2021-2022年收藏的精品资料课程设计论文0861130123吴斌基于MCS51单片机多机通信系统的实现.doc

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1、桂林电子科技大学课程设计说明书课程设计说明书 题 目：基于MCS51单片机多机通信系统的实现 院（系）： 信息与通信学院 专 业 ： 电子信息工程 学生姓名： 吴 斌 学 号： 0861130123 指导教师： 武小年 职 称： 副教授 2011年12月3日 基于MCS51单片机多机通信系统的实现摘 要目前，MCS51单片机在多机通信领域应用很广。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。本文重点研究了主从式多机通信系统和平权式多机通信系统，把主从式多机通信系统与平权式多机通信系统有效地结合到了一起。所谓主从式结构，即在两个单片机中，一个主机负责通信管理，另一个为从机

2、，从机要负责主机的调度与支配。该设计用AT89S52芯片，并用C语言程序来控制AT89S52，使之能实现两个单片机之间的通信。通信方式为单工通信，一个为主单片机，作为发送方，另一个为从单片机，作为接收方。对于两片MCS51单片机，发送方的数据由串行口TXD端输出，接收方的数据由串行口RXD端输入。通信成功时，对应的LED灯会闪烁，表现通信成功。平权式结构，必须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;单片机通信用按键开关控制，编程实现地址寻址。1号机按下按键，2号机的数码管就会显示数字，每按一次就累加1，显示16进制；反之，2号机按下按键，1号机的数码管也会显示数字，每按一次

3、也累加1，显示16进制。不存在主从机之分，权限是平等的，并且通信的时候，对应的LED灯会闪烁，表现通信正在进行。本文已经仿真通过，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。关键词：单片机；多机通信系统；主从；平权；AT89S52Based on the MCS51 single-chip microcomputer communication systemAbstractAt present, MCS51 MCU in multi machine communication domain application is very wide. T

4、he most studied is the position machine and the lower position machine communication and multi chip microprocessor master-slave multiprocessor communication system. This paper focuses on the study of the master slave communication system and affirmative type multicomputer communication system, the m

5、aster slave communication system and affirmative type multicomputer communication system effectively combine together.The so-called master-slave structure, i.e., in two single chip microcomputer, a host is responsible for communication management, another from the machine, from machine responsible f

6、or a host of scheduling and control. The design of AT89S52 chip, and C language program to control AT89S52, so that it can realize communication between two single chip microcomputer. Communication method for simplex communication, a main chip, as the sender, another from the chip, as the receiver.

7、For the two MCS51 single chip microcomputer, the data from the serial port TXD ends output, receiving data from the serial port RXD input. The communication is successful, the corresponding LED light flashes, performance communication success.翻译结果重试抱歉，系统响应超时，请稍后再试 支持中文、英文免费在线翻译 支持网页翻译，在输入框输入网页地址即可 提

8、供一键清空、复制功能、支持双语对照查看，使您体验更加流畅Equity structure, must from affirmative type multi machine communication protocol to start, first designed specific affirmative type multi machine communication protocol; single-chip microcomputer communication with key switch control, programming address. Unit 1 keys are

9、 pressed, the No. 2 engine digital control will display the number, each time increment 1, show 16 hex; conversely, the No. 2 engine press, machine 1 digital tube will also display digital, every time also accumulated 1, show 16 hex. There is no master / slave machine branch, authority is equal, and

10、 the communication time, corresponding to the LED light flashes, performance communication is.This paper has been adopted by simulation, practical. Has a certain error detection capability, serial communication bit rate is 9600bit / s, communication speed, and high reliability.Key words: single chip

11、 microcomputer; communication system; master-slave; equality; AT89S52目 录引 言51 课题背景61.1 课题研究的背景及意义61.2单片机多机通信领域的历史及国内外发展现状61.3 本课题研究的内容72 单片机多机通信理论及方案选择82.1 单片机串口通信82.1.1单片机串口介绍82.1.2 单片机串口控制寄存器82.1.3单片机串口的四种工作方式92.2 系统网络协议102.3微处理器的选择102.4 数码管介绍153 单片机多机通信协议设计154 硬件电路设计164.1 单片机最小系统设计164.2 矩阵键盘电路设计1

12、74.3 数码管显示电路设计184.4 电源电路设计185 软件设计195.1多机通信协议的算法设计195.2 键盘程序设计205.3 系统初始化程序设计216 Keil和Proteus介绍和联调216.1 Proteus的介绍216.2 Keil的介绍227 结论24致 谢24参考文献25附 录 126附 录 227附 录 328附 录 429附 录 540引 言单片机作为微型计算机的一个分支，具有功能强、体积小、应用灵活等诸多优点，在工业控制、仪器仪表、通信、家用电器和国防科技等各个领域得到广泛的应用。随着集成电路技术的不断发展，单片机的性能也在不断的提高，其应用的范围必将越来越宽广。然而

