【正文】 = ACC^0。 //主機(jī)與從機(jī)標(biāo)志 2 sbit HS = P2^2。//從機(jī)發(fā)送與接收計(jì)數(shù) sbit LED1 = P3^5。 //接收到的主機(jī)號(hào) uchar data Slave。最后，完成該方案的是設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。同時(shí)也很感謝學(xué)校開(kāi)放機(jī)房供我們用于畢業(yè)設(shè)計(jì)，為我提供了一個(gè)很好的學(xué)習(xí)環(huán)境。本文重點(diǎn)研究了平權(quán)式多機(jī)通信協(xié)議，協(xié)議完整可行。輸出字符的 ASCII 碼，液晶顯示對(duì)應(yīng)的字符。發(fā)送與接收數(shù)據(jù)區(qū)的開(kāi)始地址被已經(jīng)被指定，用指針常量表示。具體流程如下： 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （ 2021） 33 圖 5－ 6 按鍵處理流程圖 主機(jī)設(shè)置流程如下： 圖 5－ 7 主機(jī)設(shè)置流程圖 通信方向設(shè)置流程如下： 單片機(jī)多機(jī)通信實(shí)現(xiàn) 34 圖 5－ 8 通信方向設(shè)置流程圖 從機(jī)選擇流程如下： 圖 5－ 9 從機(jī)選擇流程圖 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （ 2021） 35 系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)初始化程序包括定時(shí)器初始化、串口初始化、發(fā)送數(shù)據(jù)初始化和全局變量初始化。鍵盤(pán)控制流程如下： 圖 5－ 5 按鍵控制流程圖 按鍵掃描采用行掃描法，先輸出全零行，再讀看是否有按鍵按下，如有按鍵，則先消抖動(dòng)，然后再次確認(rèn)是否有按鍵，如果確有按鍵，再逐行置低電平掃描按下的 鍵的行列位置，最后將按鍵對(duì)應(yīng)位置的 8 位二進(jìn)制碼（即低四位表示行號(hào)，高四位表示列號(hào)）返回；若無(wú)按鍵，則返回 0。 多機(jī)通信協(xié)議的算法設(shè)計(jì) 每個(gè)單片機(jī)均有兩種通信模式，即主機(jī)模式與從機(jī)模式，主機(jī)模式流程如下： 單片機(jī)多機(jī)通信實(shí)現(xiàn) 30 圖 5－ 3 主機(jī)模式通信流程圖 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （ 2021） 31 從機(jī)模式通信流程如下： 圖 5－ 4 從機(jī)模式通信流程圖 單片機(jī)多機(jī)通信實(shí)現(xiàn) 32 鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì) 1 號(hào)單片機(jī)的按鍵采用矩陣形式， 4 3 的行列矩陣，共 12 個(gè)按鍵，可以完成多種控制功能。初始 化模塊包括定時(shí)器、串口、發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)與 LCD 初始化。用 Proteus 作為仿真工具，與 Keil C51 uVesion3 聯(lián)合調(diào)試，最終達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，仿真無(wú)誤。 C5與 C6 用于防止穩(wěn)壓塊產(chǎn)生自激振蕩。 圖 4－ 16 74HC20的功能圖 每個(gè)四輸入與非門(mén)又又由一些門(mén)電路組成，具體組成如下： 圖 4－ 17 74HC20的單個(gè)與非門(mén)的邏輯圖 單片機(jī)多機(jī)通信實(shí)現(xiàn) 28 74HC20 的真值表如下： 表 4－ 4 74HC20的真值表 表中左邊為輸入， nY 為輸出， L 表示低電平， H 表示高電平， X 表示無(wú)關(guān)有真值表可知，四個(gè)輸入端只要有一個(gè)為低電平，輸出就為高電平，只有當(dāng)輸入均為高電平時(shí)，輸出才為低電平。正常工作時(shí)，應(yīng)使 GS=0， EO=1。優(yōu)先級(jí)有 7到 0 遞減，按照電路，優(yōu)先級(jí)順序?yàn)椋?1HS2HS3HS，即 1號(hào)單片機(jī)的權(quán)限最高。但需要接插件來(lái)連接 2 號(hào)與 3號(hào)單片機(jī)，包括 HS、 SET、 NEI 信號(hào)。 