【文章內(nèi)容簡介】 停止位：用于表示單個(gè)包的最后一位。典型的值為 1， 2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。 奇偶校驗(yàn)位：在串口通信中一種簡單的檢錯(cuò)方式。有四種檢錯(cuò)方式：偶、奇、高和低。當(dāng)然沒有校驗(yàn)位也是可以的。對于偶和奇校驗(yàn)的情況，串口會(huì)設(shè)置校驗(yàn)位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個(gè)值 確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個(gè)或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù)據(jù)是 011，那么對于偶校驗(yàn)，校驗(yàn)位為 0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個(gè)。如果是奇校驗(yàn)，校驗(yàn)位位 1，這樣就有 3個(gè)邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位邏輯高或者邏輯低校驗(yàn)。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個(gè)位的狀態(tài)，有機(jī)會(huì)判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。 基于 MCS51的兩片單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計(jì) 7 51 單片機(jī)串行通信格式及波特率 51單片機(jī)串口通信協(xié)議有 4種方式，其中對 1方式（ 8位）， 2， 3方式（ 9位）的格式，中在每發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)前都有一個(gè)起始位 0，發(fā)送完畢一個(gè)字節(jié)后有 一個(gè)停止位 1，當(dāng)想要在 SBUF 寫一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)流時(shí)，單片機(jī)會(huì)自動(dòng)加上起始位，當(dāng) TI==1時(shí)，就會(huì)自動(dòng)加上停止位。也就是在串口通信時(shí)只需要設(shè)置，串口中斷，串口模式，以及串口中斷函數(shù)的處理，還有就是波特率。在 本次設(shè)計(jì)的串行通信中 ， 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)，們要對 數(shù)據(jù) 的 速率 肯定 要有 一個(gè) 約定，我通過軟件 可以 對 MCS51單片機(jī)的 串行口編程制定 四種工作方式。 這 其中，方式 0及 方式 2的波特率是固定 不變 的， 但是 方式 1和方式3的波特率是可 以 變的， 它是 由定時(shí)器 T1溢出率決定。 方式 0時(shí)，移位時(shí)鐘脈沖由 56(即第 6個(gè)狀態(tài)周期，第 12個(gè)節(jié) 拍 )給出，即每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)移位時(shí)鐘，發(fā)送 或者 接收一位數(shù)據(jù)。所以，波特率 就可以是 振蕩頻率的十二分之一，并不受 PCON 寄存器中 SMOD 的影響，即：方式 0的波特率＝ fosc/12。 方式 1及 方式 3的移位時(shí)鐘脈沖 是 由定時(shí)器 T1的溢出率決定 的 ，故波特率 是 由定時(shí)器 T1的溢出率 和 SMOD 的 值 共同 決定， 也就是 方式 1及 方式 3的波特率 就可以寫成 2SMOD/32*T1溢出率。 這 其中，溢出率 是 取決于計(jì)數(shù) 的 速率和定時(shí)器預(yù)置 的 值。計(jì)數(shù)速率與 TMOD 寄存器中 C/T 的狀態(tài)有關(guān)。當(dāng) C/T＝ 0時(shí)，計(jì)數(shù)速率＝ fosc/2；當(dāng) C/T＝ 1時(shí)， 計(jì)數(shù)速率取決于外部輸入時(shí)鐘頻率。 基于 MCS51的兩片單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計(jì) 8 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)整體框圖 要實(shí)現(xiàn)兩 MCS51 單片單片機(jī)之間的串行通信就需要兩 RS232，分別接在各自的單片機(jī)上，然后再通過他們相連，兩單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了通信，才可以繼而實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制 LED 閃爍和控制溫度顯示等?？傊菊n題研究的內(nèi)容最主要是實(shí)現(xiàn)兩單片機(jī)的通信， LED 閃爍和溫度控制是他實(shí)現(xiàn)的表現(xiàn)形式。