13、，随着单片机在工业自动化控制、智能仪器仪表中的广泛应用，单机已经逐渐不能满足需要，多机协同工作已经成为一个重要的发展趋势，多机应用的关键就在于多机之间的互相通讯、互传数据信息。单片机和计算机的共同发展下，单片机的应用从独立的单片机向网络发展，由计算机和单片机构成的双机网络系统也是单片机技术发展的一个方向。单片机多机通信是指由两台以上单片机组成的网络结构，可以通过串行通信方式实现对某一过程的最终控制。随着计算机技术的发展，多机通讯技术也在不断的发展，现在发展比较成熟的还有光纤通信等。目前，单片机多机通信的形式较多，但通常可分为星型、环型、串行总线型和主从式多机型四种。随着单片机和计算机技术的不断

14、发展，单片机的应用也从独立的单机向网络发展。由计算机和单片机构成的多机网络系统已成为单片机技术发展的一个方向。二者的结合，充分发挥单片机在实时数据采集和数据管理上的优点。单片机在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等都有广泛地应用，已渗透到我们生活的各个领域。许多应用都涉及到单片机多机通信。然而单片机对网络数据的处理方式不同于通用计算机系统尤其是有的单片机只提供2位的数据收发接口，这在一定程度上阻碍了单片机在网络方面的应用。因此，采用单片机技术与计算机网络技术相结合的办法，对单片机多机通信系统进行研究在设计单片机网络的通信协议的基础上，系统网络拓扑结构采用总线型网络接

15、El电路采用端El转发的形式，实现了单片机多机通信。1 课题背景1.1 课题研究的背景及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

16、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

17、，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 Controller 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、

18、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

19、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，从手机，电话机、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电话，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

20、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 本课题研究的内容 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。当1号机与2号机通信时，1号单片机为主机，2号机为从机。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，从机通过LED数码管显示通信状态。1号单片机通过矩阵键盘控制通信过程与显示。这通信模式是主

21、从模式，只能是主机发信息给从机。当1号机与3号机通信时，不存在主从机之分，是平权模式。1号机可以通过按键发信息给3号机，3号机也可以通过按键发信息给1号机，通过各自的数码管显示通信数据，LED灯显示通信状态。2 单片机多机通信理论及方案选择2.1 单片机串口通信2.1.1单片机串口介绍AT89S52单片机内部含有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

22、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

23、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。2.1.2 单片机串口控制寄存器 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）、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

24、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UART 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

25、。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，由硬件置位。在其它方式的发送停止位前，由硬件置位。TI置位既表示一帧信息发送结束，同时也是申请中断，可根据需要，用软件查询的方法获得数据已发送完毕的信息，或用中断的方式来发送下一个数据。TI必须用软件清0。RI：接收中断标志位。在方式0，当接收完第8位

26、数据后，由硬件置位。在其它方式中，在接收到停止位的中间时刻由硬件置位（例外情况见于SM2的说明）。RI置位表示一帧数据接收完毕，可用查询的方法获知或者用中断的方法获知。RI也必须用软件清0。c.PCON中的SMOD用来控制波特率加倍。d.TMOD设置定时器1的工作方式，用来产生波特率e.如果用到中断，则还需要用到中断相关的寄存器IE,IP等2.1.3单片机串口的四种工作方式方式0：同步移位寄存器方式，其波特率是固定为振荡频率fosc的1/12。在这种工作方式下，发送和接收串行数据都通过RXD（P3.0）进行，从TXD（P3.1）输出移位脉冲，控制外部的移位寄存器移位。1帧信息为8位，没有起始位

27、，停止位。方式1：8位UART，1帧信息为10位，其中一位起始位“0”、八位数据位（先低位后高位）和一个停止位“1”，波特率可变，根据定时器1的溢出率计算。方式2：9位UART，1帧信息为11位，其中一位起始位“0”、八位数据位（先低位后高位），一位控制位（第九位）和一个停止位“1”。波特率为振荡频率的1/64或1/32方式3：9位UART，帧信息为11位，其中一位起始位“0”、八位数据位（先低位后高位），一位控制位（第九位）和一个停止位“1”。波特率可变，根据定时器1的溢出率计算。附加的第9位数据为SCON中的TB8的值，它由软件置位或清零，可作为多机通信中地址/数据信息的标志位，也可作为数

