【導(dǎo)讀】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)。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。機(jī)通信用按鍵控制，模擬實(shí)際應(yīng)用中的觸發(fā)信號(hào)輸入。對于1號(hào)單片機(jī)，還可通。過液晶實(shí)時(shí)顯示工作狀態(tài)，初始為主機(jī)。在不需置其他單片機(jī)為主機(jī)的情形下，啟動(dòng)，通信結(jié)束即恢復(fù)之前的從機(jī)狀態(tài)。通信過程中，主機(jī)先發(fā)送尋址的從機(jī)號(hào)，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)無誤后會(huì)使LED指示燈亮起。本文研究了可切換雙向接口的實(shí)現(xiàn)方法。本研究已經(jīng)仿真通過，真實(shí)可行。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。本研究通過硬件電路解決了通信過。程中多單片機(jī)爭用主機(jī)權(quán)的問題。Keywords：：SCM；Multi-machinemunication；Equalrights；AT89S52

　　

【正文】 單片機(jī)多機(jī)通信實(shí)現(xiàn) 26 圖 4－ 14 74HC148優(yōu)先編碼器的引腳圖 由圖可見， 74HC148 有 16個(gè)引腳 0～ 7為輸入， EI 為使能端， A2 A1 A0 為輸出端， 8腳接地， 16 腳接電源。其真值表如下： 表 4－ 3 74HC148的真值表 表中 H 表示高電平， L 表示低電平， X 表示無關(guān)， EI 為使能端，可見當(dāng) EI為低電平時(shí)，優(yōu)先編碼器正常工作。輸入八個(gè)端均是低電平有效，對地平編碼，輸出為對應(yīng)的反碼。正常工作時(shí)，應(yīng)使 GS=0， EO=1。從表可以看出， 7的優(yōu)先級最高， 0 的優(yōu)先級最低，即由 7到 0優(yōu)先級遞減。本設(shè)計(jì)用了此優(yōu)先編碼器 1， 2，4端輸入分別對應(yīng) 3HS、 2HS、 1HS，對應(yīng)的輸出 A2A1A0 分別為 1 10 011，均只有一位為低電平，分別可接至各塊單片機(jī)的主機(jī)設(shè)置端。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 2021） 27 74HC20 四輸入與非門介紹 74HC20 的引腳圖如下： 圖 4－ 15 74HC20的引腳圖 74HC20 共 14 個(gè)引腳， 7腳接地， 14腳接電源，一塊芯片包括兩個(gè)四輸入與非門，其外還有兩個(gè)空腳。 圖 4－ 16 74HC20的功能圖 每個(gè)四輸入與非門又又由一些門電路組成，具體組成如下： 圖 4－ 17 74HC20的單個(gè)與非門的邏輯圖 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。 電源電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)主要供電為 5V 直流電，為了獲得 5V 的直流電壓和足夠大的電流，并能提供兩種接口，交流與直流輸入都能通用，將電源電路設(shè)計(jì)成如下形式。 Tr1D5D2D3D4IN1OUT32GNDU4 MC7805C5C6C41000uFD61N4001C710uF~220V~15V+5V12J3P1BNCGNDD8D7D9D1012J4IN~15V1~15V2D111N4001 圖 4－ 18 電源電路原理圖 交流輸入用 15V 的變壓器，將變壓器通過接口插到板子上。直流輸入與交流輸入類似，都要經(jīng)過整流橋，確保電解電容 C4 不會(huì)反接，穩(wěn)壓電路公用，用MC7805 實(shí)現(xiàn) 5V直流穩(wěn)壓，最大可輸出 1A 的電流，足以為整個(gè)系統(tǒng)供電。 C5與 C6 用于防止穩(wěn)壓塊產(chǎn)生自激振蕩。 C4 用于濾波，使輸入紋波很小，輸出端接鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 2021） 29 電容 C7，用于防止輸出電壓突變。 5 軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)軟件部分包括通信模塊、鍵盤模塊、液晶顯示模塊、中斷服務(wù)和 LED顯示等。 3 塊單片機(jī)的程序均用 C 語言編寫，采用 Keil C51 uVesion3 作為調(diào)試工具。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，仿真無誤。 