由溫度傳感器給單片機(jī)發(fā)送溫度，然后在 LCD 上顯示，而后是控制 LED 閃爍需要一個(gè)開關(guān)或按鈕，和需要另外一個(gè)開關(guān)或按鈕來實(shí)現(xiàn)控制數(shù)碼管顯示加 1，這些通信都是兩單片機(jī)之間的 收發(fā)通信，而且是串行通信，所以我們不可能同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些程序，當(dāng)我們控制 LED 閃爍后，需要控制數(shù)碼管顯示加 1 就得關(guān)閉控制 LED 閃爍的開關(guān)，然后打開控制數(shù)碼管的開關(guān)才能實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示加 1。下面是整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，用圖形表示出來就是如圖 31。 圖 31 系統(tǒng)框圖 基于 MCS51的兩片單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計(jì) 9 兩個(gè) RS232 串口服務(wù)器之間的 連 接 MAX232 芯片 圖 32 設(shè)計(jì)中采用的 MAX232 芯片 圖 32 MAX232 芯片其內(nèi)部 是由一個(gè) 電源電壓變換器 組成的 ， 它 可以將輸入 的 +5V電壓 轉(zhuǎn)換 成 RS232 輸出電平 時(shí) 所需的177。 12V 的 電 壓。所以采用這種芯片來實(shí)現(xiàn)接口電路特別方便，只需單一的 +5V 電源 輸入 即可。 MAX232 芯片的引腳結(jié)構(gòu)如上圖所示。其中 芯片的 管腳 1～ 6(C1+、 V+、 C C2+、 C V)是 用于電源電壓 的 轉(zhuǎn)換，只要在外部接入相應(yīng)的電解電容 就可以了 ；管腳 7～ 10 及 管腳 11～ 14 構(gòu)成 了 兩組 TTL 電平與RS232 電平 之間的 轉(zhuǎn)換電路， 這些相對應(yīng)的 管腳 就可以 直接 和 單片機(jī)串行口的 TTL 電平引腳 直接 相 連接了 。 RS232 連接方式 兩 RS232 把他們連接起來就可以構(gòu)成一個(gè)實(shí)用的系統(tǒng)，用一個(gè)圖就可以很清晰的看清楚他們之 間的連接，如圖 33。 基于 MCS51的兩片單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計(jì) 10 D T E （ 乙 ）T X DR X DR T SC T SD S RS GD C DD T RR ID T E （ 甲 ）T X DR X DR T SC T SD S RS GD C DD T RR I 圖 33 兩 RS232 的連接 如果 甲方準(zhǔn)備好 之后 ，乙方 就會(huì)產(chǎn)生 呼叫（ RI）有效，同時(shí) 也 準(zhǔn)備好（ DSR）。 同時(shí) 甲方 RTS 和 CTS 相連 接 ， 而且還要和 DCD互連。 也即是，如果 甲方請求發(fā)送（ RTS），就會(huì) 得到允許（ CTS），同時(shí)， 也可以 使乙方 DCD 有效， 這是就是 檢測到 了 載波信號。甲方的 TX和 乙方的 RXD 相連 接 ， 就是 一發(fā)一收。 串行通信中，線路空閑時(shí)，線路的 TTL 電平總是高的，經(jīng)反向 RS232 的電平總是低的，一個(gè)數(shù)據(jù)的開始 RS232 線路為高電平，結(jié)束時(shí) RS232 線路為低電平，數(shù)據(jù)總是總低位向高位一位一位的傳輸。 TTL 電平串行數(shù)據(jù)幀格式如圖 36： 圖 34 TTL 電平串行數(shù)據(jù)幀格式 基于 MCS51的兩片單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計(jì) 11 RS232 電平串行數(shù)據(jù)幀格式如圖 35： 圖 35 RS232 電平串行數(shù)據(jù)幀格式 用 Protues 仿真軟件畫出實(shí)際 RS232 之間的連接電路圖如圖 36。 圖 36 RS232 之間的連接電路圖 RS232 的標(biāo)準(zhǔn)就是將 (+3V)(+15V),(3V)(15V)的電平作為通訊的高低電平使用，所謂的信號強(qiáng)弱是和電壓、電流有關(guān)，通常 RS232 的通訊電流都在 5mA10mA 左右，如果導(dǎo)線過長，電損耗相對也會(huì)加大，那么電壓就會(huì)下降，這樣便會(huì)影響到信號識(shí)別。 基于 MCS51的兩片單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計(jì) 12 開始通信時(shí)，信號線為空閑（邏輯 1） 模式時(shí) ， 如果 檢測到 從 1跳變到 0時(shí)， 便 開始接收時(shí)鐘吲數(shù)。 如果檢測到 8個(gè)時(shí)鐘 ， 便要對 對輸入 的 信號進(jìn)行檢測， 如果仍然是 低電平， 就 確認(rèn)這 就 是“起始位” ,而不是干 擾 得 信號； 在 起始位 被 收端檢測 到后 ， 這期間隔 16個(gè)接收 的 時(shí)鐘， 每檢測一次 輸入信號， 就會(huì) 把 相 對應(yīng)的值作為 DO 的 位數(shù)據(jù)。 如果是 邏輯 1的話 ， 則 作為數(shù)據(jù)位 1。