毕业设计:单片机多机通信实现资料.doc
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2、机多机通信实现摘要:目前,单片机在多机通信领域应用很广。但研究最多的是上位机与下位机的通信及多单片机构成的主从式多机通信系统。本文重点研究了多单片机的平权式多机通信,使各单片机有相同的权限。本文从平权式多机通信协议入手,首先设计了具体平权式多机通信协议;主机通信用按键控制,模拟实际应用中的触发信号输入。对于1号单片机,还可通过液晶实时显示工作状态,初始为主机。在不需置其他单片机为主机的情形下,本多机通信系统可以作为主从式多机通信系统。从机通信模式通过串口中断触发启动,通信结束即恢复之前的从机状态。通信过程中,主机先发送寻址的从机号,待从机响应后开始通信。通信结束后,主机发送自己的主机号,告知从
3、机。然后从机发给主机校验字节数据,主机检验错误,检验无误后,作出响应,1号单片机液晶会显示,2号和3号单片机收发数据无误后会使LED指示灯亮起。其外,本文研究了可切换双向接口的实现方法。通过用单片机的一个引脚控制单片机的串口的连接方式,使其工作在主机模式或从机模式。本研究已经仿真通过,真实可行。具有一定的检错能力,串行通信的比特率是9600bit/s,通信速度较快,且可靠性高。本研究通过硬件电路解决了通信过程中多单片机争用主机权的问题。关键词:单片机;多机通信;平权;AT89S52Realization of many SCM communicationAbstract:At present,
4、 the single chip multi-machine communication in a wide field of applications. However, the most studied is the host computer and lower computer communications and multi-chip microprocessor master-slave multi-machine communication system. This paper focuses on a number of single chip multi-machine co
5、mmunication affirmative, so that the MCU has the same permissions. The paper machine from the multi-level communication protocol of the right to start with, first, the specific communication protocol. Host Communication button control, the practical application of simulation in the trigger signal in
6、put. For the No. 1 microcontroller, but also through the LCD display working status, the initial for the host. No other single chip set in the case of the host, the multi-machine communication system can be used as master-slave multi-machine communication system. Communication mode from the machine
7、through the serial port interrupt triggering, communication before the end of the recovery from the machine state. Communication process, the host sends the address number from the machine until the response from the plane after communications. After communication, the host sends its own host number
8、, informed from the machines. And then distributed to the host from the machine check bytes of data, the host test error, test and proved correct response, 1 single chip LCD displays, 2 and 3, after the MCU will send and receive data correct LED light is on. Besides, this paper, bi-directional switc
9、h implementation of the interface methods. Through the use of microcomputer control of a microcontroller pin serial port connection, to work in master mode or slave mode. This study has been simulated by the real feasible. Have some error detection capability, the bit rate of serial communication 96
10、00bit / s, communication speed, and reliability. In this study, the hardware circuit through the communication process to resolve the contention over the host microcontroller over the issue.Key words:SCM;Multi-machine communication;Equal rights; AT89S52目录1 绪论11.1 论文研究的背景与意义11.2 单片机多机通信领域的历史及国内外发展现状1
11、1.3 本论文的研究内容22 单片机多机通信理论及方案选择32.1 单片机串口通信32.2 单片机多机通信方案选择52.3 微处理器的选择52.4 液晶LCD1602介绍93 单片机多机通信协议设计154 硬件电路设计164.1 单片机最小系统的设计164.2 矩阵键盘电路设计174.3 液晶显示电路设计184.4 可切换接口电路设计194.5 2号与3号单片机按键电路设计234.6 LED显示电路设计234.7 主机权分配电路设计244.8 电源电路设计285 软件设计295.1 多机通信协议的算法设计295.2 键盘程序设计325.3 系统初始化程序设计356 结论35参考文献36致谢37
12、附录1:1号单片机电路原理图38附录2:2号单片机电路原理图39附录3:3号单片机电路原理图39附录4:仿真电路图41附录5:源程序:42单片机多机通信实现1 绪论 1.1 课题研究的背景与意义目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医
