【正文】 模式0 同步移位寄存器方 式 fosc/l20 1 模式l 10位異步接收發(fā)送 可變(由定時(shí)器控制)1 0 模式2 11位異步接收發(fā)送 fosc/32或fosc/641 l 模式3 11位異步接收發(fā)送 可變(由定時(shí)器控制)REN：允許接收控制位。只有當(dāng) REN=1 時(shí)，允許接收數(shù)據(jù)；若 REN=0 時(shí)，則禁止接收。該位相當(dāng)于串行接收的開關(guān)，由軟件置 1 或清零。 TB8：在模式 2 和模式 3 中，TB8 是發(fā)送數(shù)據(jù)的第 9 位，根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的需要由軟件置位或復(fù)位。它可作為奇偶校驗(yàn)位(單機(jī)通信)，也可在多機(jī)通信中作為發(fā)送地址幀或數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。多機(jī)通信時(shí)，一般約定：發(fā)送地址幀時(shí)，設(shè)置 TB8=1；發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，設(shè)置 TB8=0。在模式 0 或模式 1 中，該位未用。 RB8：在模式 2 或模式 3 中，RB8 為接收數(shù)據(jù)的第 9 位，它即可以是約定的奇偶校驗(yàn)位，也可以是約定的地址/數(shù)據(jù)標(biāo)志位，可根據(jù) RB8 被置位的情況對接收數(shù)據(jù)進(jìn)行某種判斷。例如多機(jī)通信時(shí)，若 RB8=1，說明收到的數(shù)據(jù)為地址幀；RB8=0，收到的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)幀。在模式 1 時(shí)，若 SM2=0(即不是多機(jī)通信的情況)，則 RB8 是已接收到的停止位。模式 0 中該位未用。 TI：發(fā)送中斷標(biāo)志，在一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束時(shí)由硬件置位。在模式 0 中，串行發(fā)送完 8 位數(shù)據(jù)時(shí)，或其它模式串行發(fā)送到停止位的開始時(shí)由硬件置位。TI=1 表示“發(fā)送緩沖器已空” ，通知 CPU 可以發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。TI 位可作為查詢，也可作為中斷申請標(biāo)志位，TI 不會自動復(fù)位，必須由軟件清零。RI：接收中斷標(biāo)志，在接收到一幀有效數(shù)據(jù)后由硬件置位。在模式 0 中，接收完8 位數(shù)據(jù)后，或其它方式中接收到停止位時(shí)由硬件置位。RI=1 表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，并已裝入接收緩沖器中，即表示“接收緩沖器以滿”通知 CPU 可取走數(shù)據(jù)。該位可作為查詢，也可作為中斷申請標(biāo)志位，同樣 RI 不會自動復(fù)位，必須由軟件清零，以準(zhǔn)備接收下一幀數(shù)據(jù)。（2）電源控制寄存器 PCONPCON 是為了在 CHMOS 的 MCS51 系列單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)電源控制而設(shè)置的，字節(jié)地址為87H，不可位尋址，PCON 的內(nèi)容如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0其中，PCON 的低 4 位是 CHMOS 器件的掉電方式控制位。 在 HMOS 的 MCS51 系列單片機(jī)中，PCON 寄存器中只有最高位 SMOD 與串行口的工作有關(guān)，其它位都是虛設(shè)的。SMOD 稱為波特率倍增位。在模式 l、模式 模式 3 時(shí)，若SM0D — — — GF1 GF0 PD IDL 第 23 頁 共 58 頁SMOD=1，則波特率提高一倍；若 SMOD=0，則波特率不加倍。復(fù)位時(shí)，PCON=00H。 波特率設(shè)計(jì)在串行通信中，收發(fā)雙方對發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)速率要有一定的約定，通過軟件對MCS51 系列單片機(jī)的串行口編程可設(shè)置 4 種工作模式。其中，模式 0 和模式 2 的波特率是固定的，而模式 l 和模式 3 的波特率是可變的，由定時(shí)器 Tl 或 T2 的溢出率決定。本系統(tǒng)采用的是模式 1。（1）模式 0 的波特率 在模式 0 時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)移位時(shí)鐘，發(fā)送或接收一位數(shù)據(jù)。所以，波特率固定為振蕩頻率的 1/12，且不受 SMOD 的影響。