单片机双机通信系统设计.doc
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1、安徽工程大学机电学院毕业设计(论文)单片机双机通信系统设计摘 要本单片机系统采用AT89C51控制,LED显示、键盘、串行通信等模块组成。本设计只完成了单片机部分的开发设计,没有设计外部的采集和控制电路。因为没有外部采集电路,所以不能完成具体的测量功能,要完成具体的测量功能(如测量压力、温度、湿度)还要配上外部的各种传感器采集电路和相应的软件。单片机双机通信是指由两台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,双机通信技术也在不断地发展,现在发展比较成熟的还有光纤通信等。由于计算机的飞速发展和控制系统的复杂化,双机通信已经越来越为人们热门的话题之一
2、。目前,单片机多机通信的形式比较多,但通常可以分为星型、环型、串行总线型和主从式多机型四种。若配上采集电路和相应的软件就能将测量结果用LED数码管十进制显示出来,还可以用按键来控制,进行人机对话;系统中设置了2个按键,1个控制A机,另外一个控制B机,双机之间可以实现简单的通信。之所以没有设计外部采集电路是因为设计了外部采集电路系统的功能就比较单一,不方便系统功能的外部扩展。关键词: 单片机AT89C51;串行通信;LED数码管显示I王文远:基于单片机的双机通信系统的设计SCM Double Communication System DesignAbstractIt adopts AT89C51
3、 to control the Single Chip microcomputer system, the whole hardware system is composed of LED display, keyboard, serial communication. The design has only completed part of the exploitation design and has not designed the circuit of external collection and control. Because of having not finished th
4、e external collection circuit, the material function of measuring has not been finished, in order to finish the material function of measuring such as measuring the pressure, temperature or the moisture, and it should be equiped with external sensor collection circuit and the relevant software. SCM
5、double communication refers to the network structure is composed of two single chip microcomputer, can realize serial communication of the ultimate control of a process. With the development of computer technology, communication technology of two is in constant development, the development of more m
6、ature now and optical fiber communication, etc. Due to the rapid development of computer and the complicated control system, double machine communication has been one of the more and more popular topic for people. At present, the SCM multimachine communication in the form of more, but usually can be
7、 divided into serial main line star, ring, and the master-slave model four more.If collection circuit and the relevant software are equiped, it can realize that the metrical results are displayed by numeral tube LED in term of decimal system,it also can be controlled by keystroke, makes the man-mach
8、ine conversation. The system has been set up in the two buttons, one to control A machine, another control B machine, double machine can realize simple communication. The reason why the external collection circuit has not been designed is because that the function of it will be single if it is desig
9、ned and it will not be convenient to spread the function of the system.Key words: Microcomputer AT89C51; serial communication; LED numeral tube displayI.安徽工程大学机电学院毕业设计(论文)目录引言1第1章 绪论21.1系统开发背景和系统设计的意义21.2设计目标21.3设计方案的选择31.4论文结构4第2章 硬件系统设计52.1硬件设计框图52.2系统的硬件详细设计52.3主要芯片的介绍7 2.3.1单片机AT89C517 2.3.2 MAX
10、232芯片82.4各功能模块电路的设计8 2.4.1串行通信电路8 2.4.2单片机外围电路9 2.4.4 LED数码管显示电路10 2.4.5键盘电路11第3章 软件系统设计143.1主程序流程图143.2部分子模块程序设计14 3.2.2串行通信模块16第4章 系统的调试174.1 软件调试与仿真18结论与展望20致谢21参考文献23附录24附录1. 系统硬件电路图24附录2. 元件清单25附录3:主要参考文献的摘要或内容提要和关键字26附录4:一篇引用的外文文献及其译文28附录5. 部分程序源代码36III.插图清单图 1-1 方案设计方框图- 3 -图 2-1 系统硬件设计框图- 5
11、-图 2-1 系统的硬件详细图- 6 -图 2-3 单片机AT89C51封装图- 7 -图 2-4 单片机与单片机机串行通信接口的电路- 8 -图 2-5 单片机外围电路- 9 -图 2-6 LED数码显示电路- 10 -图 2-7 键盘电路- 11 -图 2-8 电源电路- 12 -图 3-1 程序流程图- 13 -图 3-2 串行通信程序流程图- 15 -图 4-1 程序编译结果图- 17 -图 4-2 程序执行结果图- 17 -图 4-2 整个系统软件仿真图- 18 -图 5-1 系统硬件整体原理图- 23 -I.安徽工程大学机电学院毕业设计(论文)表格清单表格 1-1 - 24 -V.
