單片機雙機通信系統(tǒng)-課程設計

1、<p>　　一．課程設計的目的及基本要求：</p><p>　　實踐課程是使學生融會貫通本課程所學專業(yè)理論知識，完成一個較完整的設計計算和安裝調(diào)試過程，以加深學生對所學理論的理解與應用，認識和熟悉元器件和電子測量儀器的性能指標，了解解決實際問題的一般過程，培養(yǎng)學生綜合運用基礎理論知識和專業(yè)知識去解決實際工程設計問題的能力。通過電子技術的綜合性工程訓練，使學生達到以下的目的和要求：</p>

2、<p>　　1、   結(jié)合模擬電路、數(shù)字電路、可編程邏輯器件、單片機電子線路CAD等課程中所學的理論知識，按要求獨立設計方案，培養(yǎng)學生獨立分析與解決問題的能力；</p><p>　　2、   學會查閱相關手冊和資料，通過查閱手冊和資料，進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，并掌握合理選用的原則；</p><p>　　3、  

3、; 學會使用常用電子元器件（包括中規(guī)模芯片、專用芯片和可編程器件）；</p><p>　　4、   掌握基本的現(xiàn)代電子技術設計工具和EDA（Electronic design automation）技術；</p><p>　　5、   掌握電子電路的安裝與調(diào)試技術，進一步熟悉電子儀器的使用方法；</p><p>　　6、

4、60;  認真撰寫總結(jié)報告，培養(yǎng)嚴謹?shù)淖黠L和科學的態(tài)度；</p><p>　　二．課程設計的主要內(nèi)容：</p><p>　　課題十九 單片機雙機通信系統(tǒng)</p><p>　　基本要求:設計兩個單片機最小系統(tǒng)，能實現(xiàn)有線通信，一方為發(fā)送，另一方為接收。</p><p>　　提高要求：兩個單片機最小系統(tǒng)能相互通信，并能實現(xiàn)校驗。<

5、;/p><p>　　三．具體要求和時間安排：</p><p>　　每一個學生在教師指導下，獨立完成一個應用系統(tǒng)。工作量如下：</p><p>　　1、電路原理圖（A3幅面）1張，要求Protel軟件繪制；</p><p>　　2、pcb版圖（A3及以上幅面）1張；</p><p>　　3、設計說明書（20-30頁）1本，內(nèi)

6、含能編譯通過的源程序(有必要的注釋)。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、前言……………………………………… 4</p><p>　　二、鍵盤設計…………………………………… 5</p><p>　　1、硬件接線部分……………………………5</p><p>　　

7、2、4×4矩陣鍵盤識別處理……………… 7</p><p>　　3、鍵盤識別處理程序………………………8</p><p>　　三、單片機的選擇及其程序設計…………… 10</p><p>　　1、單片機型號的選擇…………………… 10</p><p>　　2、協(xié)議設計……………………………… 10</p><p

8、>　　3、雙機連接電路圖……………………… 11</p><p>　　4、甲機程序……………………………… 11</p><p>　　5、乙機程序……………………………… 16</p><p>　　四、數(shù)碼管顯示設計………………………… 16</p><p>　　五、總體電路圖………………………………… 21</p>&

9、lt;p>　　六、設計小結(jié)………………………………… 22</p><p>　　七、參考文獻………………………………… 23</p><p><b>　　一．前言</b></p><p>　　由于MCS51系列單片機具有性能穩(wěn)定、工作可靠、價格低廉等特點，因此其應用相當廣泛。一個MCS51系列的單片機（如Atmel89c**）內(nèi)部包含

10、有RAM、FLASH ROM、兩個或者三個16位的定時器/計數(shù)器、一個通用異步串行通信控制器（UART）等多種資源。但即便如此，在一些相對復雜的單片機應用系統(tǒng)中，僅僅一個單片機資源還是不夠的，因此而常常需要擴充I/O接口、定時器/計數(shù)器、串行通信接口、RAM、ROM等。采用通用的標準器件進行擴充是通常的做法，但將單片機本身作為一個通用的擴充器件來使用，也不失為一個好的方法。在這種情況下，一個系統(tǒng)中就使用了兩個或兩個以上的單片機，而單片機

11、之間就要通過互連來進行數(shù)據(jù)通信。MCS51系列的單片機（以下簡稱單片機）都帶有串口，利用串口進行互連通信極為方便，其各種連接方式在許多書籍和資料上都有介紹，在此不再重述。但如果系統(tǒng)要求擴充的資源是對外連接的串口，或?qū)ο嗷ブg的數(shù)據(jù)傳送有一定的速度要求，則單片機的串口就不能用作系統(tǒng)內(nèi)兩單片機的通信接口了。所幸的是，單片機的并行端口也能相互連接來進行數(shù)據(jù)通信。根據(jù)單片機端口內(nèi)部結(jié)構的特點，這些端口的端口線可以直接相連</p>

