǎn)重新接收 CLR TI END1：SETB P1.0MOV SBUF，#00H RET五 系統(tǒng)調(diào)試與存在的問題在protues上進(jìn)行仿真實驗。首先使用Keil將編寫完成的程序編譯生成HEX文件，將HEX文件錄到兩片單片機(jī)中，進(jìn)行仿真實驗，結(jié)果如下圖所示，可以看到，接收端接收到數(shù)據(jù)。圖4.仿真圖5.1 硬件調(diào)試常見故障：1、邏輯錯誤：它是由設(shè)計錯誤或加工過程中的工藝性錯誤所造成的。這類錯誤包括錯線、開路、短路等。2、元器件失效：有兩方面的原因：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是組裝錯誤造成元件失效，如電解電容、集成電路安裝方向錯誤等。3、可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞，經(jīng)不起振動；走線和布局不合理也會引起系統(tǒng)可靠性差。4、電源故障：若樣機(jī)由電源故障，則加電后很容易造成器件損壞。電源故障包括電壓值不符合設(shè)計要求，電源引線和插座不對，功率不足，負(fù)載能力差等。調(diào)試方法：包括多級調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。在調(diào)試過程中要針對可能出現(xiàn)的故障認(rèn)真分析，直至檢查出原因并排除。本次硬件調(diào)試過程中，對所出現(xiàn)的問題進(jìn)行了認(rèn)真的分析和改正，最后能夠很好的達(dá)到設(shè)計要求的效果。5.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試一般分為以下四個階段：1、 編寫程序并查錯；2、 在匯編語言的編譯系統(tǒng)中編譯源程序3、 對程序進(jìn)行編譯連接，并及時發(fā)現(xiàn)程序中存在的錯誤；4、 改正錯誤。在軟件調(diào)試過程中，對出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行了認(rèn)真的分析和修改，多次調(diào)試成功后，能夠很好的達(dá)到既定的設(shè)計效果。六 設(shè)計小結(jié)經(jīng)過繁忙而又緊張的課程設(shè)計，終于順利的完成了設(shè)計任務(wù)。雖然在這段時間里每天都那么繁忙，但是在這忙碌的過程中卻得到了許多的收獲。經(jīng)過課程設(shè)計，在查閱資料的過程中，了解了單片機(jī)串行通信的基本知識，對于以后的學(xué)習(xí)和工作都有很大的益處。在學(xué)習(xí)的過程中，也遇到了一些困難，比如開始的時候，由于發(fā)送端和接收端的通信協(xié)議沒有做好，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能正確的傳輸，在解決問題的過程中，對于串行通信的實現(xiàn)有了深刻的認(rèn)識

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎勵來咯，堅持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎

總結(jié)

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