淺談單片機(jī)多機(jī)通信的設(shè)計(jì)

1、◇高教論述◇科技圈向?qū)?011年第20期淺談單片機(jī)多機(jī)通信的設(shè)計(jì)陳婷(西安歐亞學(xué)院信息工程學(xué)院陜西西安710065)【摘要】隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)在通信領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，其中許多應(yīng)用都涉及到單片機(jī)多機(jī)通信。本文通過對(duì)系統(tǒng)的分析，采用了單片機(jī)串行異步全雙工通信方式，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的多機(jī)互聯(lián)與通信。【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；串行異步；多機(jī)通信O背景單片機(jī)亦稱為單機(jī)微電腦或單片微型計(jì)算機(jī)。近2O年來(lái)，單片機(jī)因其價(jià)格日益低廉，功能日益豐富

2、功耗日益低微，開發(fā)日益容易，加上片內(nèi)配置外設(shè)模塊的不斷增多。以及新型外圍接口的不斷擴(kuò)充，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、交通、金融、儀器儀表等領(lǐng)域的自動(dòng)控制、機(jī)械制造和測(cè)量等中國(guó)內(nèi)單片機(jī)多機(jī)通信方向的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用已有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間在智能化儀器、工業(yè)自動(dòng)控制、家用電器和機(jī)電一體化等方面的應(yīng)用成果尤為顯著?！S著單片機(jī)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展單片機(jī)的應(yīng)用也從獨(dú)立的單向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展為多向網(wǎng)絡(luò)。由計(jì)算機(jī)和單片機(jī)構(gòu)成的多機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)成為單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。二

3、者的結(jié)合，充分發(fā)揮了單片機(jī)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理上的優(yōu)點(diǎn)單片機(jī)在計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸、工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理等方面都有廣泛地應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域在通信領(lǐng)域的應(yīng)用也很多，許多應(yīng)用都涉及到單片機(jī)多機(jī)通信我們的日常生活中也無(wú)處不在。如在程控電話交換、數(shù)據(jù)通信、無(wú)線調(diào)頻通信和保密通信等系統(tǒng)和設(shè)備中。單片機(jī)多機(jī)通信的方式有很多種廣泛的應(yīng)用與各個(gè)領(lǐng)域許多應(yīng)用都涉及到單片機(jī)多機(jī)通信利用串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊在通訊領(lǐng)域中占有著

4、重要的地位串口通訊在通訊軟件中也有著十分廣泛的應(yīng)用。1系統(tǒng)分析多機(jī)通信的方式有很多種有并行與串行之分它們又分為同步傳送與異步傳送由于并行方式傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)受硬件限制，故本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇了串行方式11通信方式的選擇串行通信是指數(shù)據(jù)在單條一位寬的傳輸線上一比特接1：1~特地按順序傳送。串行通信的優(yōu)點(diǎn)是收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實(shí)現(xiàn)，成本低。串行通信通過計(jì)算機(jī)的串行口得到廣泛的應(yīng)用，而且在遠(yuǎn)程通信中一般采用串行通信方式并行通信是指數(shù)據(jù)

5、以成組的方式在多個(gè)并行信道上同時(shí)進(jìn)行傳輸。并行通信的優(yōu)點(diǎn)是速度快，但發(fā)送端與接收端之間有若干條線路，費(fèi)用高，僅適合于近距離和高速率的通信。并行通信在計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線以及并行口通信中己得到廣泛的應(yīng)用由于本系統(tǒng)對(duì)速率要求不高在串行方式下完全可以達(dá)到要求。同時(shí)串行方式不僅易于實(shí)現(xiàn)而且成本低所以在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)將采用串行通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。12通信模式的確定串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送其特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，只要一對(duì)傳輸線就可以通信，但速度慢。在實(shí)際應(yīng)