即 模式 0 的波特率 = (41)12oscf（2）模式 2 的波特率 模式 2 波特率的產(chǎn)生與模式 0 不同，模式 2 的波特率由系統(tǒng)的振蕩頻率 fosc 和PCON 的最高位 SMOD 確定，當(dāng) SMOD=0 時(shí)，波特率為 fosc／64；若 SMOD=1，則波特率fosc／32，即 模式 2 的波特率 = (42)642SMOD?oscf（3）模式 1 和模式 3 的波特率 模式 l 和模式 3 的移位時(shí)鐘脈沖由定時(shí)器 Tl 的溢出率決定，故波特率由定時(shí)器 Tl的溢出率與 SMOD 值來共同決定，即模式 l 和模式 3 的波特率 = 的溢出率 (43)32SMOD?1T當(dāng) Tl 做波特率發(fā)生器使用時(shí)，最典型的用法是使 Tl 工作在模式 2(初值自動加載)，定時(shí)方式，若計(jì)數(shù)初值為 X，則每過“256X”個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)器 Tl 就會產(chǎn)生一次溢出。為了避免因溢出而引起中斷，此時(shí)應(yīng)禁止中斷。這時(shí)，溢出周期為： T = (44))256(1fosc? 溢出率為溢出周期的倒數(shù)，所以 波特率 = (45)321(56)SMODoscfX??此時(shí)，定時(shí)器 Tl 工作在模式 2 時(shí)的初值為 第 24 頁 共 58 頁 (46)2561384oscfXSMOD????（ ）波 特 率5 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) 可以看出，整個(gè)程序的流程和協(xié)議設(shè)計(jì)密切相關(guān)。對于從機(jī)而言，它的工作與主機(jī)密切相關(guān)，它是完全被動的，根據(jù)主機(jī)的指令執(zhí)行相應(yīng)的操作。從機(jī)何時(shí)去收集設(shè)備的狀態(tài)信息也取決于主機(jī)，當(dāng)從機(jī)收到主機(jī)發(fā)送讀設(shè)備狀態(tài)信息指令時(shí)，才開始收集信息并發(fā)送相應(yīng)的指令進(jìn)行上報(bào)。這里存在一個(gè)問題，如果節(jié)點(diǎn)處的設(shè)備狀態(tài)發(fā)生變化，它并不會主動通知從機(jī)，主控機(jī)也無法及時(shí)獲知并做出處理，所以需根據(jù)具體的應(yīng)用設(shè)置主機(jī)輪詢的定時(shí)時(shí)間。 通信協(xié)議設(shè)計(jì) 對于任何涉及通信或者數(shù)據(jù)交換（本質(zhì)上也是數(shù)據(jù)通信）的系統(tǒng)，通信協(xié)議的設(shè)計(jì)都是軟件設(shè)計(jì)的前提和關(guān)鍵。整個(gè)系統(tǒng)軟件分為主控機(jī)（單片機(jī)）端和從機(jī)（單片機(jī)）端兩部分。對于協(xié)議設(shè)計(jì)而言，最重要的就是數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。除了數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的定義外，整個(gè)系統(tǒng)的通信還需要遵守下面的規(guī)則： （1）主控機(jī)主導(dǎo)整個(gè)通信過程。由主控機(jī)定時(shí)輪詢各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的從機(jī)，并要求這些從機(jī)提交其相對應(yīng)設(shè)備的狀態(tài)信息。 （2）主控機(jī)在發(fā)送完準(zhǔn)備好命令后，進(jìn)入接收狀態(tài)，同時(shí)開啟超時(shí)控制。如果接收到錯誤的信息則繼續(xù)等待，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未能接收到從機(jī)的返回響應(yīng)幀，則認(rèn)為從機(jī)不在位，取消這次查詢。 （3）主控機(jī)接收到從機(jī)的返回命令幀后，發(fā)送“等待接收”指令，進(jìn)入接收狀態(tài)，同時(shí)開啟超時(shí)控制。如果接收到錯誤的信息則繼續(xù)等待；如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)未能接收到從機(jī)的返回信息，則超時(shí)計(jì)數(shù)加 1，并且主控機(jī)將重新發(fā)送“等待接收”指令；如果超過 3 次，則返回錯誤信息，取消這次查詢。 （4）從機(jī)復(fù)位后，將等待主控機(jī)發(fā)送指令，并根據(jù)具體的指令內(nèi)容做出應(yīng)答。如果接收到的命令幀有錯誤，則會直接丟棄改幀，不做任何處理。 第 25 頁 共 58 頁 本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的定義如表所示。