12、<p>　　系統(tǒng)結(jié)構框圖如圖（1）所示：</p><p><b>　　二、鍵盤設計</b></p><p><b>　?。?）硬件接線部分</b></p><p>　　考慮到此次設計要求用到的按鍵數(shù)比較多（0~9，A~F共16個按鍵），為了節(jié)約I/O資源，采用行列式鍵盤，如圖（1）所示</p>&l

13、t;p><b>　　圖（1）</b></p><p>　　按鍵編排如圖（2）所示</p><p><b>　　圖（2）</b></p><p>　　（2）4×4矩陣鍵盤識別處理 </p><p>　　按鍵設置在行列式交點上，行列線分別連接到按鍵開關的兩端。當行線通過上拉電阻接+5伏時

14、，被鉗位在高電平狀態(tài) ，事先認為設定好行線和列線的序號。此處設行號為i，從上到下編為0-3對應于p1.0-p1.3口,列線設為j，從左到右編為0-3對應于p1.4-p1.7口。 每個按鍵有它的行值和列值　，行值和列值的組合就是識別這個按鍵的編碼。事先有數(shù)組存放好對應鍵值的段選碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和CPU通信。每個按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量“0”和“1”，開關的一端（列線）通過電阻接VCC，而接地是通過程序輸出數(shù)字“0”

15、實現(xiàn)的。鍵盤處理程序的任務是：確定有無鍵按下，判斷哪一個鍵按下，鍵的功能是什么；還要消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。兩個并行口中，一個輸出掃描碼，使按鍵逐行動態(tài)接地，另一個并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵，通過軟件查表，查出該鍵的功能。</p><p>　?。?）鍵盤識別處理程序</p><p><b>　　鍵盤實現(xiàn)程序如下：</b>&l

16、t;/p><p>　　void scanf(void) /*鍵盤掃描子程序*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i,j,k=0; /*i為行號，j為列號*/</p><p>　　

17、unsigned char num[4][4]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,</p><p>　　0x99,0x92,0x82,0xf8,</p><p>　　0x80,0x90,0x88,0x83, </p><p>　　0xc6,0xa1,0x86,0x84}; </p><p>　　/*采用共陽極輸出*/ </p

18、><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(k=0;k<8;k++) /*循環(huán)8次，取得8個鍵盤鍵值*/</p><p>　　{

19、 /*存入TAB[]數(shù)組*/</p><p><b>　　P1=0x0F;</b></p><p>　　delay(); /*軟件延時去抖動*/</p><p>　　if((P1&0x0F)!=0x0F)</p><p><b>

20、　　{</b></p><p>　　switch(P1) /*確定行號*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0x07: i=3; break;</p><p>　　case 0x0b: i=2; break;

21、</p><p>　　case 0x0d: i=1; break;</p><p>　　case 0x0e: i=0; break;</p><p>　　default: break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b>

22、</p><p>　　P1=0xF0; //反轉(zhuǎn)行和列上的電平</p><p>　　if((P1&0xF0)!=0xF0)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　switch(P1) /*確定列

23、號*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0x70: j=3; break;</p><p>　　case 0xb0: j=2; break;</p><p>　　case 0xd0: j=1; break;</p><p>　　case 0x

24、e0: j=0; break;</p><p>　　default: break;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　TAB[k]=num[j][i]; /*P1輸出對應的按鍵值*/</p><p><b>　　}</b></p><

25、p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　三、單片機的選擇及其程序設計</p><p>　?。?）單片機型號的選擇</p><p>　　單片機選用兩片Atmel公司的常用芯片AT89C51，一片用于接收鍵盤的輸入并做出判斷，一片用于接收數(shù)據(jù)并驅(qū)動8

26、個七段數(shù)碼管實現(xiàn)動態(tài)顯示。AT89C51完全可以滿足功能要求，而且價格便宜，容易獲得。</p><p><b>　　（2）協(xié)議設計</b></p><p><b>　　規(guī)定協(xié)議內(nèi)容如下：</b></p><p>　　數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p方均使用2400bps的速率傳送數(shù)據(jù)，使用主從通信方式，主機發(fā)送數(shù)據(jù)，從機接收數(shù)據(jù)，雙方在發(fā)送數(shù)

