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【正文】 introduced one kind based on the AT89C51 microputer Jane multimachine munication manner, using a custom serial munication protocols, MCU AT89C51machine munication method and skill. The system design and to solve the8 microcontroller in multi machine munication problems, in implementation, system realizes the munication between host and slave, as well as from the machine and slave machine munication. Keywords: Microputer Multi Computer Communication Serial Communication 1 目 錄 序 言 ........................................................1 一、緒 論 ....................................................2 （一）課題背景的和意義 ......................................2 （二）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ........................................2 （三）單片機間的多機通信技術(shù) ................................3 二、系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)原理 .........................................4 （一）系統(tǒng)設(shè)計原理 ..........................................4 ................................................4 ............................................4 （二）單片機 AT89C51 芯片簡介 ................................7 ................................................7 ................................................8 ..............................................9 ................................................9 三、系統(tǒng)硬件設(shè)計 ............................................10 （一）總硬件電路圖 .........................................10 ： .......................................10 （二）單元電路的設(shè)計 .......................................11 ...............................................11 ...............................................11 四、系統(tǒng)軟件設(shè)計 ............................................13 （一）軟件總程序設(shè)計 .......................................13 （二） 主機通信 子程序 .......................................14 （三）從機通信子程序 .......................................16 五、系統(tǒng)仿真設(shè)計 ............................................17 （一）軟件介紹 .............................................17 系統(tǒng)概述 ........................................17 的主界面介紹 ....................................17 （二）仿真系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試 .................................18 （三）結(jié)果分析 .............................................23 六、總 結(jié) ...................................................24 2 致 謝 .......................................................25 參 考 文 獻 .................................................26 附 錄 .......................................................27 1 序 言 隨著單片機和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機應(yīng)用也從獨立的單機向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，由計算機和單片機構(gòu)成的多級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已成為單片機技術(shù)發(fā)展的一個方向，二者的結(jié)合，充分發(fā)揮了單片機在實時數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理上的優(yōu)點，單片機在計算機網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和處理等都有廣泛的應(yīng)用，已滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，許多應(yīng)用都涉及到單片機多機通信，然而，單片機對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方式不同于通用計算機系統(tǒng)，尤其有的單片機只提供 8 位數(shù)據(jù)收發(fā)接口，在一定程度上阻礙了單片機在網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用。 這里使用的 AT89C51 單片機有一個全雙工串口， TXD 是它的發(fā)送端， RXD 是它的接收端。本論文主要研究以單片機為控制系統(tǒng)，設(shè)計一個可以進行多機之間的通信的仿真系統(tǒng)。本設(shè)計首先要求學生具有較好的電子電路的設(shè)計能力和分析解決問題的能力，同時還應(yīng)掌握具體的電子電路的設(shè)計方法，然后根據(jù)分析結(jié)果得出合理的實現(xiàn)方案；充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，豐富完善個人在理論研究、電子電路的設(shè)計方面的技能。 2 一、緒 論 （一） 課題背景 的和意義 目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制 ，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(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、攝象機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。 