1 號(hào)單片機(jī)的框圖如下： 圖 5－ 1 1號(hào)單片機(jī)的系統(tǒng)框圖 鍵盤模塊包括矩陣鍵盤按鍵掃描、獲取鍵值與按鍵處理。按鍵處理是根據(jù)鍵值進(jìn)行散轉(zhuǎn)，又有多個(gè)函數(shù)用來實(shí)現(xiàn)不同的功能。通信子程序包括主機(jī)模式通信與從機(jī)模式通信。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。其外還有 LCD 顯示模塊，該顯示模塊又包括多個(gè)液晶顯示函數(shù)，有的是通用的函數(shù)，有的用于特殊的用途。 2 號(hào)單片機(jī)與 3 號(hào)單片機(jī)系統(tǒng)框圖如下： 圖 5－ 2 2號(hào)與 3號(hào)單片機(jī)的系統(tǒng)框圖 2 號(hào)單片機(jī)電路與 3 號(hào)單片機(jī)電路基本一致，與 1 號(hào)單片機(jī)也很相似，只是鍵盤與顯示不同。 2 號(hào)與 3 號(hào)單片機(jī)采用獨(dú)立的按鍵，利用了單片機(jī)的外中斷與定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)功能的切換，并能及時(shí)響應(yīng)。 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)說明書 （ 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。 1 號(hào)單片機(jī)的鍵盤程序包括：按鍵掃描、獲取鍵值與按鍵處理幾部分。按鍵處理又包括實(shí)現(xiàn)各種功能的函數(shù)。由鍵盤程序負(fù)責(zé)調(diào)度。鍵盤控制流程如下： 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；若無按鍵，則返回 0。 獲取鍵值函數(shù)為 Switch 結(jié)構(gòu)的散轉(zhuǎn)程序，根據(jù)按鍵的行與列得到按鍵的鍵值，這里預(yù)先定義按鍵的鍵值為字符‘ 0’～‘ 9’、‘ E’和‘ C’。以字符形式表示鍵值利于液晶直接顯示。 按鍵處理為多分支結(jié)構(gòu)，每個(gè)分支完成一種功能。具體流程如下： 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 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)說明書 （ 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。初始化步驟如下： 圖 5－ 10 系統(tǒng)初始化步驟 對于 1 號(hào)單片機(jī)，還有液晶屏初始化這一步。 1 號(hào)單片機(jī)的主程序執(zhí)行順序： 圖 5－ 11 1號(hào)單片機(jī)主程序 定時(shí)器初始化使定時(shí)器一工作在方式二，波特率設(shè)置為 9600b/s，并開中斷。串口初始化使串口工作在方式三， 9 位數(shù)據(jù)位。發(fā)送與接收數(shù)據(jù)區(qū)的開始地址被已經(jīng)被指定，用指針常量表示。發(fā)送數(shù)據(jù)初始化在發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)存放待發(fā)送的數(shù)據(jù)串 ，以空字符作為結(jié)束符。全局變量初始化只需根據(jù)需要設(shè)置即可。 液晶顯示程序只許根據(jù)需要調(diào)用液晶模塊內(nèi)的函數(shù)即可，顯示以字符形式輸出。輸出字符的 ASCII 碼，液晶顯示對應(yīng)的字符。用指向 code 區(qū)的指針訪問待顯示的字符數(shù)據(jù)串來顯示。 6 結(jié)論 本論文解決了多單片機(jī)平等權(quán)限的串行通信問題，通信速度較快并具有一定的檢錯(cuò)能力。但檢錯(cuò)機(jī)制不夠精確，難以保證很高的正確率，還需進(jìn)一步完善。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。為了解決通信過程中，爭用主機(jī)權(quán)問題，采用優(yōu)先編碼器為核心的主機(jī)權(quán)分配電路，該電路工作可靠 問題穩(wěn)定。 單片機(jī)多機(jī)通信實(shí)現(xiàn) 36 參考文獻(xiàn) [1] 呂漢興 ,祁志勇 .MCS— 51系列單片機(jī)多機(jī)通信的實(shí)現(xiàn) [J].儀表技術(shù) , [2] 費(fèi)強(qiáng) ,徐高曉 .MCS— 51 系列單片機(jī)多機(jī)通信功能擴(kuò)充 [J].基礎(chǔ)自動(dòng)化 , [3] 葉佩 .MCS_51單片機(jī)的多機(jī)通信方式研究 [J].計(jì)算技術(shù)與信息發(fā)展 ,. 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[17] 王慶利 ,劉奎 ,袁建敏 .