LED顯示電路的電源均為＋ 5V，限流電阻均取 510 歐姆。 LED3 為紅色接到 ，用于指示發(fā)送數(shù)據(jù)，只有本機(jī)為主機(jī)且發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)才發(fā)光。兩個(gè) LED的連接類似與下圖中 LED6 與 LED7 的連接，分別接到 1號(hào)單片機(jī)的 腳與 腳。此圖為 2 號(hào)單片機(jī)的按鍵電路， 3號(hào)單片機(jī)的按鍵電路與此非常相似，只是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)不同，用于區(qū)別而已。 SW5 接 R10 到電源，被拉至高電平，當(dāng)按鍵按下時(shí)，接插件J3的 1 腳變成低電平，外接到 74HC148 優(yōu)先編碼器的輸入端，去申請(qǐng)主機(jī)權(quán)。如下圖所示， R7~R10 的阻值均為 10K，起到上拉電阻作用， SW SW3 與 SW4 分別接到單片機(jī)的 、 與 腳， 對(duì)應(yīng)單片機(jī)的外中斷一腳， 對(duì)應(yīng)單片機(jī)的外中斷二腳。 74HC04 的真值表如下： 表 4－ 2 74HC04的真值表 表中 L 表示低電平， H 表示高電平。 74HC04 反相器介紹 74HC04 的引腳圖如下： 圖 4－ 10 74HC04的引腳圖 與 74HC126 類似，也是 14個(gè)引腳。具體功能結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 4－ 8 74HC126的功能圖 引腳 13 為使能端，當(dāng)使能端為高電平時(shí)，該三態(tài)門(mén)有效，輸出等于輸入，具體的真值表如下： 表 4－ 1 74HC126的真值表 表中 H表示高電平， L表示低電平。當(dāng) =0 時(shí)，同向三態(tài)門(mén) U2B 與 U2D 工作， U2A 與 U2C 不能工作，相當(dāng)于 接到 T總線上， 接到 R總線上。 口用于控制接口的連接方式。排阻相當(dāng)于 8個(gè)大小均為 10K 的電阻，在電路中主要其電平轉(zhuǎn)化作用，通過(guò)的電流很小，每只電阻的功耗也很小。正常工作時(shí)，按下按鍵SW1 就可以使單片機(jī)復(fù)位。由于三塊單片機(jī)的主要任務(wù)是通信，為了得到準(zhǔn)確的波特率，采用振蕩頻率為 的晶振，再接兩個(gè) 30pF 的瓷片電容即可構(gòu)成單片機(jī)的時(shí)鐘電路。 （ 7） 收到主機(jī)發(fā)來(lái)的響應(yīng)后，做些處理后，返回置 SM2=1,開(kāi)串口中斷。 （ 3） 將命令分類，若為 0x00 則發(fā)送本機(jī)接收就緒信號(hào)轉(zhuǎn)（ 5），若為 0x01則發(fā)送本機(jī)發(fā)送就緒信號(hào)轉(zhuǎn)（ 4）。 （ 9） 置為從機(jī)使 SM2=1，返回等待接收地址。轉(zhuǎn)到（ 8）； （ 7） 判斷狀態(tài)字，若為從機(jī)發(fā)送但從機(jī)未準(zhǔn)備就緒，則令從機(jī)復(fù)位并轉(zhuǎn)到（ 1）；若為從機(jī)發(fā)送且從機(jī)發(fā)送就緒，則接收數(shù)據(jù)塊。 （ 4） 若從機(jī)無(wú)應(yīng)答則等待；若從機(jī)有應(yīng)答但狀態(tài)字不正確，則令從機(jī)復(fù)位，返回（ 1）；若從機(jī)有應(yīng)答且狀態(tài)字正確，則繼續(xù)。 （ 2） 若從機(jī)無(wú)應(yīng)答則等待。 CGRAM或 DDRAM讀出數(shù)據(jù)的指令一覽 功能：讀取 DDRAM 或 CGRAM 中的內(nèi)容。當(dāng) BF=0 時(shí)，液晶顯示器可以接收單片機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)或指令 。參數(shù)設(shè)定的情況如下： S/C R/L 設(shè)定情況 0 0 光標(biāo)左移 1 格，且 AC值減 1 0 1 光標(biāo)右移 1 格，且 AC值加 1 1 0 顯示器上字符全部左移一格，但光標(biāo)不動(dòng) 1 1 顯示器上字符全部右移一格 ，但光標(biāo)不動(dòng) 功能：設(shè)定數(shù)據(jù)總線位數(shù)、顯示的行數(shù)及字型。