12、安徽工程大学机电学院毕业设计(论文)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、应用灵活等诸多有点,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地提高,其应用的范围必将越来越广泛。然而,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的关键就在于双机之间的互相通讯、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网络发展,由计算机和单片机构成的双机网路系统也是单片机技术发展的一个方向。单片机双机通信是指由两台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
13、机技术的发展,双机通信技术也在不断地发展,现在发展比较成熟的还有光纤通信等。由于计算机的飞速发展和控制系统的复杂化,双机通信已经越来越为人们热门的话题之一。目前,单片机多机通信的形式比较多,但通常可以分为星型、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发展,单片机的应用也从独立的单片机向网络发展。由计算机和单片机构成的多机网络系统已经成为单片机技术发展的一个方向。二者的结合,充分发挥了单片机在实时数据采集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的双机通信。然而,单片机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
14、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相结合的办法,对单片机双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EL电路采用端EL转发的形式,实现了2位单片机双机通信。第1章 绪论1.1系统开发背景和系统设计的意义自单片机出现至今,单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机发展历程可以看出,单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导,以广泛的应用领域为拉动,表现出较微处理器更具个性的发展趋势。与此同时在市场上以单片机为核心控制器的产品更是层出不穷,各种家用电器
15、、智能仪器仪表、医疗器械、机电一体化、实时工业控制、交通领域无不用到单片机。从目前单片机的发展趋势来看,单片机控制技术已成为电子设计技术及计算机技术不可缺少的一个重要部分,因此单片机系统在电子世界里有着较好的前景,进行单片机的系统开发设计在当今电子领域有着重大的意义。近年来,随着科学技术的发展,单片机以其优越的现价比和丰富的软件资源成为计算机应用的主流机种。在工业控制中单片机得到广泛的应用,现代化集中管理需要对现场数据进行统计、分析、制表、绘图、报警等,同时,又要求对现场装置进行实时控制,完成各种规定操作,达到集中管理的目的。由于单片机的计算能力有限,难以进行复杂的数据处理。因此在功能比复杂的
16、控制系统中,通常以PC机为上位机,单片机为下位机,由于单片机完成数据的采集及对装置的控制,而由上位机完成各种复杂的数据处理及对单片机的控制,二者结合,使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制,而形成了向以网络为核心的分布式多点系统发展的趋势。现代信息网络技术的一个突出特点,就是使工业控制系统中的所有设备连接成网,从而在一个核心软件管理下工作,形成一个有机的整体。这种整体网络方式在现代工业控制系统具有独立控制系统所无法比拟的先进性,不仅能极大提高工业设备的生产效率,还可以大大提高系统的安全性和可靠性。单片机自诞生以来以其性能稳定、价格低廉、功能强大,在智能仪器、工业装备以及日用电
17、子消费品中的道理广泛的应用。在单片机的输入输出控制中,处直接接上小键盘和LED显示屏等方法外,一般都通过串口和上位机PC进行通信,这样不仅能够实现远程控制,而且能够利用PC机强大的数据处理功能以及有好的控制界面。在一般的利用PC机对单片机进行控制的场合,都是采用Windows作为上位机的平台,其优点是界面友好,编程和操作都比较容易。因此研究PC机与单片机串行通信具有重要的显示及工业意义。双机通信对单片机而言意义重大,不但可以实现将单片机的数据传输到计算机端,而且也能实现计算机对单片机的控制。由于所需电缆线较少,接线简单,所以在胶原距离传输中,得到了广泛的应用。1.2设计目标该设计要求实现:(1
18、)设计串行通信接口,实现与单片机的通信;(2)具有人机对话功能,可通过键盘进行输入;(3)LED显示器能够根据按键的输入进行相应的显示;(4)自制+5V稳压电源。设计结果要求:完成电路的设计,硬件电路应该设计出原理图,完成软件程序的编写(包括流程图和部分源代码)。1.3设计方案的选择方案:设计的方框图如图1-1所示: 图 1-1 方案设计方框图从方案的设计方框图中可以看出用此方案设计的系统由电源电路、MAX232串行接口电路、单片机外围电路、LED显示电路、键盘电路等部分组成。当按下甲机上的按键时,乙机上的两个LED灯状态依次改变为:前亮后灭、后灭前亮、两个都亮、两个都灭,按键按一次,LED灯
19、状态改变依次。当按下乙机上的按键时,甲机上的数码管从0-9依次变化,从而实现双机通信。此方案的特点是:硬件电路的实现较为简单、所用元器件也较少、系统可以配上外部的各种传感器采集电路作为系统的被测对象的模拟输入信号来源,如压力、温度、湿度的采集等等;配上相应的模拟采集电路和软件就可以实现各种不同的功能、还能用LED数码管十进制显示相应的测量数据,如可以显示测得的压力、温度、湿度。由上图可知方案的硬件电路比较简单;如果配上外部的采集电路和相应的软件就可以实现各种不同的功能,软件控制过程也较为简单和直观,性能比较稳定,所以选择方案来设计此系统。1.4论文结构本论文包括五个部分,分别为:1.绪论(系统
20、开发背景、设计的意义、设计目标和方案的选择等);2.系统硬件设计(包括各模块的硬件电路设计、主要芯片的介绍等);3.系统软件设计(包括主程序流程图的设计、控制算法);4.软件的调试;5.附录(包括硬件整机原理图、元件清单、部分源程序代码)。第2章 硬件系统设计2.1硬件设计框图硬件电路的设计框图就采用上面我们选择的方案的设计框图,如图2-1所示:图 2-2 系统硬件设计框图本设计的主要硬件电路包括:电源电路、单片机与单片机机串行通信接口、LED显示电路、键盘电路等部分。2.2系统的硬件详细设计 系统的硬件详细图如图2-2所示:图2-2 系统硬件详细设计图2.3主要芯片的介绍2.3.1单片机AT
21、89C51AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机,可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。其主要特点为:(1)40个引脚DIP- 40封装,4k Bytes Flash片内程序存储器;(2)128 bytes的随机存取数据存储器(RAM);(3)5个中断优先级2层中断嵌套中断;(4)2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信接口;(5)2个全双工串行通信接口;(6)5个中断源。其引脚封装如图2-3所示;主要引脚介绍如下:图
22、 2-3 单片机AT89C51封装图(1)VCC、GND 电源、接地引脚;(2)XTAL1、AXTAL2 外部振荡器接入的两个引脚;(3)RESET 复位信号输入引脚;(4)RXD(串行输入)、TXD(串行输出) P3 口 作第二功能引脚用作串行通信接口输入、输出引脚;(5)P0.1P0.7 数据/地址总线引脚;P1.0P1.7一般的I/O口;P2.0P2.7一般的I/O口。2.3.2 MAX232芯片用8051串行接口通信,如果两台8051单片机之间的距离很近(不超过1.5m),可以采用直接将两台8051单片机的串行接口直接相连,利用其自身的TTL电平(0-5V)直接传输数据信息。如果传输距
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