27、據(jù)和接收數(shù)據(jù)時使用查詢方式。（此處設計甲機發(fā)送，乙機接收）</p><p>　　雙方開始數(shù)據(jù)傳輸時，甲機先發(fā)送AAH給乙機，當乙機接收到AAH之后，向甲機回答B(yǎng)BH。甲機收到BBH后就把數(shù)碼表TAB[8]中的8個數(shù)據(jù)發(fā)送給乙機，并發(fā)送校驗和。</p><p>　　乙機收到8個數(shù)據(jù)并計算收到的數(shù)據(jù)的校驗和，與甲機發(fā)送過來的校驗和進行比較，若校驗和相同（正確）則發(fā)送00H給甲機；否則發(fā)送FFH

28、（錯誤）甲機，重新接收。乙機接收到8個數(shù)據(jù)后送8個數(shù)碼管動態(tài)顯示。</p><p>　?。?）雙機連接電路圖如圖（4）所示</p><p><b>　　圖（4）</b></p><p><b>　　（4）甲機程序</b></p><p>　　#include<reg52.h></p

29、><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　uchar TAB[8];</p><p>　　uchar i,sum; /*sum為求和校驗*/</p><p>　　void delay(void)

30、 /*延時程序*/</p><p><b>　　{int j;</b></p><p>　　for(j=0;j<12000;j++); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　void scanf()

31、 /*鍵盤掃描程序*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i,j,k=0;</p><p>　　unsigned char num[4][4]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,</p><p>　　0x99,0x92,0x8

32、2,0xf8,</p><p>　　0x80,0x90,0x88,0x83, </p><p>　　0xc6,0xa1,0x86,0x8e</p><p><b>　　};</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>

33、;　　{</b></p><p>　　for(k=0;k<8;k++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0x0F;</b></p><p>　　delay(); /*軟件去抖動*/&l

34、t;/p><p>　　if((P1&0x0F)!=0x0F)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　switch(P1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0x07: i=3; break;</p>

35、;<p>　　case 0x0b: i=2; break;</p><p>　　case 0x0d: i=1; break;</p><p>　　case 0x0e: i=0; break;</p><p>　　default: break;</p><p><b>　　}</b><

36、/p><p><b>　　}</b></p><p>　　P1=0xF0; /*反轉(zhuǎn)行和列上的電平*/</p><p>　　if((P1&0xF0)!=0xF0)</p><p><b>　　{ </b></p>&

37、lt;p>　　switch(P1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0x70: j=3; break;</p><p>　　case 0xb0: j=2; break;</p><p>　　case 0xd0: j=1; break;</p>&

38、lt;p>　　case 0xe0: j=0; break;</p><p>　　default: break;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　TAB[k]=num[j][i]; /*P1輸出對應的按鍵值*/</p><p><b>　　}</b

39、></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init(void) /*初始化程序*/</p

40、><p>　　{TMOD=0x20;</p><p>　　TH1=0xf3; /*波特率為2400bps*/</p><p><b>　　TL1=0xf3;</b></p><p>　　PCON=0x00;

41、 /*SMOD=0*/</p><p>　　TR1=1; /*開T1中斷*/</p><p>　　SCON=0x50; /*接收允許*/</p><p><b>　　}</b></p&g

42、t;<p>　　void send(void) /*發(fā)送函數(shù)*/</p><p>　　{do{SBUF=0xaa; /*發(fā)送握手信號0XAA*/</p><p>　　while(!TI); /*等待

43、接收*/</p><p>　　TI=0; /*傳送完復位*/</p><p>　　while(!RI); /*等待接收*/</p><p>　　RI=0; /*接收完復位*/&

44、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(SBUF!=0xbb); /*甲機收到BBH后就把數(shù)碼表*/</p><p>　　TAB[8] /*中的8個數(shù)據(jù)發(fā)送給乙機，并發(fā)送校驗和*/</p><p><b>　　do

45、{sum=0;</b></p><p>　　for(i=0;i<=7;i++)</p><p>　　{SBUF=TAB[i]; /*發(fā)送段選碼*/</p><p>　　sum+=TAB[i]; /*和校驗*/</p><p>　　while(!TI);</p>

46、;<p><b>　　TI=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　SBUF=sum; /*發(fā)送校驗和*/</p><p>　　while(!TI);</p><p><b>　　TI

47、=0;</b></p><p>　　while(!RI);</p><p><b>　　RI=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(SBUF!=0); //等待接收</p>

48、<p><b>　　} </b></p><p>　　main() //主程序</p><p><b>　　{init();</b></p><p><b>　　scanf();</b></p>

49、<p><b>　　send();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　（5）乙機程序</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned

50、 char</p><p>　　void init(void) //初始化程序</p><p>　　{TMOD=0x20;</p><p>　　TH1=0xf3; //波特率為2400bps</p><p><

51、;b>　　TL1=0xf3;</b></p><p>　　PCON=0x00;</p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p>　　SCON=0x50;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay(vo