13、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。构成较大规模的检测、控制系统,经常要采用多个单片机,组成可以通信的多机系统。Mcs一51系列单片机为实现多机通信联网设计了方便的串行通信接口功能。将多个Mcs一51单片机组成串行总线形式的相互通道,通过写单片机的串行控制方式寄存器,将串行口置成方式2或
14、方式3,就可以实现主机与分机之间的串行通信。这种多机系统结构简单,应用广泛,但它只能实现由主机呼叫分机,然后实现主机与分机之间的全双工串行通信。我们在监控系统中要求既有主机与分机主动通信,又有分机与主机主动通信,这种结构的多机系统就无法满足要求。多机协同工作已是单片机发展的一个重要趋势,目前单片机多机通信的主要方式仍然是主从式多机通信系统。单片机多机通信的目的是实现分布式处理系统,单片机多机通信的方式有很多种,应用前景广阔,非常具有研究意义!1.2 单片机多机通信领域的历史及国内外发展现状单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)简称单片机,又称MCU(Micro C
15、ontroller Unit),是将计算机的基本部分微型化,使之集成在一块芯片上的微机.片内含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。 随着科技的发展,单片机已不是一个陌生的名词,它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑,因为单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。单片机单芯片的微小体积和低的成本,可广泛地嵌入到如玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通讯产品中,成为现代电子系统中最重要的智能化工具。 所涉及的市场占有率
16、最高的是MCS51系列,因为世界上很多知名的IC生产厂家都生产51兼容的芯片。生产MCS51系列单片机的厂家如美国AMD公司、ATMEL公司、INTEL公司、WINBOND公司、PHILIPS公司、ISSI公司、TEMIC公司及南韩的LG公司、日本NEC、西门子公司等。到目前为止,MCS51单片机已有数百个品种,还在不断推出功能更强的新产品。现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制,从 , 机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动
17、,集群移动通信,无线电对讲机等。单片机的通信领域应用首先从两片单片机之间的通信发展起来,后来有了主从式多机通信并得到了广泛的应用,又出现了以单片机作为下位机与以PC机作为上位机的通信应用,上位机用VB或VC+等面向对象的程序设计语言编写通信收发程序,也得到了广泛的应用。虽然,单片机多机通信已经有较长的研究历史了,但其形式大多是主从式的,很少是平权式的。1.3 本课题的研究内容本文在研究传统的多机通信系统的基础上,设计了一种基于MCS51系列单片机AT89S52 的多机通信系统。初始时,1号单片机为主机。主机通过串口向从单片机发送指定格式的数据,从单片机收数据并作出响应,主机通过液晶屏显示通信信
18、息,从机通过LED显示通信状态。主机通信结束即转为从机,其他单片机可置为主机,获得总线控制权。1号单片机通过矩阵键盘控制通信过程与显示,2与3号单片机通过独立按键控制通信状态与主从机切换。在此多机通信系统中,各个单片机具有平等的权限。仅在初始时,1号单片机被默认置为主机,若不需使2号与3号单片机变成主机,则此通信系统可以作为主从式多机通信系统。任何时刻,系统只有一片单片机作为主机,其他均为从机。主机发送的信息可以传送到指定从机,各从机之间也不能直接通信。主机发起通信,从机接收到自己的单片机号后,开始与主机通信。2 单片机多机通信理论及方案选择 2.1 单片机串口通信AT89S52单片机内部含有
19、一个可编程全双工串行通信接口,具有UART的全部功能。该接口电路不仅能同时进行数据的发送和接收,也可作为一个同步移位寄存器使用。 在进行异步通信时,数据的发送和接收分别在各自的时钟(TCLK和RCLK)控制下进行的,但都必须与字符位数的波特率保持一致。MCS-51串行口的发送和接收时钟可由两种方式产生,一种是由主机频率fosc经分频后产生,另一种方式是由内部定时器T1或T2的溢出率经16分频后提供。串行口的发送过程由一条写发送缓冲器的指令把数据(字符)写入串行口的发送缓冲器SBUF(发)中,再由硬件电路自动在字符的始、末加上起始位(低电平)、停止位(高电平)及其它控制位(如奇偶位等),然后在移
20、位脉冲SHIFT的控制下,低位在前,高位在后,从TXD端(方式0除外)一位位地向外发送。串行口的接收与否受制于允许接收位REN的状态,当REN被软件置“1”后,允许接收器接收。接收端RXD一位位地接收数据,直到收到一个完整的字符数据后,控制电路进行最后一次移位,自动去掉启始位,使接收中断标志RI置“1”,并向CPU申请中断。TI和RI是由硬件置位的,但需要用软件复位。a.SBUF是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器,可同时发送、接收数据。两个缓冲器只用一个字节地址99H,可通过指令对SBUF的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。串行口对外有两条独立的收发信号线RXD(P3.0
21、)、TXD(P3.1),因此可以同时发送、接收数据,实现全双工。b.SCON寄存器用来控制串行口的工作方式和状态,可按位寻址,其字节地址为98H。它用于定义串行口的工作方式及实施接收和发送控制。字节地址为98H,其各位定义如表21。表21 SCON寄存器的各位功能定义D7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI 表22 串行口工作方式选择位定义SM0、SM1 工作方式 功能描述 波特率 0 0 方式0 8位移位寄存器 Fosc/12 0 1 方式1 10位UART 可变 1 0 方式2 11位UART Fosc/64或fosc/32 1 1 方式3 11位UAR
22、T 可变其中fosc为晶振频率SM2:多机通讯控制位。在方式0时,SM2一定要等于0。在方式1中,当SM2=1时,则只有接收到有效停止位时,RI才置1。在方式2或方式3下,当SM2=1且接收到的第九位数据RB8=1时,RI才置1。REN:接收允许控制位。由软件置位以允许接收,又由软件清0来禁止接收。TB8: 是要发送数据的第9位。在方式2或方式3中,要发送的第9位数据,根据需要由软件置1或清0。RB8:接收到的数据的第9位。在方式0中不使用RB8。在方式1中,若SM2=0,RB8为接收到的停止位。在方式2或方式3中,RB8为接收到的第9位数据。TI:发送中断标志。在方式0中,第8位发送结束时,
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