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （ 2021） 13 功能： 1 把光標(biāo)撤回到顯示器的左上方 ； 2 把地址計(jì)數(shù)器 (AC)的值設(shè)置為 0； 3 保持 DDRAM 的內(nèi)容不變。A39。下圖說(shuō)明了 CGROM 和 CGRAM 與字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系。A39。一個(gè)漢字是用兩個(gè)字節(jié)的代碼記錄。但具體的寫(xiě)入是要按 LCD模塊的指令格式來(lái)進(jìn)行的 。 液晶 LCD1602 介紹 市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此 HD44780 寫(xiě)的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。 為 0，定時(shí)； 為 1，外部事件計(jì)數(shù)（下降沿觸發(fā)） CP/RL2： 捕捉 /重載選擇標(biāo)志位。定時(shí)器 2 外部允許標(biāo)志位。 RCLK： 串行口接收數(shù)據(jù)時(shí)鐘標(biāo)志位。 EXEN2=1 時(shí)， T2EX 上的負(fù)跳變而出現(xiàn)捕捉或重載時(shí)， EXF2 會(huì)被硬件置位。 T2CON 地址為 0C8H 復(fù)位值： 0000 0000B 位可尋址 表 25 T2CON位定義 TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 C/T2 CP/RL2 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TF2： 定時(shí)器 2 溢出標(biāo)志位。用戶不應(yīng)該給這些未定義的地址寫(xiě)入數(shù)據(jù) “1”。 XTAL1：振 蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 ： 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。否則， ALE將被微弱拉高。 在一般情況下， ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或 時(shí)鐘使用。晶振工作時(shí)， RST 腳連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期高電平使單片機(jī)復(fù)位。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。對(duì) P0 端口寫(xiě) “1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入 ?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適用于常規(guī)編程器。此外，處理器還應(yīng)有一個(gè)全雙工的串行口。接收數(shù)據(jù)時(shí)以空字符作為接收有效數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志。采用兩個(gè)同相三態(tài)門(mén)加上一個(gè)反相器即可構(gòu)成這樣的接口，并由單片機(jī)的一根引腳控制單片機(jī)串口的連接方式。波特率可變，根據(jù)定時(shí)器 1的溢出率計(jì)算。 1幀信息為 8位，沒(méi)有起始位，停止位。 RI 也必須用軟件清 0。 RI：接收中斷標(biāo)志位。在方式 0中，第 8位發(fā)送結(jié)束時(shí)，由硬件置位。在方式 0中不使用 RB8。由軟件置位以允許接收，又由軟件清 0來(lái)禁止接收。在方式 0 時(shí)， SM2 一定要等于 0。 寄存器用來(lái)控制串行口的工作方式和狀態(tài)，可按位尋址，其字節(jié)地址為 98H。 TI 和 RI 是由硬件置位的，但需要用軟件復(fù)位。 MCS51 串行口的發(fā)送和接收時(shí)鐘可由兩種方式產(chǎn)生，一種是由主機(jī)頻率 fosc 經(jīng)分頻后產(chǎn)生，另一種方式是由內(nèi)部定時(shí)器 T1 或 T2的溢出率經(jīng) 16分頻后提供 。主機(jī)發(fā)起通信，從機(jī)接收到自己的單片機(jī)號(hào)后，開(kāi)始與主機(jī)通信。 在此多機(jī)通信系統(tǒng)中，各個(gè)單片機(jī)具有平等的權(quán)限。初始時(shí)， 1 號(hào)單片機(jī)為主機(jī)。 