52、id) /*延時程序*/</p><p><b>　　{uchar j;</b></p><p>　　for(j=0;j<12000;j++); </p><p><b>　　}</b></p>

53、<p>　　void receive(void) //接收函數(shù)</p><p>　　{ uchar i,sum;</p><p>　　uchar TABS[8]; //定義接收數(shù)組</p><p>　　do { while(!RI);RI=

54、0;}</p><p>　　while(SBUF!=0xaa); //接收完0XAA則向主機發(fā)送0XBB</p><p>　　SBUF=0xbb; while(!TI);TI=0;</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{ sum=0

55、;</b></p><p>　　for(i=0;i<=7;i++)</p><p>　　{ while(!RI);RI=0;</p><p>　　TABS[i]=SBUF; //裝人接收的數(shù)據(jù)</p><p>　　sum+=TABS[i];</p><

56、;p><b>　　}</b></p><p>　　while(!RI);RI=0;</p><p>　　if (SBUF==sum) //和校驗</p><p>　　{ SBUF=0X00;while(!TI);TI=0;break;}</p><p>

57、;<b>　　else</b></p><p>　　{ SBUF=0xff;while(!TI);TI=0;}</p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(1) //p2口為位選碼</p><p&g

58、t;<b>　　P2=0xfe;</b></p><p>　　{ for(i=0;i<=7;i++)</p><p>　　{ P0=TABS[i]; //p0口輸出段選碼</p><p>　　P2=P2<<1|0x01; //位選碼左移，并或0X0

59、1實現(xiàn)動態(tài)顯示</p><p>　　delay(); } //延時</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main(void)

60、 //接收主函數(shù)</p><p><b>　　{ init();</b></p><p>　　receive();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　四、數(shù)碼管顯示設計</b></p><p>　　為了顯示所需字符

61、，我們必須先查的對應字符的段選碼，如圖（）所示。此處選用共陽極輸出查的對應字符段選碼后預存入數(shù)組TAB[]中。</p><p><b>　　圖（7）</b></p><p>　　八位LED動態(tài)顯示電路只需要兩個8位I/O口。其中一個控制段選碼，另一個控制位選。要想每位顯示不同的字符，必須利用人的視覺暫留，采用掃描方式。 </p><p>　　數(shù)

62、碼管顯示部分硬件接線如圖（8）所示</p><p><b>　　五、總體電路圖</b></p><p><b>　　六、設計小結(jié)</b></p><p>　　我覺得做單片機課程設計是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過的大學時間里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識，如何去鍛煉我們的實踐

63、能力？如何把我們所學的專業(yè)基礎課理論知識運用到實踐中去呢？我想做類似的課程設計就為我們提供了良好的實踐平臺。</p><p>　　在做本次課程設計的過程中，我感觸最深的當屬查閱大量的設計資料了，無論是課本上的還是網(wǎng)上的都瀏覽了不少相關的程序，從中也借鑒了別人的思想，開闊了自己的思路。做單片機課程設計，對設計者對軟硬件的理解和掌握的要求都比較高。在設計程序之前，設計者必學對所用單片機的內(nèi)部結(jié)構有一個系統(tǒng)的了解，知道

64、該單片機內(nèi)有哪些資源；要有一個清晰的思路和一個完整的的軟件流程圖；在設計程序時，不能妄想一次就將整個程序設計好，反復修改、不斷改進是程序設計的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能，而應該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便；在設計課程過程中遇到問題是很正常德，但我們應該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題。</p><p>　　雖然

65、這次課程設計由于其他原因縮減到一周時間，但是回顧這一周以來自己從接到題目到編寫出程序、畫出電路原理圖，自己真的收獲不少。無論是軟件的使用還是對單片機內(nèi)部資源的了解，自己的認識都加深了很多。真希望能有多點的時間來把設計深入下去，把原理圖做成實實在在的電路板，并在板子上實現(xiàn)設計的功能</p><p>　　另外，這次課程設計讓我感到了團隊合作的重要性。在團隊中，我們互幫互助，對整個課程設計來說，這是至關重要的，缺少每一

66、個人都會對我們的設計產(chǎn)生影響。還有要感謝指導老師在我們遇到困難時，給予我們的建議與鼓勵！</p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　1，單片機接口技術（C51版） 張道德編著 水利水電出版社</p><p>　　2.單片微型計算機原理及接口技術 楊光友

67、朱宏輝主編 水利水電出版社</p><p>　　3.51單片機C語言應用程序設計實例精講 戴佳 戴衛(wèi)恒編著 電子工業(yè)出版社</p><p>　　4.單片機語言C51典型應用設計 劉文濤編著 人民郵電出版社</p><p>　　5.μVision2單片機應用程