【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 發(fā)送 A端 B端 圖 全雙工制式 9 數(shù)據(jù)的基本流程為：發(fā)送時(shí)， CPU將數(shù)據(jù)裝入發(fā)送緩沖器 SBUF，在發(fā)送控制器的作用下降數(shù)據(jù)一位一位地通過(guò) TXD 發(fā)送出去；接收時(shí)，傳來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)RXD 在接收控制器的作用下，一位一位地移入移位寄存器，收到一個(gè)完整的字節(jié)后，將該字節(jié)裝入接收緩沖器 SBUF，再由 CPU讀取走。 注意的是：其中發(fā)送緩沖器只能寫(xiě)入，不能讀出；接收緩沖器只能讀出，不能寫(xiě)入，并且兩個(gè)緩沖器共用一個(gè)地址 99H。 1 . 2 . 4 單片機(jī)串口工作寄存器 MCS51 單片機(jī)的串口有四種工作方式，其工作方式和波特率都可通過(guò)該特殊功能寄存器進(jìn)行設(shè)置 SCON、 PCON。 串行控制寄存器 SCON 用于設(shè)置串行口的工作方式、監(jiān)視串行口的工作狀態(tài)、控制發(fā)送與接收的狀態(tài)等。它是一個(gè)既可以字節(jié)尋址又可以位尋址的 8位特殊功能寄存器。 ( 1 ) 圖中的 SM0、 SM1 的各類(lèi)組合方式即可反映出工作寄存器的工作方式： SM0 SM1 工作方式 控制狀態(tài)及功能 0 0 0 8位同步移位寄 存器輸入 /輸出，波特率固定為 fosc/12 圖 串行口控制寄存器 SCON RI TI RB8 TB8 REN SM2 SM1 SM0 SCON 98H 99H 9AH 9BH 9CH 9DH 9EH 9FH 位地址 0：雙機(jī) 1：多機(jī) 多機(jī)通信 0：禁止 1：允許 接收控制 發(fā)送數(shù)據(jù)第 9位 接收數(shù)據(jù)第 9位 發(fā)送中斷標(biāo)志 接收中斷標(biāo)志 10 0 1 1 10位異步收發(fā)，波特率可變 (T1溢出率 /n， n=32或 16) 1 0 2 11位異步收發(fā)，波特率固定為 f0sc/n， n=64 或 32) 1 1 3 11位異步收發(fā)，波特率可變 (T1 溢出率 /n， n=32 或 16) 其中 10 位、 11 位是指異步通信中的數(shù)據(jù)幀格式： 10 位 =1 位起始位 + 8 位數(shù)據(jù)位 + 1 位停止位 11 位 =1 位起始位 + 8 位數(shù)據(jù)位 + 1 位可編譯位 + 1 位停止位 其中 1 位可編譯位是比較重要的檢錯(cuò)標(biāo)志，將在后面的設(shè)計(jì) 中做詳細(xì)的介紹，并且為了使設(shè)計(jì)能顯得獨(dú)立靈活，能夠按照設(shè)計(jì)者的意愿設(shè)置相應(yīng)的波特率等重要參數(shù)，工作方式 3 完美的提供了解決方法。所以本設(shè)計(jì)采用工作方式 3。 （ 2） REN 允許接收控制位 : REN = 1 允許接收 REN = 0 禁止接收 （ 3） TB8 位 TB8 為方式 2 和方式 3 中要發(fā)送的第 9 位數(shù)據(jù)。該位由軟件置位或復(fù)位。在方式2 和方式 3 時(shí)， TB8 是發(fā)送的第 9 位數(shù)據(jù)。在多機(jī)通信中，以 TB8 位的狀態(tài)表示主機(jī)發(fā)送的是地址還是數(shù)據(jù)： TB8=1 表示地址， TB8=0 表示數(shù)據(jù)。 TB8 還可用作奇偶校驗(yàn)位。 （ 4） RB8 位 RB8 與 TB8 位為對(duì)應(yīng)的在方式 2 和方式 3 中接收的第 9 位數(shù)據(jù)，同時(shí)也可作為重要的奇偶效驗(yàn)位，在方式 1 中，若 SM2=0，則 RB8 是接收到的停止位。在方式 0 中，該位未用。 （ 5） TI 發(fā)送中斷標(biāo)志位與 RI接收中斷標(biāo)志位 TI： 8 位數(shù)據(jù)發(fā)送完，開(kāi)始發(fā)送停止位時(shí)，由硬件置 1，向 CPU申請(qǐng)中斷。 RI： 8 位數(shù)據(jù)接收完，開(kāi)始接收停止位，由硬件置 1。 兩者在 CPU響應(yīng)中斷后都不能自動(dòng)清 0，必須軟件清 0，這在編寫(xiě)軟件中是 11 很重要的，如不注意會(huì)使 CPU 一直處于中斷后的響應(yīng)狀態(tài)，不能接收以后的指令。 （ 7） SM2 多機(jī)通信控制 位 本設(shè)計(jì)需實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信，需經(jīng)常由軟件來(lái)置 1 或 0，來(lái)控制多機(jī)通信的各個(gè)流程環(huán)節(jié)。具體區(qū)別為： SM2 RB8（接收可編譯位） 控制狀態(tài) 0 0 均可申請(qǐng)中斷 1 1 0 可申請(qǐng)中斷 1 不可申請(qǐng)中斷 串口做為 MCS51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)串口通信的一重要結(jié)構(gòu)，對(duì)于后續(xù)的通信方式的設(shè)置有著重要的指導(dǎo)及影響，本設(shè)計(jì)采用的工作方式 3將經(jīng)常運(yùn)用到各位的設(shè)置。 1 . 2 . 5 單片機(jī)串口通信波特率設(shè)置 根據(jù)定時(shí)器工作方式寄存器 TMOD 的 M M0 工作模式控制位可得出，在M1 ： M0 = 1 ： 1 時(shí)，可將定時(shí)器 T1 用作波特率發(fā)生器。本設(shè)計(jì)采用了 T1方式 2 定時(shí)產(chǎn)生波特率。 本設(shè)計(jì)采用的是 12MHz 晶振，并且將波特率設(shè)置在 1200bps，從而可計(jì)算出 T1 初值 =2812106/120012（ 32/20） =E6H 這樣算出來(lái)的波特率值為 1202 bps 誤差 僅 % ， 不影響設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)效果。 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 2 . 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及通信協(xié)議 1 . 本設(shè)計(jì)的全局結(jié)構(gòu)為： 12 圖 多機(jī)之間連接圖 圖 系統(tǒng)工作全局 結(jié)構(gòu)圖 整個(gè)系統(tǒng)以 MCS51 單片機(jī)為核心，數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)部采用用 SBUF 的數(shù)據(jù)端口將個(gè)單片機(jī)連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互，同時(shí)采用了重要的反饋機(jī)制，防止數(shù)據(jù)的掃描 4 4矩陣鍵盤(pán)得出相應(yīng)鍵值 MCS51單片機(jī)處理鍵值 數(shù)碼管顯示 包括從機(jī)地址、命令狀態(tài)值、數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)發(fā)送 顯示數(shù)據(jù) 所有從機(jī)收到數(shù)據(jù)，各自比對(duì)數(shù)據(jù)并發(fā)回反饋 發(fā)送至從機(jī) 比對(duì)完成發(fā)回反饋 從機(jī)處理指令 發(fā)送準(zhǔn)備反饋 接收準(zhǔn)備反饋 從機(jī)做出反應(yīng) 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示 接收數(shù)據(jù) 掃描 4 4矩陣鍵盤(pán)得出相應(yīng)鍵值 發(fā)送數(shù)據(jù) 取發(fā)送數(shù)據(jù) （待發(fā)送、已收到）數(shù)據(jù) 送回從機(jī) 13 錯(cuò)傳及漏傳，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性；在表現(xiàn)方面上采用了數(shù)碼管隨時(shí)反映出數(shù)據(jù)的傳輸狀態(tài)，使用的時(shí)候能更加直觀的看到設(shè)計(jì)效果。 數(shù)據(jù)流狀態(tài)為： 圖 主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)至從機(jī) 圖 從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)至主機(jī) 此結(jié)構(gòu)方式采用目前常用的主從分布式多機(jī)通 信，主機(jī)可以在任意時(shí)刻指定一個(gè)從機(jī)與其進(jìn)行對(duì)話，傳遞數(shù)據(jù)，從機(jī)之間可以通過(guò)主機(jī)來(lái)進(jìn)行間接的數(shù)據(jù)交互。 