【正文】 主程序流程圖 ..................................................... 21 程序的調(diào)入與仿真結(jié)果 ................................................ 22 第五 章 論文總結(jié) ........................................................ 25 參考文獻(xiàn) ............................................................... 26 謝辭 ................................................................... 27 附錄 ................................................................... 28 基于 MCS51的兩片單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計(jì) 1 第一章 緒論 為了提高系統(tǒng)管理的先進(jìn)性和安全性，計(jì)算機(jī)工業(yè)自動控制和檢測系統(tǒng)越來越多地采用集總分散系統(tǒng)。較為常見的形式是由一臺作管理用的上位主計(jì)算機(jī) (主 機(jī) )和多臺直接參與控制檢測的下位從計(jì)算機(jī) (從機(jī) )構(gòu)成的主從式多機(jī)系統(tǒng)，主機(jī)和從機(jī)之間以通訊的方式來協(xié)調(diào)工作。主機(jī)的作用一是要向從機(jī)發(fā)送各種命令及參數(shù)；二是要及時收集、整理和分析從機(jī)發(fā)回的數(shù)據(jù)，供進(jìn)一步?jīng)Q策和報(bào)表。從機(jī)被動地接收、執(zhí)行主機(jī)發(fā)來的命令，并且根據(jù)主機(jī)的要求向主機(jī)回傳相應(yīng)的實(shí)時數(shù)據(jù)，報(bào)告其運(yùn)行狀態(tài)。 單片機(jī)的應(yīng)用 由于 MCS51 系列單片機(jī)具有體積小、功能全、價廉、面向控制、應(yīng)用軟件豐富、技術(shù)在不斷更新、開發(fā)應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)，可以適應(yīng)各個應(yīng)用領(lǐng)域的不同需要，因而具有極強(qiáng)的競爭力和生命力，應(yīng)用前景 廣闊。今后它仍將是科技界、工業(yè)界廣泛選擇應(yīng)用的 8 位微控制器，仍將是單片機(jī)應(yīng)用的主流機(jī)種。單片機(jī)的應(yīng)用提高了機(jī)電設(shè)備的技術(shù)水平和自動化程度，對各行各業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代起到了重要的推動作用。 、電、儀一體的智能產(chǎn)品 （ 1）單片機(jī)在日常生活中的應(yīng)用 （ 2）單片機(jī)在數(shù)據(jù)處理方面的應(yīng)用 （ 3）單片機(jī)在智能化的儀器儀表中應(yīng)用 單片機(jī)成功地應(yīng)用于玩具、游戲機(jī)、無繩電話、充電器、按摩器、 IC 卡電話、 IC卡水表、 IC 卡煤氣表、 IC 卡電度表、流量溫控儀表、家庭自動 化、電子鎖、電子秤、步進(jìn)電機(jī)、防盜報(bào)警、電子日歷時鐘等這些日常生活的產(chǎn)品中。 圖形終端、彩色黑白復(fù)印機(jī)、軟盤及硬盤驅(qū)動器、磁帶機(jī)、打印機(jī)的內(nèi)部都采用單片機(jī)進(jìn)行控制。在各類儀器儀表中（包括醫(yī)療器械、色譜儀、溫度、濕度、流量、流速、電壓、頻率、功率、厚度、角度、長度、硬度、元素測定等）引入單片機(jī)。 ，例如：電視機(jī)，人造衛(wèi)星，手機(jī)，電話等等。 基于 MCS51的兩片單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計(jì) 2 MCS51 單片機(jī)的基本組成 MCS51單片機(jī)芯片有許多種，如 805 803 875 80C5 80C31等。它由 8個部件組 成： 中央處理器 CPU），核心。 時鐘電路， 12MHz。 程序存儲器（ ROM/EPROM）， 4KB。 數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 128B+128B SFR。 并行 I/O 口（ P0～ P3口）， P0和 P2兼作外總線。 串行口，全雙工串行口。 定時器 /計(jì)數(shù)器， 2個 16位。 中斷系統(tǒng) ,5個中斷源，高級和低級兩級優(yōu)先級別。 它們都是通過單一總線連接，并被集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，為單片微型計(jì)算機(jī)。 本課題要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容 （ 1）在系統(tǒng)中擴(kuò)展 RS232 串行通信接口，使 A、 B 兩臺 MCS51 單片機(jī)通過 該接口相連接。 （ 2）在 A、 B兩臺 MCS51 單片機(jī)各有 1個按鍵。 A 機(jī) K1，控制 B 機(jī)的兩個 LED 閃爍。 B 機(jī) K2，控制 A 機(jī)的一位數(shù)碼管的顯示加 1。 （ 3）使用 DS18B20 溫度傳感器，由 B機(jī)測量溫度后，傳到 A機(jī)顯示。 基于 MCS51的兩片單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計(jì) 3 第二章 串行通信的介紹 串行通信與并行通信 串行通信 使用的只是一根數(shù)據(jù)線 ， 把數(shù)據(jù)一位一位地一次傳輸 ， 其中 每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個 固定的時間長度。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息，特別 試用于計(jì)算機(jī) 和 計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī) 和 外 部設(shè)備 之間的遠(yuǎn)距離通信。數(shù)據(jù)在單條一位寬的傳輸線上，一比特接一比特地按順序傳送的方式稱為 串行通信 。 在 并行通信 中，一個字節(jié)（ 8 位）數(shù)據(jù)是在 8條并行傳輸線上同時由源傳到目的地；而在 串行通信 方式中，數(shù)據(jù)是在單條 1 位寬的傳輸線上一位接一位地順序傳送。這樣一個字節(jié)的數(shù)據(jù)要分 8 次由低位到高位按順序一位位地傳送。 源 終 點(diǎn)010010018 位 數(shù) 據(jù) 線（ a ） 并 行 通 信終 點(diǎn)源（ b ） 串 行 通 信 0 1 0 0 1 0 0 1 圖 21 串行通信與并行通信的對比 同步通信與異步通信 異步通信是指通信的發(fā)送與接收設(shè)備使用各自的時鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程。為使雙方的收發(fā)協(xié)調(diào)，要求發(fā)送和接收設(shè)備的時鐘盡可能一致。異步通信以字符（構(gòu)成的幀）為單位進(jìn)行傳輸，字符與字符之間的 間隙（時間間隔）也是任意的，但每個字符中的各位是以固定的時間傳送的。原理圖如圖 22 所示。 圖 22 異步通信原理圖 基于 MCS51的兩片單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計(jì) 4 同步通信時要建立發(fā)送方時鐘對接收方時鐘的直接控制，使雙方達(dá)到完全同步。此時，傳輸數(shù)據(jù)的位之間的距離均為 “位間隔 ”的整數(shù)倍，同時傳送的字符間不留間隙，即保持位同步關(guān)系，也保持字符同步關(guān)系。發(fā)送方對接收方的同步可以通過外同步和自同步兩種方法實(shí)現(xiàn)。以下為自同步原理圖如圖 23 所示。 圖 23 同步通信原理 全雙工方式與半雙工方式 MCS_51 單片機(jī)有一個全雙工串行口。全雙工的串行通訊只需要一根輸出線和一根輸入線。數(shù)據(jù)的輸出 我們把它 稱發(fā)送數(shù)據(jù)（ TXD），數(shù)據(jù)輸入 時我們把它 稱接收數(shù)據(jù)（ RXD）。串行通信中 我們要解決 兩個技術(shù)問題，數(shù)據(jù)傳送 是一個 、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 也是一個 。數(shù)據(jù)傳送 我們需要解決 送中的標(biāo)準(zhǔn)、 傳送中的 格式 和傳送中的 工作方式等問題。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是指數(shù)據(jù)的串 行和 并行轉(zhuǎn)換。具體說，在發(fā)送端， 我們需要把 并行 傳輸?shù)?數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行 傳輸?shù)?數(shù)據(jù)； 但是 在接收端， 我們 要把接收到的串行 傳輸?shù)?數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行傳輸?shù)?數(shù)據(jù) ， 當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送 及 接收分流 時 ， 采用 兩根不同的傳輸 數(shù)據(jù) 線傳送 的時候 ，通信 的 雙方都 可以 在同一 時間 進(jìn)行發(fā)送和接收 數(shù)據(jù)的 操作， 以 這樣的傳送方式 傳送我們就稱為 全雙工 制式 ，在全雙工方式 中 ，通信系統(tǒng) 中的 每一端都設(shè)置了發(fā)送器 及 接收器，因此，能控制數(shù)據(jù)同時 地 在兩個方向上傳送。全雙工方式 是不 需 要 進(jìn)行方向切換 的 ，所以 ，沒有 因?yàn)?切換操作 而 產(chǎn)生時間 上的 延遲，這 些 對不能有時間 上的 延誤的交互式應(yīng)用 非常 有利。 但是此種 方式要求通 信的 雙方 都有 發(fā)送器 及 接收器， 而且 ， 我們 需要兩 根數(shù)據(jù)線 來 傳送數(shù)據(jù)信號。，前一個字符的回送過程 及 后一個字符的輸入過程是同時進(jìn) 行的， 也就是 工作于全雙工方式。圖 24是收發(fā) 的 波特率相同的。 