工信版（中职）单片机应用技术任务八 双机通信电子课件.ppt

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1、YCF（中职）单片机应用技术任务八 双机通信电子课件任务八任务八 双机通信双机通信任务情境描述任务情境描述 在实际应用中经常需要把现场处理的信息汇总到上位机统一加以处理，这时可以通过串行接口在两机（或多机）之间架起一个沟通的桥梁！项目项目15 双机通信双机通信 项目描述：要求（1）.若甲机的K1K4有开关处于按下状态，则仅显示对应通道的电压值（若有多个开关按下，只显示其中的一个，序号小的优先）；（2）.若甲机的K1K4均处于断开状态，那么要求以每隔2秒从乙机的4个通道1、通道3、通道5、通道7（序号按顺序编排即1、2、3、4）采集电压量并显示在甲机的数码管上；（3.）显示格式为“NO*.*”，

2、如采集到序号2的电压值为3.75，则显示结果为“nO.23.75。一一 能力培养目标能力培养目标(1)会编写51单片机串行口初始化程序；(2)会编写51单片机串行口发送与接收程序；(3)能领会51单片机串行口的工作方式；(4)能领会串行口的工作特点及波特率的含义；二二 学习组织形式学习组织形式三三 项目实施过程项目实施过程任务八八 双机通信双机通信（一）（一）创建硬件电路创建硬件电路1编程思想 甲机程序：除显示函数、定时器0中断函数、延时等函数外，主要的有甲机主函数见图15-2、串口及定时器初始化函数见图15-3，以及甲机串口中断函数见图15-4。程序见表15-3（a）tab=0？串口及定时器

3、初始化图15-2 甲机主函数流程YN获取要显示的通道号：有开关按下则开关序号给tab，否则无开关按下标志0给tab调用显示启动定时器0每2秒通道号加1：show+Show4？向乙机发送要转换的通道号调用显示，等待发送完毕Show=1关闭定时器0只对选中通道进行转换：向乙机发送待转换通道号调用显示，等待发送完毕RI=1？暂时关闭串口中断先对之前已接收的字符移位处理，再接收一个字符temp3=SBUF一串数据接收完毕？更新显示缓冲区：已接收的字符串赋给相应的显示缓冲区:temp1temp3赋给buf0buf2清空临时志变量为下一轮接收作准备：temp0temp3=0清除RI,TI重开串口中断图15

4、-4 甲机串口中断流程YYNN根据甲机的要求，把对应通道号的模拟量转换成数字量把数字量换算成电压值并扩大100倍每次发送前发送一个标志位等待发送完成发送电压值：分3次发送小数2位、整数1位图15-5 乙机主程序流程乙机程序：除延时等函数、串口及定时器初始化函数外，主要的有乙机主函数见图15-5、A/D转换函数、以及乙机串口中断函数见图。2编写程序如下：v表15-3（a）甲机程序v表15-3（b）乙机程序（三）创建程序文件并生成.HEX文件（四）运行程序观察结果15.1 串行通信串行通信15.1.1 异步串行通信技术异步串行通信技术 计算机与外界的信息交换称为通信。常用通信方式有两种：并行并行通

5、信与串行通信通信与串行通信，简称并行传送和串行传送。并行传送具有传送速度快，效率高等优点，但传送多少数据位就需要多少根数据线，传送成本高；串行传送是按位顺序进行数据传送，一般仅需要一根传输线即可完成，传送距离远，但传送速度慢。串行通信又分同步和异步两种方式。同步通信中，在数据传送开始时先用同步字符来指示（常约定12个），并由同时传送的时钟信号来实现发送端和接收端同步，即检测到规定的同步字符后，接着就连续按顺序传送数据。这种传送方式对硬件结构要求较高。在单片机异步通信中，数据分为一帧一帧地传送，即异步串行通信一次传送一个完整字符，一个字符应包括以下信息：1.起始位：对应逻辑0（space）状态。

6、发送器通过发送起始位开始一帧字符的传送。2.数据位：起始位之后传送数据位。数据位中低位在前，高位在后。数据位可以是5、6、7、8位。3.奇偶校验位：奇偶校验位实际上是传送的附加位，若该位用于用于奇偶校验，可校检串行传送的正确性。奇偶校验位的设置与否及校验方式（奇校验还是偶校验）由用户需要确定。4.停止位：用逻辑1（mark）表示。停止位标志一个字符传送的结束。停止位可以是1、1.5或2位。串行通信中用每秒传送二进制数据位的数量表示传送速率，称为波特率。1波特1bps（位/秒）例如数据传送速率是240帧/秒，每帧由一位起始位、八位数据位和一位停止位组成，则传送速率为：102402400位/秒24

7、00波特温馨提示：相互通信的甲乙双方必须具有相同的波特率，否则无法成功相互通信的甲乙双方必须具有相同的波特率，否则无法成功地完成串行数据通信。地完成串行数据通信。v单片机的串行通信主要采用异步通信传送方式。在串行通信中，按不同的通信方向有单工传送和双工传送之分v（a）中，甲.乙两机只能单方向发送或接收数据，称之为单工传送；（b）中，甲机和乙机能分时进行双向发送和接收数据，称之为半双工传送；c）中，甲乙两机能同时双向发送和接收数据，称之为全双工传送。15.1.2 8051串行口的基本结构串行口的基本结构 80C51系列单片机有一个全双工的串行口，这个口既可以用于网络通信，也可以实现串行异步通信，