單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域隨著計算機技術(shù)的發(fā)展及工業(yè)自動化水平的提高 , 在許多場合采用單機控制已不能滿足現(xiàn)場要求 ,因而必須采用多機控制的形式 ,而多機控制主要通過多個單片機之間的串行通信實 現(xiàn)。串行通信作為單片機之間常用的通信方法之一 , 由于其通信編程靈活、硬件簡潔并遵循統(tǒng)一的標準 , 因此其在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用 [1]。 隨著單片機和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機應(yīng)用也從獨立的單機向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，由計算機和單片機構(gòu)成的多級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已成為單片機技術(shù)發(fā)展的一個方向，二者的結(jié)合，充分發(fā)揮了單片機在實時數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理上的優(yōu)點，單片機在計算機網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和處理等都有廣泛的應(yīng)用，已滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，許多應(yīng)用都涉及到單片機多機通信，然而，單片機對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方 式不同于通用計算機系統(tǒng)，尤其有的單片機只提供 8 位數(shù)據(jù)收發(fā)接口，在一定程度上阻礙了單片機在網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用。 （二） 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 單片微型計算機 (Single Chip Microputer)簡稱單片機 ,又稱 MCU(Micro Controller Unit),是將計算機的基本部分微型化 ,使之集成在一塊芯片上的微機 .片內(nèi)含有 CPU、 ROM、RAM、并行 I/O、串行 I/O、定時器 /計數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等。 隨著科技的發(fā)展，單片機已不是一個陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計算機技術(shù)發(fā)展史上的一個 重要里程碑，因為單片機的誕生標志著計算機正式形成了通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支。單片機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、機器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個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 [2]。 所涉及的市場占有率最高的是 MCS— 51 系列，因為世界上很多知名的 IC 生產(chǎn)廠家都生產(chǎn) 51 兼容的芯片。生產(chǎn) MCS— 51 系列單片機的廠家如美國 AMD 公司、 ATMEL 公司、INTEL公司、 WINBOND公司 、 PHILIPS公司、 ISSI 公司、 TEMIC 公司及南韓的 LG 公司、 3 日本 NEC、西門子公司等。到目前為止， MCS— 51單片機已有數(shù)百個品種，還在不斷推出功能更強的新產(chǎn)品。 現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(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)備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。 單片機的通信領(lǐng)域應(yīng)用首先從兩片單片機之間的通 信發(fā)展起來，后來有了主從式多機通信并得到了廣泛的應(yīng)用，又出現(xiàn)了以單片機作為下位機與以 PC機作為上位機的通信應(yīng)用，上位機用 VB 或 VC++等面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言編寫通信收發(fā)程序，也得到 廣泛的應(yīng)用 [3]。 （三） 單片機 間的多機通信技術(shù) 多機通信機制在單片機內(nèi)部的實現(xiàn)如下： 串行口控制寄存器 SCON 中的 SM2 為多機通信接口控制位。串行口以方式 2 或 3 接收時，若 SM2 為 1，則僅當接收到的第 9 位數(shù)據(jù) RB8 為 1時，數(shù)據(jù)才裝入 SBUF，置位 RI，請求 CPU 對數(shù)據(jù)進行處理；如果接收到的第 9 位數(shù)據(jù) RB8 為 0，則不產(chǎn)生中斷標志 RI，信息丟失， CPU 不做任何處理。當 SM2 為 0 時，則接收到一個數(shù)據(jù)后，不管第 9 位數(shù)據(jù) RB8 是 0 還是 1，都將數(shù)據(jù)裝入接收緩沖器 SBUF 并置位中斷標志 RI，請求 CPU處理 [4]。 多機通信過程如下： （ 1）所有從機的 SM2=1，處于只接收地址幀狀態(tài)，“聽號” 。 （ 2）主機發(fā)地址信息，并以第 9 位表示發(fā)送的是地址 。 （ 3）從機接收到地址幀后與本機地址比較 。 （ 4）被尋址從機 (機號相符 ) SM2=0，其余從機 SM2=1 不變 。 （ 5）主機發(fā)數(shù)據(jù)信息，對已被尋址的從機因 SM2=0，可以接收主機發(fā)來的信息 ,其余從機因 SM2=1 不理睬主機 。 （ 6）當主機與另外從機通信時，可另發(fā)地址幀。并且先前尋址的從機這次未被尋址時，SM2 置 1[5]。 本文主要介紹了一種基于 AT89C51 單片機簡的多機通信方式，采用自定義串行通信協(xié)議，實現(xiàn)單片機 AT89C51多機通信的方法和技巧。系統(tǒng)設(shè)計和解決了 8位單片機在多機通信方面的一些問題，在實現(xiàn)方面，系統(tǒng)實現(xiàn)了主機與從機間的通信，以及從機與從機間的通信。單片機的多機通信在未來工業(yè)控制，通信，家用電器等領(lǐng)域都將有很大的發(fā)展空間，單片機依靠其體積小，性價比 高，經(jīng)濟性上的優(yōu)勢一定會在未來的各個控制領(lǐng)域大展其優(yōu)勢。 4 二、系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)原理 （一）系統(tǒng)設(shè)計原理 對題目進行深入的分析和思考，可 將整個系統(tǒng)分為以下幾個部分： 主機電路、從機 電路、數(shù)字 顯示電路 等模塊組成 。 具體的 系統(tǒng)框圖 21如下圖 所示。 圖 21 系統(tǒng)框圖 這里簡單的說明系統(tǒng)中所使用的主要元器件，并對部分元器件進行了簡單的介紹。 表21 中列舉了主要使用元器件的名稱，并進行了簡單的說 明。在后邊又介紹了部分元器件的簡單原理和框圖說明。 主機單片機 晶振電路 復(fù)位電路 控制按鈕 控制顯示 數(shù)據(jù)顯示 從機單片機 晶振電路 復(fù)位電路 控制按鈕 數(shù)據(jù)顯示 從機單片機 晶振電路 復(fù)位電路 控制按鈕 數(shù)據(jù)顯示 主機電路 從機電路 從機電路 5 表 21 系統(tǒng)元件表 元件名稱 說明 AT89C51 主機 和 從機使用的的單片機 CAP 電容 CAPELEC 電解電容 CRYSTAL 晶體振蕩 器 7SEGBCDGRN 綠色數(shù)碼管 BUTTON 控制 按鈕 RES 電阻 （ 1）共陽極的 LED數(shù)碼管 LED 數(shù)碼管（ LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“ 8”字型的器件，引線已在內(nèi)部 連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。 LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于 3位“ +1”型。位數(shù)有半位， 1， 2，3， 4， 5， 6， 8， 10位等等，