單片機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)教程 [M].北京：北京郵電大學(xué)出版社 .2021 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 2021） 37 致謝 感謝張春永老師長期以來的熱情幫助。張老師為我提供了很好的設(shè)計(jì)思路，對我的設(shè)計(jì)起了很大的促進(jìn)作用。同時(shí)也很感謝學(xué)校開放機(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。此外，也感謝同學(xué)的熱情幫助！ 設(shè)計(jì)初期，我在張春永老師的指導(dǎo)下，收集相關(guān)的設(shè)計(jì)資料。完成實(shí)習(xí)后，對所收集的相關(guān)資料進(jìn)行加工整理，初步討論擬定的設(shè)計(jì)方案。將擬定的方案轉(zhuǎn)化為實(shí)際成果，即繪制好該方案的圖紙，并參考各方面的資料，不斷的修正完善設(shè)計(jì)方案。最后，完成該方案的是設(shè)計(jì)說明書。 最后，特別感謝我的父母和家人，是他們多年來無私的奉獻(xiàn)、鼓勵(lì)和支持才能助我順利完成學(xué)業(yè)，謝謝他們！ 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 2021） 38 附錄 1： 1 號(hào)單片機(jī)電路原理圖 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 2021） 39 附錄 2： 2 號(hào)單片機(jī)電路原理圖 單片機(jī)多機(jī)通信實(shí)現(xiàn) 40 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 2021） 41 附錄 3： 3 號(hào)單片機(jī)電路原理圖 單片機(jī)多機(jī)通信實(shí)現(xiàn) 42 附錄 4：仿真電路圖 附錄 5：源程序：//1 號(hào)單片機(jī)主程序 include define ID 1 //本機(jī)號(hào) ID uchar data Scount,Rcount。 //發(fā)送 與 接收數(shù)據(jù)長度，字節(jié)數(shù) uchar data Command。 //控制命令 00H 或 01H uchar data Hostt。 //接收到的主機(jī)號(hào) uchar data Slave。 //從機(jī)號(hào) Slave uchar data Keyval。 //功能鍵的鍵值 uchar data HScount,HRcount。//主機(jī)發(fā)送與接收計(jì)數(shù) uchar data SScount,SRcount。//從機(jī)發(fā)送與接收計(jì)數(shù) sbit LED1 = P3^5。 //綠色指示燈 sbit LED2 = P3^7。 //紅色指示燈 sbit HSflag = P3^6。 //主機(jī)與從機(jī)標(biāo)志 1 sbit SET = P2^4。 //主機(jī)與從機(jī)標(biāo)志 2 sbit HS = P2^2。 //主機(jī)與從機(jī)標(biāo)志 3 sbit NEI = P2^3。 //優(yōu)先編碼器的使能端 uchar data * const SendAddr = 0x60。 //發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)首址 uchar data * const RecAddr = 0x80。 //接收數(shù)據(jù)區(qū)首址 sbit ACC0 = ACC^0。 sbit ACC1 = ACC^1。 sbit ACC7 = ACC^7。 sbit F1 = PSW^1。 uchar data * const du = 0xa0。 //測試用 /**************液晶顯示數(shù)據(jù) *********************************/ uchar code disp_key11[] = The key is 。 //顯示按鍵 ——功能 11B uchar code disp_keye[] = First key error!。 //顯示按鍵錯(cuò)誤 第一行 16B uchar code disp_keye2[]= Please again!。 //顯示按鍵錯(cuò)誤 第二行 13B uchar code disp_HS1[] = This is Slave.。 //顯示為從機(jī) 14B uchar code disp_HS2[] = This is Host.。 //顯示為主機(jī) 13B uchar code disp_cmd1[] = Receive。