8、还可以作为同步移位寄存器使用。一串行口特殊功能寄存器.串行口缓冲寄存器SBUF 图15中SUBF是串行口缓冲寄存器，发送SBUF和接收SBUF地址同为99H，但由于发送SBUF不能接收数据，接收SBUF也不具有发送功能，故二者工作互不干扰。当CPU向SBUF写入时，数据进入发送SBUF，同时启动串行发送；CPU读SBUF时，实际上是读接收SBUF数据。.串行通信控制寄存器SCON 与串行通信有关的控制寄存器主要是串行通信控制寄存器SCON，它是8051的一个可以位寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制。SCON的单元地址98H，位地址9FH98H。寄存器内容及位地址表示如下：位符号位符号 功

9、功 能能 说说 明明SM0SM0，SM1SM1SM0SM0，SM1SM1串行口工作方式选择位：串行口工作方式选择位：SM0 SM1 SM0 SM1 工作方式工作方式 功功 能能 0 0 0 80 0 0 8位数码传送，波特率固定，为晶振位数码传送，波特率固定，为晶振f/12f/12。0 1 1 10 0 1 1 10位数码传送，波特率可变。位数码传送，波特率可变。1 0 2 11 1 0 2 11位数码传送，波特率固定，为晶振位数码传送，波特率固定，为晶振f/64f/64或晶振或晶振f/32f/32。1 1 3 11 1 1 3 11位数码传送，波特率可变。位数码传送，波特率可变。SM2SM2

10、SM2SM2多机通信控制位：多机通信控制位：当当串串行行口口以以方方式式2 2或或方方式式3 3接接收收时时，如如SM2SM21 1，则则只只有有当当接接收收到到的的第第九九位位数数据据（RB8RB8）为为1 1，才才将将接接收收到到的的前前8 8位位数数据据送送入入接接收收SBUFSBUF，并并使使RIRI位位置置1 1，产产生生中中断断请请求求信信号号；否否则则将将接接收收到到的的前前8 8位位数数据据丢丢弃弃。而而当当SM2SM20 0时时，则则不不论论第第九九位位数数据据为为0 0还还是是为为1 1，都都将将前前8 8位位数数据据装装入入接接收收SBUFSBUF中中，并并产产生生中中断

11、断请请求求信信号号。对对方方式式0 0，SM2SM2必必须须为为0 0，对对方方式式1 1，当当SM2=1SM2=1，只只有有接接收收到到有有效停止位后才使效停止位后才使RIRI位置位置1 1。RENRENRENREN允许接收位，用于对串行数据的接收进行控制：允许接收位，用于对串行数据的接收进行控制：RENREN0 0，禁止接收；禁止接收；RENREN1 1，允许接收。该位由软件置，允许接收。该位由软件置1 1或清零。或清零。TB8TB8TB8TB8发送数据位发送数据位8 8：在方式在方式2 2和方式和方式3 3时，时，TB8TB8是要发送的第是要发送的第9 9位数据。位数据。RB8RB8RB

12、8RB8接收数据位接收数据位8 8：在方式在方式2 2和方式和方式3 3中，中，RB8RB8位存放接收到的第位存放接收到的第9 9位数据位数据TITITITI发送中断标志：发送中断标志：当当方方式式0 0时时，发发送送完完第第8 8位位数数据据后后，该该位位由由硬硬件件置置位位。在在其其它它方方式式下下，于于发发送送停停止止位位之之前前由由硬硬件件置置位位。因因此此TITI1 1，表表示示帧帧发发送送结结束束。其其状状态态既既可可供供软软件件查查询询使使用用，也也可可请请求求中中断断。TITI位位由软件清由软件清0 0。RIRIRIRI接收中断标志：接收中断标志：当当方方式式0 0时时，接接收

13、收完完第第8 8位位数数据据后后，该该位位由由硬硬件件置置1 1。在在其其它它方方式式下下，当当接接收收到到停停止止位位时时，该该位位由由硬硬件件置置位位。因因此此RIRI1 1，表表示示帧帧接接收收结结束束。其其状状态态既既可可供供软软件件查查询询使使用用，也也可可以以请请求求中中断断。RIRI位由软件清位由软件清0 0。PCONPCOND7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0位名称位名称SMODSMODGF1GF1GF0GF0PDPDIDLIDL3电源控制寄存器PCON电源控制寄存器PCON中SMOD位可影响串行口的波特率。SMOD=1，串行口波特率加倍。PCON寄