數(shù)據(jù)幀的內(nèi)容包括起始字節(jié)、地址字節(jié)、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)字節(jié)、校驗(yàn)和。表 51 單片機(jī) RS485 總線的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)起始字節(jié) 地址字節(jié) 數(shù)據(jù)類型字節(jié) 數(shù)據(jù)字節(jié) 校驗(yàn)和字節(jié)1 字節(jié) 1 字節(jié) 1 字節(jié) 2 字節(jié) 1 字節(jié) 起始字節(jié)定義為“0Xaa” 。地址字節(jié)實(shí)際上存放的是從機(jī)對應(yīng)的設(shè)備號，此設(shè)備號在一開始就由撥碼開關(guān)組（）予以設(shè)置。在工作時(shí)，每一個(gè)設(shè)備都按規(guī)定設(shè)置好，一般不會改動，改動時(shí)重新設(shè)置開關(guān)即可得到，但要注意設(shè)置時(shí)應(yīng)該避免地址重復(fù)。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)幀主要有幾種，這由數(shù)據(jù)類型字節(jié)決定，它們分別是：主機(jī)詢問從機(jī)是否在位的(ACTIVE)指令，從機(jī)應(yīng)答在位的(READY)指令和從機(jī)發(fā)送設(shè)備狀態(tài)信息的指令。從機(jī)發(fā)送設(shè)備狀態(tài)信息指令幀實(shí)際上是真正的數(shù)據(jù)幀，該幀中的數(shù)據(jù)字節(jié)存放的是設(shè)備的狀態(tài)信息。 數(shù)據(jù)校驗(yàn)方法奇偶校驗(yàn)原理：通過計(jì)算數(shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)來判斷數(shù)據(jù)的正確性。在被校驗(yàn)的數(shù)據(jù)后加一位校驗(yàn)位或校驗(yàn)字符用作校驗(yàn)碼實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)。校驗(yàn)位的生成方法：（1）奇校驗(yàn)：確保整個(gè)被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)是奇數(shù)個(gè)，即載荷數(shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)是奇數(shù)個(gè)時(shí)校驗(yàn)位填“0”，否則填“1”。（2）偶校驗(yàn)：確保整個(gè)被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)是偶數(shù)個(gè)，即載荷數(shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)是奇數(shù)個(gè)時(shí)校驗(yàn)位填“1”，否則填“0”。 使用奇偶校驗(yàn)碼校驗(yàn)的特點(diǎn)：校驗(yàn)處理過程簡單，但如果數(shù)據(jù)中發(fā)生多位數(shù)據(jù)錯誤就可能檢測不出來，更檢測不到錯誤發(fā)生在哪一位；主要應(yīng)用于低速數(shù)字通信系統(tǒng)中，一般異步傳輸模式選用偶校驗(yàn)，同步傳輸模式選用奇校驗(yàn)。本系統(tǒng)采用的是通用的“校驗(yàn)和”檢驗(yàn)方法來進(jìn)行幀的校驗(yàn)。它是在數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中，用于校驗(yàn)?zāi)康牡囊唤M數(shù)據(jù)項(xiàng)的累加和。這些數(shù)據(jù)項(xiàng)可以是數(shù)字或在計(jì)算檢驗(yàn)的過程中看作數(shù)字的其它字符串。實(shí)現(xiàn)方法是將所發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)全部進(jìn)行累加，然后發(fā)送端將待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和計(jì)算，將校驗(yàn)和的值放在數(shù)據(jù)后一起發(fā)送出去，接收端在收到一幀數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)字節(jié)進(jìn)行累加，將累加后的結(jié)果與發(fā)送方發(fā)送過來的校驗(yàn)和進(jìn)行比較，如果相當(dāng)則接收正確，否則表示數(shù)據(jù)有誤，此幀當(dāng)做丟棄處理。 