【正文】 在單片機的應用中，常用的晶振頻率為： 12MHz 和 。 方案選取 就三種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的方式來看，串口通信是這三種方式中最為簡單也是最好實現(xiàn)通信方式的一種。要想使用這兩種傳輸方式進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑挘仨氁褂密浖M。 另外，雖然 IIC 和 SPI 比 UART 更加強大，但是在技術上也在更麻煩一些 。 所以 無論是從設計的難易程 序來考慮，還是從本次設計的實際情況來看， 采用串口通信的方式實現(xiàn) 51 單片機的主從式通信 是最合適不過的了 ， 除了實現(xiàn)主機與從機間的 串口 數(shù)據(jù)傳送外，還實現(xiàn)從機到從機的 串口 數(shù)據(jù)傳送的功能 [9][11][12]。本文首先設計出主從通信的硬件原理圖，然后再編寫出了相應的代碼。本次設計主要是一個主機和兩個從機進行通信。因此，可以將主機的 TXD 管腳與從機的 RXD 相連接，以實現(xiàn)主機發(fā)送數(shù)據(jù)從機接收數(shù)據(jù)的功能。 同時也可以實現(xiàn)從機與從機之間的數(shù)據(jù)通信。其一：當單片機處于待機狀態(tài)時，單片機的各個 I/O 口被默認為是高電平，而當主機與一個從機進行通信，另一個從機不工作的話，傳輸線上的信號就會受到另一從機的影響，最終數(shù)據(jù)傳送會發(fā)生錯誤。其中包括主機與兩個從機同時通信，主機與單個從機通信（另一個從機處于待機狀態(tài)），從機與從機之間的通信。 為了解決上述所提到的問題，可以設計一些硬件電路來實現(xiàn)。同時，關于三態(tài)門的控制，可以設計成主機控制，這樣要想實現(xiàn)各種形式的通信都可由主機控制了。 具體的電路原理圖如圖 41所示。因此，在 編寫程序進行 數(shù)據(jù)信號 傳輸 時， 必須考慮到各種情形。 數(shù)據(jù)的可變不僅包括數(shù)據(jù)的內(nèi)容，還應該包括數(shù)據(jù)的長度。我們可以將一組特殊的，用的比較少的數(shù)據(jù)用來當成控制命令字。 本次設計所設計的通信協(xié)議為： 主 機首先給所有的從機發(fā)送一個控制命令字，從機接收到這個控制命令字后進行辨認，如果是 0xaa 則從機 1 準備接收主機的數(shù)據(jù)，從機 2 處于待機狀態(tài)，而主機則會在發(fā)送完前面的控制命令字后發(fā)送在傳送的數(shù)據(jù)信號。 如果從機接收到的是 0xcc，則主機在發(fā)送完控制命令字后就準備接收從機 1 發(fā)送來的數(shù)據(jù)信號，從機 2 處于待機狀態(tài)。主機發(fā)送的如果是 0xee 或者是 0xff 控制命令字時，則表示從機與從機之間進行數(shù)據(jù)通信，此時，數(shù)據(jù)首先由從機傳送給主機，再由主機三態(tài)門 三態(tài)門 T R T R T R 主機 從機1 從機2 20 傳送給另外一個從機。所謂不可靠傳輸方式，就是發(fā)送端與接收端之間沒有任何關系，發(fā)送端只管發(fā)送數(shù)據(jù)，接收端只管接收數(shù)據(jù)。這種傳輸模式的優(yōu)點是相對于可靠傳輸而言，傳輸速率要更高。對于要求高準確率的數(shù) 據(jù)通信系統(tǒng)，更多的采用可靠傳輸。如果不一致，則放棄接收到的數(shù)據(jù)。本次設計采用可靠傳輸方式。如果所得的求和值與發(fā)送機發(fā)出的求 和校驗碼一致時，則表示數(shù)據(jù)發(fā)送正確，可以接收并存儲。 編寫軟件代碼時，首先得弄清楚程序流程圖。本次設 計采用一個單片機作主機，兩個單片機作從機進行主從通信，具體 程序 流程如圖 4圖 4圖 44 如下所示。 入口 任務初始化 發(fā)送控制命令 判斷命令 給從機 1發(fā)送數(shù)據(jù) 給從機 2發(fā)送數(shù)據(jù) 主機接收來自從機 1 的數(shù)據(jù) 主機接收來自從機 2 的數(shù)據(jù) 21 圖 42 主機程序流程圖 圖 43 從機 1 程序流程圖 圖 44 從機 2 程序流程圖 入口 任務初始化 接收控制命令 判斷命令 給主機發(fā)送數(shù)據(jù) 接收來自主機的數(shù)據(jù) 給從機 1 發(fā)送數(shù)據(jù) 接收來自從機1 的數(shù)據(jù) 入口 任務初始化 接收控制命令 判斷命令 給主機發(fā)送數(shù)據(jù) 接收來自主機的 數(shù)據(jù) 給從機 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 接收來自從機2 的數(shù)據(jù) 22 5 主從式總線通信系統(tǒng)仿真 根據(jù)上面的原理設計好硬件原理圖和編寫好軟件代碼后，可以在 Proteus 仿真軟件上進行仿真了。這樣就可以一目了然的知道仿真結(jié)果的正確性了。 圖 51 仿真原理圖 在 Proteus 仿真軟件上連接好原理圖后，將所寫的主機和從機程序裝入單片機中，然后一一進行仿真 調(diào)試 。這是因為這些數(shù)據(jù)數(shù)碼管上顯示時分別為 0 到 9，這樣可以使傳送的數(shù)據(jù)直觀的顯示出來。 其它情形的通信仿真結(jié)果由于與上面的情形差不多，在此就不詳述。所以可以肯定，此次設計的硬件和軟件都是滿足要求的。然后采用其中之一總線協(xié)議進行基于 51 單片機的主從式總線通信系統(tǒng)的設計。 在進行課題研究的過程中，本人加深了對串口通信、 IIC 總線通信與 SPI 總線通信的理解，尤其是對 串口通信的通信有了深刻的認識。 在研究、分析上述理論知識的基礎上，本人首先設計了系統(tǒng)硬件連接框圖，并利用 Protel 99se 軟件，完成了系統(tǒng)原理圖的設計以及 PCB 圖的布局、布線，并完成了硬件電路的調(diào)試工作。最后在 Proteus 軟 件上進行了系統(tǒng)的仿真與調(diào)試。解決方法是，使用片外 RAM 或者采用更為高級的單片機。 25 致 謝 感謝 。 26 參考文獻 [1] 王偉 ， 鄭金奎 ． MCS51 單片 機主從式多機系統(tǒng)實時通訊的實現(xiàn) [J].西南自動化研究所， 1998 年第 3 期 P3934． [2] 陳衛(wèi)兵 ． IIC 總線協(xié)議在 80C51 單片機上應用的實現(xiàn) [J].阜陽師范學院學報 ，第 19 卷第 3 期 P5254． [3] 惠玥琳 ． 基于單片機的 USB 主從機的設計與實現(xiàn) [D].電子科技大學， 2020年 ． [4] 易志明等 ． SPI 總線在 51 系列單片機系統(tǒng)中的實現(xiàn) [J].天津大學，精密儀器與光電子工程學院，天津 300072． [5] 姚志成 ． 單片機多機通信協(xié)議的設計 [J].中國核心期刊 (嵌入式與 SOC),2020年第 22卷第 2期 . 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