28、据的奇偶校验位。单片机的串行通信传输方式有三种：单工制式、半双工制式和全双工制式。2.2 系统网络协议通信协议是通信设备在通信前的约定。单片机、计算机有了协议这种约定，通信双方才能明白对方的意图，以进行下一步动作。假定我们需要在PC机与单片机之间进行通信，在双方程式设计过程中，有如下约定： 0xA1：单片机读取P0端口数据，并将读取数据返回PC机； 0xA2：单片机从PC机接收一段控制数据； 0xA3：单片机操作成功信息。在系统工作过程中，单片机接收到PC机数据信息后，便查找协议，完成相应的操作。当单片机接收到0xA1时，读取P0端口数据，并将读取数据返回PC机；当单片机接收到0xA2时，单片

29、机等待从PC机接收一段控制数据；当PC接收到0xA3时，就表明单片机操作已经成功。2.3微处理器的选择本系统对微处理器要求不是太高，速度不要求太高，但代码较长，因此要求微处理器应有较大的程序存储空间，最好用Flash ROM。通信的发送缓冲区与接收缓冲区均从RAM中分配，为了能传送更多的数据，要求要有较大的RAM。此外，处理器还应有一个全双工的串行口。综合考虑以上各种因素，选用MCS-51系列的单片机AT89S52。AT89S52是一种低功耗高性能的CMOS 8位微处理器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容

30、。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适用于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能：8k 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式

31、下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。其引脚结构如下图：图21 AT89S52的引脚结构单片机AT89S52的引脚说明:VCC：电源GND：地 P0口：P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8 个 TTL 逻辑电平。对 P0 端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。在这种模式下，P0 具有内部上拉电阻。 在 flash 编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1 口是一个具有内部

32、上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 此外，P1.0 和 P1.2 分别作定时器/计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器 2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在Flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。P1口的第二功能如下表：表22 P1口的第二功能引脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的

33、捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（在系统编程用）P2口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动 4 个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVX DPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如 MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2

34、口输出P2锁存器的内容。在 flash 编程和校验时，P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O口,P2 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为 AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在Flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。P3口具有第二功能，具体如下表。表23 P3口的第二功能引脚号第二功能P3.0RXD（串行输入）P3.1TXD（串行输出）P3

35、.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（定时器0的外部输入）P3.5T1（定时器0的外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）RST：复位输入。晶振工作时，RST脚连续两个机器周期高电平使单片机复位。看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。 ：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在 flash 编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，AL

36、E脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位置“1”，ALE 操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在执行 MOVX 或 MOVC 指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个 ALE 使能标志位（地址为 8EH 的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。 ：外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当 AT89S52 从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN 在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN 将不被激活。：访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H 到 FFFFH 的外部程序存储器读取指令，EA 必

37、须接 GND。为了执行内部程序指令，EA 应该接 VCC。在 flash 编程期间，EA 也接收 12 伏 VPP电压。XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。表2-4AT89S52 特殊寄存器映象及复位值 并不是所有的地址都被定义了,片上没有定义的地址是不能用的。读这些地址，一般将得到一个随机数据；写入的数据将会无效。用户不应该给这些未定义的地址写入数据“1”。由于这些寄存器在将来可能被赋予新的功能，复位后，这些位都为“0”。 定时器 2 寄存器：寄存器 T2CON 和 T2MOD 包含定时器 2 的控制位和状态位（如表 2和表 3 所示

38、），寄存器对RCAP2H和RCAP2L是定时器 2 的捕捉/自动重载寄存器。 中断寄存器：各中断允许位在 IE 寄存器中，六个中断源的两个优先级也可在 IE 中设置。T2CON地址为 0C8H 复位值：0000 0000B位可寻址表2-5T2CON位定义TF2EXF2RCLKTCLKEXEN2TR2C/T2CP/RL2D7D6D5D4D3D2D1D0TF2：定时器 2 溢出标志位。必须软件清“0”。RCLK=1 或 TCLK=1 时，TF2不用置位。EXF2：定时器 2 外部标志位。EXEN2=1 时，T2EX 上的负跳变而出现捕捉或重载时，EXF2 会被硬件置位。定时器2 打开，EXF2=1

39、 时，将引导 CPU执行定时器 2 中断程序。EXF2 必须如见清“0”。在向下/向上技术模式（DCEN=1）下 EXF2 不能引起中断。 RCLK：串行口接收数据时钟标志位。若 RCLK=1，串行口将使用定时器 2 溢出脉冲作为串行口工作模式 1 和 3 的串口接收时钟；RCLK0，将使用定时器 1 计数溢出作为串口接收时钟。 TCLK：串行口发送数据时钟标志位。若 TCLK=1，串行口将使用定时器 2 溢出脉冲作为串行口工作模式 1 和 3 的串口发送时钟；TCLK0，将使用定时器 1 计数溢出作为串口发送时钟。定时器 2 外部允许标志位。当 EXEN2=1 时，如果定时器 2 没有用作串