從機(jī)系統(tǒng)控制設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 58 頁從機(jī)端軟件包括數(shù)據(jù)采集和 RS485 總線通信程序，其中數(shù)據(jù)采集部分可以設(shè)計(jì)成一個(gè)函數(shù)，在主程序中調(diào)用即可?？偟牧鞒淌牵合冗M(jìn)行各參數(shù)的設(shè)置（溫度、LED、當(dāng)前狀態(tài)等）和函數(shù)的相關(guān)的定義。在主函數(shù)中，先進(jìn)行初始化相關(guān)的參數(shù)（串口、當(dāng)前狀態(tài)） ，讀取本機(jī)地址，然后等待，在等待過程中一直更新并顯示當(dāng)前狀態(tài)。從機(jī)接收到主機(jī)發(fā)過來的地址幀，首先判斷是不是它的地址指令，如果是，則從機(jī)再發(fā)送響應(yīng)幀的命令給主機(jī)，并在主機(jī)的顯示屏上顯示。如果不是該從機(jī)的地址或是出現(xiàn)故障，將不發(fā)送；若是該從機(jī)的地址，但是出現(xiàn)故障，則主機(jī)顯示屏上顯示出現(xiàn)故障。從機(jī)所控制的主程序流程圖如圖 所示。 第 27 頁 共 58 頁圖 從機(jī)所控制的主程序流程圖 從機(jī)串口通信協(xié)議設(shè)計(jì)從機(jī)方面的通信協(xié)議是：首先是關(guān)閉中斷（EA=0） ，判斷當(dāng)前狀態(tài)是否為接收狀態(tài)（RI=1）,如果是，則將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖，開始計(jì)數(shù)所收到的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；如果不是，則直接清除接收到的信息（RI=0） ，并且打開中斷（EA=1） 。然后判斷所接收到的數(shù)據(jù)幀是否為命令幀，即第一個(gè)字節(jié)是否為 0XAA；接著就是判斷所接收到的數(shù)據(jù)幀的字節(jié)是否符合要求，即字節(jié)數(shù)是否大于 5 字節(jié)；接著就是對所接收到的信息按字節(jié)，一個(gè)一個(gè)進(jìn)行判斷，首先判斷是否為本機(jī)地址和校驗(yàn)和是否正確，如果正確，則接著判斷主機(jī)是向哪種類型數(shù)據(jù)發(fā)出要求發(fā)送數(shù)據(jù)的命令，然后做出相應(yīng)的響應(yīng)，檢驗(yàn)完一幀數(shù)據(jù)后直接清接收(RI=0)，并打開中斷來等待下一次的命令。具體的通信協(xié)議流程圖如下圖 所示。 第 28 頁 共 58 頁中斷入口地址關(guān)中斷 清屏是否為接收狀態(tài)？接收數(shù)據(jù)送緩沖，計(jì)數(shù)值加 1是否為本機(jī)地址？禁止接收接收數(shù)據(jù)清零接收到的數(shù)據(jù)幀是否大于 5 字節(jié)？計(jì)數(shù)清零，檢查結(jié)果清零本機(jī)地址和校驗(yàn)和是否正確控制 LED 燈亮判斷數(shù)據(jù)類型，并返回相應(yīng)值 清接收，開中斷NYNYNY 圖 從機(jī)控制的串口通信協(xié)議流程圖主要的程序代碼如下：void Interrupt_serial() interrupt 4 //using 1{ EA = 0。//關(guān)中斷 if(RI) { Recv_data[Recv_count]=SBUF。 Recv_count++。 if(Recv_data[0]!=0xaa)Recv_count=0。 RI=0。 if(Recv_count5) { Recv_count=0。 Check_Reslut = 0。for(Chck_lp=1 。 Chck_lp5 。 Chck_lp++)Check_Reslut+=Recv_data[Chck_lp]。 //和校驗(yàn)if((Recv_data[1]==DEV_Addr)amp。amp。(Check_Reslut==Recv_data[5])) //為本機(jī)地址和校驗(yàn)和正確 { LED8 = !LED8。 switch(Recv_data[2]) {case ACTIVE: Send_Bus_Data(READY,0x3333)。break。//返回存在信號給主機(jī) case TEPMRT: Send_Bus_Data(TEPMRT,Tempature)。break。//返回溫度值case CONTRL_LED: P2 = (P2amp。0x80) |(~(Recv_data[3]))。 break。//控制 LED 燈 default:break。 第 29 頁 共 58 頁 } } } } 溫度采集程序設(shè)計(jì)這部分主要的功能是：通過數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 數(shù)據(jù)接口（DQ）進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。具體的工作流程是：首先是讓 DS18B20 復(fù)位，然后是寫入跳過 ROM 命令（0XCC） ，然后是寫入轉(zhuǎn)換指令（0X44）