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無(wú)線通信、再到日常工作中隨處可見(jiàn)的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。單片機(jī)單芯片的微小體積和低的成本，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個(gè)人信息終端及通訊產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。我們?cè)诒O(jiān)控系統(tǒng)中要求既有主機(jī)與分機(jī)主動(dòng)通信，又有分機(jī)與主機(jī)主動(dòng)通信，這種結(jié)構(gòu)的多機(jī)系統(tǒng)就無(wú)法滿足要求。 構(gòu)成較大規(guī)模的檢測(cè)、控制系統(tǒng)，經(jīng)常要采用多個(gè)單片機(jī)，組成可以通信的多機(jī)系統(tǒng)。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。具有一定的檢錯(cuò)能力，串行通信的比特率是 9600bit/s，通信速度較快，且可靠性高。然后從機(jī)發(fā)給主機(jī)校驗(yàn)字節(jié)數(shù)據(jù)，主機(jī)檢驗(yàn)錯(cuò)誤，檢驗(yàn)無(wú)誤后，作出響應(yīng)， 1號(hào)單片機(jī)液晶會(huì)顯示， 2 號(hào)和 3號(hào)單片機(jī)收發(fā)數(shù)據(jù)無(wú)誤后會(huì)使 LED指示燈亮起。在不需置其他單片機(jī)為主機(jī)的情形下，本多機(jī)通信系統(tǒng)可以作為主從式多機(jī)通信系統(tǒng)。本文重點(diǎn)研究了多單片機(jī)的平權(quán)式多機(jī)通信，使各單片機(jī)有相同的權(quán)限。但研究最多的是上位機(jī)與下位機(jī)的通信及多單片機(jī)構(gòu)成的主從式多機(jī)通信系統(tǒng)。對(duì)于 1號(hào)單片機(jī)，還可通過(guò)液晶實(shí)時(shí)顯示工作狀態(tài)，初始為主機(jī)。通信結(jié)束后，主機(jī)發(fā)送自己的主機(jī)號(hào)，告知從機(jī)。 本研究已經(jīng)仿真通過(guò)，真實(shí)可行。 附錄 4：仿真電路圖 ......................................................... 42 附錄 5：源程序： ........................................................... 43 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （ 2021） 1 單片機(jī)多機(jī)通信實(shí)現(xiàn) 1 緒論 課題研究的背景與意義 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。串行通信作為單片機(jī)之間常用的通信方法之一 , 由于其通信編程靈活、硬件簡(jiǎn)潔并遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn) , 因此其在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。這種多機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，但它只能實(shí)現(xiàn)由主機(jī)呼叫分機(jī)，然后實(shí)現(xiàn)主機(jī)與分機(jī)之間的全雙工串行通信。 隨著科技的發(fā)展，單片機(jī)已不是一個(gè)陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的誕生 標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用單片機(jī)多機(jī)通信實(shí)現(xiàn) 2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。到目前為止， MCS— 51單片機(jī)已有數(shù)百個(gè)品種，還在不斷推出功能更強(qiáng)的新產(chǎn)品。 本課題的研究?jī)?nèi)容 本文在研究傳統(tǒng)的多機(jī)通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種基于 MCS－ 51 系列單片機(jī) AT89S52 的多機(jī)通