發(fā) 送 器接 收 器接 收 器發(fā) 送 器甲 乙全 雙 工乙甲 圖 24 全雙工 制式 A發(fā)送 B接收 數(shù)據(jù) 時鐘信號 基于 MCS51的兩片單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計(jì) 5 如果采用 同一根傳輸 數(shù)據(jù) 線既 要 作接收又 要 作發(fā)送，雖然數(shù)據(jù) 是 可以在兩個 不同的 方向上傳送，但 是 通信 的 雙方 卻 不能同時 進(jìn)行 數(shù)據(jù) 的收發(fā) ，這樣傳送 的 方式就 稱為半雙工制，如圖 25 所示。采用 的是 半雙工 制式的時候 ，通信系統(tǒng) 中 每一端發(fā)送器 及接收器， 是 通過 收和發(fā)的 開關(guān)轉(zhuǎn)接到通信線 路 上 的 ， 來 進(jìn)行 的 方向 之間 切換， 所以 ，可能 會產(chǎn)生時間 上 延遲。如圖 25。 半 雙 工發(fā)收發(fā) 收乙甲 圖 25 半雙工方式 串行異步通信 串行異步通信 時，接收方不斷地檢測或監(jiān)視串行輸入線上的電平變化，當(dāng)檢測到有效起始位出現(xiàn)時，便知道接著是有效字符位的到來，并開始接收有效字符，當(dāng)檢測到停止位時，就知道傳輸?shù)淖址Y(jié)束了。經(jīng)過一段隨機(jī)時間間隔之后，又進(jìn)行下一個字符的傳送過程。通 常接收端的采樣 時鐘周期 要比傳輸字符的位周期短，常用的采樣時鐘頻率 為位頻率的 16倍，采取這種措施是為了提高抗干擾能力 ， 在 串行通信 中，二進(jìn)制數(shù)據(jù)以數(shù)字信號的信號形式出現(xiàn) ,不論是發(fā)送還是接收，都必須有 時鐘信號 對傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位。在 TTL 標(biāo)準(zhǔn)表示的二進(jìn)制數(shù)中，傳輸線上高電平表示二進(jìn)制 1， 低電平 表示二進(jìn)制 0，且每一位持續(xù)時間是固定的，由發(fā)送時鐘和接收時鐘的頻率決定。 同 步通信 同步 通信 指的是數(shù)據(jù)傳送是 以數(shù)據(jù)塊 做 為單位 的 ，字符 和 字符之間、字符內(nèi)部的位 和 位之間都 是 同步 的 。同步串行通信的特點(diǎn)可以概括為：以數(shù)據(jù)塊 作為傳送 單位傳送信息；在一個信息幀 之 內(nèi)，字符 和 字符間 沒有 間隔；因?yàn)?每一次 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊中包含的數(shù)據(jù) 比較 多， 因而 接收時鐘 和 發(fā)送進(jìn)鐘 是 嚴(yán)格同步 的 ，所以通常 我們的單片機(jī)設(shè)計(jì)中 要有同步時鐘。同步串行通信的數(shù)據(jù)格式 是 每個數(shù)據(jù)塊 或 信息幀由 3部分組成： ①一個數(shù)據(jù)塊 為兩個同步字符也就是信息幀，作為 起始標(biāo)志； ② n 個連續(xù)傳送的數(shù)據(jù)； 基于 MCS51的兩片單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計(jì) 6 ③ 2個字節(jié)循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 (CRC)。 串口通信參數(shù) 設(shè)置 串口通信最重要的參數(shù)是停止位和奇偶校驗(yàn)、波特率 和 數(shù)據(jù)位。 要進(jìn)行兩個端口的通信 ， 就必須配置這些參數(shù) ： 波特率：這是一個通信速度衡量的參數(shù)。 表示的是 每 一 秒鐘傳送的 bit 個數(shù)。 比如 100波特 是 表示每 一 秒鐘發(fā)送 100個 bit。 如果 我們 說到的是 時鐘 的 周期， 那么指的就是 波特率 ， 例如協(xié)議需要 2400波特率，那么時鐘是 2400Hz。 這就是說 串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為 2400Hz。通常電話線的波特率為 36600， 28800和 14400。 但是 波特率 是可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些值 的 ， 同時 波特率 與 距離 是 成反比 的 。高 的 波特率常用于放置 得很近的儀器間通信， 其中 GPIB 設(shè)備的通信 就是一個例子 。 數(shù)據(jù)位： 是一個 衡量通信中 的 實(shí)際數(shù)據(jù)位的 一個重要 參數(shù)。 如果單片機(jī) 發(fā)送 了 一個信息包 時 ，實(shí)際的數(shù)據(jù)不 可能一定就 是 8位，標(biāo)準(zhǔn)的值 可能 是 5位 、 7位 和 8位。 要怎樣 設(shè)置 決定 于你想傳送 什么樣 的信息。 列如 ， 一般 標(biāo)準(zhǔn) ASCII 碼 采用的 是 0～ 127（ 7位）。擴(kuò)展的 ASCII 碼是 0～ 255（ 8位）。如果數(shù)據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn) ASCII 碼，那么 他的一 個數(shù)據(jù)包就是 用 7位數(shù)據(jù) 的 。每個包 就 是指一個字節(jié)， 其中 包括開始 位和 停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位。 基于 實(shí)際 的 數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議 標(biāo)準(zhǔn) ，術(shù)語“包 ”指任何通信