40、行时钟，T2EX（P1.1）的负跳变见引起定时器2捕捉和重载。若EXEN20，定时器 2 将视 T2EX 端的信号无效TR2：开始/停止控制定时器2。TR2=1，定时器 2 开始工作定时器 2 定时/计数选择标志位。为0，定时；为1，外部事件计数（下降沿触发）CP/RL2：捕捉/重载选择标志位。当 EXEN2=1 时，为1，T2EX 出现负脉冲，会引起捕捉操作；当定时器 2 溢出或 EXEN2=1 时 T2EX 出现负跳变，都会出现自动重载操作。为0 将引起 T2EX 的负脉冲。当RCKL=1或 TCKL为1时，此标志位无效，定时器2溢出时，强制做自动重载操作。2.4 数码管介绍 共阳极数码管

41、的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起。通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮。根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。 共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起。通常，公共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流

42、，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻.3 单片机多机通信协议设计AT89S52的内部RAM只有256字节，不能存储太多的数据包；其次，单片机的外接晶振选用11.0592MHz，片内CPU的速度不理想，控制多个时钟，CPU资源消耗太多，会大大降低系统性能。因此，取消了停止等待协议有发送窗口这一机制，而采用发送一个数据包就等待当前数据包的确认包，超时再发。主机通信协议如下：（1） 主机的SM2=0；发送从机地址。（2） 若从机无应答则等待。若有应答，地址若不符，则发从机复位命令，返回(1);若有应答且地址相符则继续，准备发送命令。（3） 发送通信方向控制命令（0x00发或0x01

43、收）。（4） 若从机无应答则等待；若从机有应答但状态字不正确，则令从机复位，返回（1）；若从机有应答且状态字正确，则继续。（5） 将命令分类，若为0x00则准备发送转（6），若为0x01则准备接收转（7）。（6） 判断状态字，若从机接收但从机未准备就绪，则令从机复位并转到(1);若从机接收且从机准备就绪，则发送数据块。转到（8）；（7） 判断状态字，若为从机发送但从机未准备就绪，则令从机复位并转到（1）；若为从机发送且从机发送就绪，则接收数据块。转到（8）。（8） 发送主机号，然后接收从机发来的收发数据长度。发回响应。（9） 置为从机使SM2=1，返回等待接收地址。从机通信协议如下：（1） 置

44、SM2=1，接收主机发来的地址，若不符合本机地址，则返回；若符合本机地址，则回送本机地址作为响应。（2） 关串口中断，置SM2=0准备接收命令。接收到主机发来的命令，先判断，若不是合法命令则置SM2=1并返回；若为合法命令则继续。（3） 将命令分类，若为0x00则发送本机接收就绪信号转（5），若为0x01则发送本机发送就绪信号转（4）。（4） 发送数据，等待发送结束，转到（6）。（5） 接收数据，等待接收完成。（6） 接收主机号，发送收发长度，等待主机的响应。（7） 收到主机发来的响应后，做些处理后，返回置SM2=1,开串口中断。 从机状态字如下：ERR00000TRDYRRDYERR0时为合

45、法命令，ERR1时为非法命令；TRDY0时表示从机发送未就绪，TRDY1表示从机发送就绪。RRDY0表示从机接收未就绪；RRDY=1表示从机接收已经就绪。4 硬件电路设计4.1 单片机最小系统设计 本系统共用三块单片机，每块单片机均选用AT89S52，最小系统也都一样。由于三块单片机的主要任务是通信，为了得到准确的波特率，采用振荡频率为12MHz的晶振，再接两个30pF的瓷片电容即可构成单片机的时钟电路。单片机最小系统电路如下：图41 单片机最小系统电路复位电路也可以换成看门狗电路实现，可使单片机可靠的复位。为了简化电路设计，本系统采用简单方法，可使单片机上电复位，此外可以通过按键手动复位。单

46、片机上电即可复位，R1与C3的充电时间大于两倍的机器周期，使RST引脚有足够长的时间保存高电平，使单片机可靠的复位。正常工作时，按下按键SW1就可以使单片机复位。4.2 矩阵键盘电路设计P1口接44的矩阵键盘，共16个按键，分别为0F。P1.0P1.3接矩阵键盘的行，P1.4P1.7接矩阵键盘的列。4.3 数码管显示电路设计 P2口接共阳数码管，P2.0P2.6分别接数码管的abcdefg，数码管前要有上拉电阻，电阻阻值为1K。4.4 电源电路设计 电源电路采用USB供电模式，因为USB供电是5V，方便单片机的工作，可以直接插电脑USB接口，用电简洁方便。 5 软件设计本系统软件部分包括通信模块、键盘模块、中断服务和LED显示等。3块单片机的程序均用C语言编写，采用Keil C51 uVesion2作为调试工具。用Proteus 7.5作为仿真工具，与Keil C51 uVesion2联合调试，最终达到了设计要求，仿真无误。键盘模块包括矩阵键盘按键扫描