14、存器不能进行位寻址。在PCON中只有SMOD这一个位与串口有关。另外还有中断允许寄存器IE中的ES位可选择串行口中断允许或禁止。ES0，禁止串行口中断 ES1，允许串行口中断温馨提示：接收接收/发发送数据送数据,无无论论是否采用中断方式工作是否采用中断方式工作,每接收每接收/发发送一个数据都必送一个数据都必须须用用指令指令对对 RI/TI 清清0，以，以备备下一次收下一次收/发发 15.1.3 MCS-51串行通信工作方式及应用串行通信工作方式及应用1串行工作方式0 在方式中，串行口为同步移位寄存器方式，波特率固定为晶振f/12。该方式主要用于I/O口扩展等，方式0传送数据时，串行数据由RXD

15、（P3.0）端输入或输出，而TXD（P3.1）此时仅作为同步移位脉冲发生器发出移位脉冲。串行数据的发送和接收以8位为一帧，不设起始位和停止位，其格式如下：D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7温馨提示：方式方式0 0可将串行输入输出数据转换成并行输入输出数据。可将串行输入输出数据转换成并行输入输出数据。数据发送 串行口作为并行输出口使用时，要有“串入并出”的移位寄存器配合，如图中的74HCl64串入并出移位寄存器。(2)数据接收 串行口作为并行输入口使用时，要有“并入串出”的移位寄存器配合，如图中的74HCl65。.串行工作方式1方式1是一帧10位的异步串行通信方式，包括1个起始位，8

16、个数据位和一个停止位。其帧格式为：起始起始 D0D1D2D3D4D5D6 D7 停止停止 数据发送发送时只要将数据写入SBUF，在串行口由硬件自动加入起始位和停止位，构成一个完整的帧格式。然后在移位脉冲的作用下，由TXD端串行输出。一帧数据发送完毕，将SCON中的TI置1。数据接收接收时，在REN=1前提下，当采样到RXD从1向0跳变状态时，就认定为已接收到起始位。随后在移位脉冲的控制下，将串行接收数据移入SBUF中。一帧数据接收完毕，将SCON中的RI置1，表示可以从SBUF取走接收到的一个字符。波特率 方式1波特率可变，由定时/计数器T1的计数溢出率来决定。其中SMOD为PCON寄存器中最

17、高位的值，SMOD=1表示波特率倍增。在实际应用时，通常是先确定波特率，后根据波特率求T1定时初值，因此上式又可写为：当定时计数器T1用作波特率发生器时，通常选用定时初值自动重装的工作方式2，其计数结构为8位。温馨提示：不要把定时计数器的工作方式与串行口的工作方式搞混淆了。【例】设甲乙两机以串行方式1进行数据传送，甲机发送，乙机接收，已知fosc=11.0592MHz，波特率为1200b/s。解：串行方式1波特率取决于T1溢出率(设SMOD=0),计算T1定时初值v甲机发送初初始化：甲机发送初初始化：v TMOD=0X20;置置T1定时器工作方式定时器工作方式2vTL1=0XE8;置置T1计数

18、初值计数初值vTH1=0XE8;置置T1计数重装值计数重装值vET1=0;禁止禁止T1中断中断vTR1=1;T1启动启动vSCON=0X40;置串行方式置串行方式1,禁止接收禁止接收vPCON=0X00;置置SMOD=0(SMOD不能位操作不能位操作)vCLR ES;禁止串行中断禁止串行中断v乙机接收初初始化：乙机接收初初始化：v TMOD=0X20;置置T1定时器工作方式定时器工作方式2vTL1=0XE8;置置T1计数初值计数初值vTH1=0XE8;置置T1计数重装值计数重装值vET1=0;禁止禁止T1中断中断vTR1=1;T1启动启动vSCON=0X40;置串行方式置串行方式1,禁止接收禁

19、止接收vPCON=0X00;置置SMOD=0(SMOD不能位操作不能位操作)vCLR ES;禁止串行中断禁止串行中断vREN=1;启动接收启动接收3 串行工作方式2 方式2是一帧11位的串行通信方式，即1个起始位，8个数据位，1个可编程位TB8/RB8和1个停止位，其帧格式为：起始起始 D0D1D2D3D4D5D6D7TB8/RB8停止停止可编程位TB8/RB8既可作奇偶校验位用，也可作控制位（多机通信）用，其功能由用户确定。数据发送和接收与方式1基本相同，区别在于方式2把发送/接收到的第9位内容送入TB8/RB8。波特率：方式波特率：方式2波特率固定，即波特率固定，即fosc/32和和fos

20、c/64。如用公式表示则为：如用公式表示则为：4串行工作方式3方式3同样是一帧11位的串行通信方式，其通信过程与方式2完全相同，所不同的仅在于波特率。方式2的波特率只有固定的两种，而方式3的波特率则与方式1相同，即通过设置T1的初值来设定波特率。5串行口四种工作方式的比较四种工作方式的区别主要表现在帧格式及波特率两个方面，如表6-所示。6常用波特率及其产生条件常用波特率通常按规范取1200、2400、4800、9600、，若采用晶振12MHz和6MHz，则计算得出的T1定时初值将不是一个整数，产生波特率误差而影响串行通信的同步性能。解决的方法只有调整单片机的时钟频率fosc，通常采用11.0592MHz晶振。表6-5给出了串行方式1或方式3时常用波特率及其产生条件（fosc，通常采用11.0592MHz）