每當(dāng) 隔 16個(gè)接收時(shí)鐘 的時(shí)候 ，對輸入 的 信號 再 檢測一次， 我們就 把 相對應(yīng) 的值作為 D1位數(shù)據(jù)，直到全部數(shù)據(jù)位都 已經(jīng) 輸入； 當(dāng) 檢測校驗(yàn)位P和 數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù) 及 校驗(yàn)位 之 后， 接下來 通信接口電路 則會(huì) 收到停止位 如果此時(shí)沒有 收到邏輯 1， 就是出錯(cuò)了 ，在狀態(tài)寄存器中 設(shè) 置”幀錯(cuò)誤晰志； 在這一 幀信息全部 都 接收完之后 ， 我們 把線路上 所有 出現(xiàn)的高電平作為空閑位； 每當(dāng) 信號再 一 次變?yōu)榈?電平的時(shí)候 ， 就會(huì) 開始進(jìn) 入下一幀檢測。 這 其中，字符幀開頭 的開頭是起始位 ， 總共 占 1位，始終 都 為邏輯 0電平，用于表示接收設(shè)備 向 發(fā)送端開始發(fā)送信息。始位之后 就是數(shù)據(jù)位 ，他們可以 設(shè)置 成 8位，低位 的 在前高位 的 在后。數(shù)據(jù)位之后 是 奇偶校驗(yàn)位，僅僅 占一位，用 它來 表示 單片機(jī) 串行通信中采用 的是 奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)。 時(shí)鐘電路的作用 時(shí)鐘電路的核心是個(gè)比較穩(wěn)定的晶體振蕩器，晶體振蕩器產(chǎn)生正弦波，把頻率進(jìn)行分頻，處理，形成時(shí)鐘脈沖， 提供一個(gè)符合單片機(jī)要求的脈沖寬度和電平范圍的復(fù)位信號，以使單片機(jī)回到初始狀態(tài)重新開始 。 在 MCS－ 51單片機(jī)片 內(nèi) 是 一個(gè)高增益反相放大器，輸入端為 XTAL1為 反相放大器， XTAL2為 輸出端，由該放大器構(gòu)成的振蕩電路和時(shí)鐘電路 便 構(gòu)成了單片機(jī)時(shí)鐘方式。根據(jù)電路的不同，單片機(jī)的時(shí)鐘方式可分為內(nèi)部時(shí)鐘方式 及 外部時(shí)鐘方式 兩種 。 本次設(shè)計(jì)我用到的是內(nèi)部方式時(shí)鐘。在內(nèi)部方式時(shí)鐘電路中， 我們要 在 XTAL1 和XTAL2 引腳兩端跨接 上 石英晶體振蕩器 及 兩個(gè)微調(diào)電容構(gòu) 以 成振蕩電路，通常 C1和 C2一般取 30pF，晶振的頻率取值在 ～ 12MHz 之間。對于外接時(shí)鐘電路，要求 XTAL1接地， XTAL2 腳接外部時(shí)鐘，對于外部時(shí)鐘信號并無特殊 要求，只要保證一定的脈沖寬度，時(shí)鐘頻率低于 12MHz 即可。晶體振蕩器的振蕩信號從 XTAL2 端送入內(nèi)部時(shí)鐘電路，它將該振蕩信號二分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘信號 P1 和 P2 供單片機(jī)使用。時(shí)鐘信號的周期稱為狀態(tài)時(shí)間 S，它是振蕩周期的 2 倍， P1 信號在每個(gè)狀態(tài)的前半周期有效，在每個(gè)狀態(tài)的后半周期 P2信號有效。 CPU 就是以兩相時(shí)鐘 P1 和 P2 為基本節(jié)拍協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分有效工作的。如圖 37是內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路。 基于 MCS51的兩片單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計(jì) 13 圖 37 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 LED的接入 圖 38 發(fā)光二極管的接入 溫度采集與顯示 DS18B20 溫度傳感器 DS18B20 內(nèi)部主要由 4部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存 器等。以下是 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，如圖 39。 基于 MCS51的兩片單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計(jì) 14 高速 緩存 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器與控制邏輯 溫度傳感器 高溫觸發(fā)器 TH 低溫觸發(fā)器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 生成器 64 位ROM和單總線接口 電源檢測 DQ V DD G N D V D 1 V D 2 圖 39 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 溫度傳感器與單片機(jī)的連接 DS18B20 與 51單片機(jī)的連接非常簡單，只須把 DS18B20 的數(shù)據(jù)線 DQ 與 51 單片機(jī)的一根并口線連接即可， 51 單片機(jī)通過這根并口就能實(shí)現(xiàn)對 DS18B20 的所有操作 ，DS18B20 的電源可采用外部電源供電，也可采用內(nèi)部寄生電源供電。當(dāng)外部電源供電時(shí)，VDD 接外部電源， GND 接地。當(dāng)采用內(nèi)部寄生電源供電時(shí)， VDD與 GN