其主要通信過(guò)程就可表示為： （ 1） 首先對(duì)從機(jī)進(jìn)行編號(hào)，本設(shè)計(jì)采用一個(gè)主機(jī)兩個(gè)從機(jī)的結(jié)構(gòu)，編號(hào)為 00H、 01H，并設(shè)置從機(jī)的 SM2 位 1，只允許接收地址幀。 （ 2） 主機(jī)在發(fā)送 1 幀地址信息時(shí)，將其中的 TB8 位置 1，作為地址幀的標(biāo)志。 （ 3） 所以的從機(jī)此時(shí)都能接收到地址信息，并且各自將信息比對(duì)，地址不符，則保持 SM2 不變；地址相同，則置 SM2 為 0，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)幀。 （ 4） 主機(jī)此時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息只有地址相同的從機(jī)才能對(duì)應(yīng)接收了，主機(jī)動(dòng)態(tài)掃描鍵盤(pán) 主機(jī)動(dòng)態(tài)顯示 主機(jī)確認(rèn)發(fā)送 從機(jī)接收 SBUF 從機(jī)動(dòng)態(tài)顯示 從機(jī)接收命令 從機(jī)動(dòng)態(tài)掃描 從機(jī)動(dòng)態(tài)顯示 從機(jī)確認(rèn)發(fā)送 主機(jī)接收 主機(jī)顯示 14 這樣也就實(shí)現(xiàn) 了一對(duì)一的數(shù)據(jù)傳遞，其他的從機(jī)就處在等待狀態(tài)。 2 . 通信協(xié)議設(shè)計(jì) （ 1）設(shè)置從機(jī)地址為 00H、 01H，并置 TB8 為 1。 （ 2）設(shè)置從機(jī)的狀態(tài)字： ERR=1：表示從機(jī)收到非法命令 TRDY=1：表示從機(jī)發(fā)送準(zhǔn)備就緒 RRDY=1：表示從機(jī)接收準(zhǔn)備就緒 00H：表示從機(jī)接收正確 FFH：表示從機(jī)接收出錯(cuò) （ 3）對(duì)從機(jī)的命令字 00H：要求從機(jī)接收主機(jī)數(shù)據(jù) 01H：要求從機(jī)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù) FFH：要求從機(jī)復(fù)位 （ 4） 設(shè)置通信波特率為 1200bps。 （ 5） 本機(jī)為實(shí)現(xiàn)人性化的發(fā)送程序，設(shè)置 了發(fā)送格式，以便于用戶與單片機(jī)之間能夠顯示較好的融合。 （ 12）從機(jī)地址 （ 34）命令分類(lèi) （ 48）數(shù)據(jù)內(nèi)容 （ 7）本設(shè)計(jì)還在主系統(tǒng)中加入了動(dòng)態(tài)掃描顯示的功能，目的在于能直觀的顯示出設(shè)計(jì)的最終效果。 15 2 . 2 系統(tǒng)主要器件介紹 2 . 2 . 1 89SC52RC 單片機(jī) 圖 2 . 2 . 1 89SC52RC 引腳圖 AT89S52 具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳， 8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口 ，5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 ? 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) ? 8k 可反復(fù)擦寫(xiě) (1000 次） ISP Flash ROM ? 32 個(gè)雙向 I/O 口 ? ? 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ? 時(shí)鐘頻率 033MHz ? 全雙工 UART 串行中斷口線 ? 256x8bit 內(nèi)部 RAM ? 2個(gè)外部中斷源 ? 低功耗空閑和 省電模式 ? 中斷喚醒省電模式 ? 3 級(jí)加密位 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口。