6、用中，串行通信又分為同步傳送和異步傳送兩種方式。同步傳送是指在一個(gè)數(shù)據(jù)塊的開頭使用同步字符。數(shù)據(jù)傳送時(shí)使用同一頻率的時(shí)鐘脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送端與接收端的嚴(yán)格時(shí)問同步。這種時(shí)鐘脈沖稱為同步脈沖。數(shù)據(jù)傳送時(shí)，數(shù)據(jù)與同步脈沖同時(shí)發(fā)出。在數(shù)據(jù)塊中首先發(fā)同步字符。一般為1至2個(gè)。接受端首先接收同步字符，確認(rèn)同步后開始接收數(shù)據(jù)。采用同步方式傳送，硬件設(shè)備較復(fù)雜，因?yàn)閷?duì)同步脈沖相位的一致性要求嚴(yán)格。與異步傳送相比，同步傳送速率高。同步傳送軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但硬

7、件連接十分復(fù)雜相比之下，異步通信硬件連接簡(jiǎn)單軟件的設(shè)計(jì)則相對(duì)困難。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)多機(jī)互聯(lián)與通信的方式有很多種，這里采用的是主從式的多機(jī)通信下面簡(jiǎn)要闡述設(shè)計(jì)思想并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。21設(shè)計(jì)思想多機(jī)要能正確的通信。首先應(yīng)該有完整的通信協(xié)議，如確定地址選擇信號(hào)、傳送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度、控制命令信號(hào)、波特率等等。其次主機(jī)與從機(jī)要通過有效的“握手”來(lái)保證通信的完整。22模塊設(shè)計(jì)這里將系統(tǒng)分為四個(gè)模塊：地址判斷模塊、命令判斷模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、出錯(cuò)處理模塊

8、。各個(gè)模塊完成相應(yīng)的功能來(lái)保證通信完整。221地址判斷模塊主機(jī)首先要與從機(jī)通信，首先要知道是與“誰(shuí)”通信，所以要通過地址判斷知道。這里將從機(jī)地址先編好(如通信協(xié)議中編址)，主機(jī)通過MOVA，30H；MOVSBUF，A；向從機(jī)發(fā)送地址從機(jī)將收到的地址與本地地址判斷：，MOVA，SBUF；XRLA，#ADDR；地址相同則繼續(xù)通信不同則進(jìn)人出錯(cuò)處理模塊。222命令判斷模塊主機(jī)發(fā)送命令給從機(jī)從機(jī)對(duì)命令進(jìn)行判斷，通過接收到的信號(hào)的各個(gè)位來(lái)判斷：M

9、OVA，SBUF；JBACC7，LLP3；JBACC6，LLP6；JBACC5，RETURN；其中各個(gè)位的含義在通信協(xié)議中規(guī)定好。223數(shù)據(jù)傳輸模塊數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，關(guān)鍵在于發(fā)送的位數(shù)，如主機(jī)發(fā)送，從機(jī)接收時(shí)：主機(jī)：MOVA，31H；LA，#40H；MOVSBUF，A；MOVA，@RO；MOVSBUF，A從機(jī)：MOVA，SBUF；MOVR4，A；MOVA，SBUF；MOV@R1，A；INCR1；DJNZR4，LⅡy7；224出錯(cuò)處理模塊當(dāng)

10、地址不正確或命令不正確時(shí)，進(jìn)人出錯(cuò)處理模塊，該模塊主要起到中斷程序執(zhí)行的作用3仿真驗(yàn)證本系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證，主要借助周立功DP一51PROC(下轉(zhuǎn)第71頁(yè))作者簡(jiǎn)介：陳婷(1979一)，女，新疆鳥市人，現(xiàn)為西安歐亞學(xué)院教師，從事計(jì)算機(jī)教育研究。47◇高教論述◇科技嗣向?qū)?011年第20期新能源開發(fā)的現(xiàn)狀與存在的問題探究劉小旭，王勝權(quán)2張勁z(1中國(guó)礦業(yè)大學(xué)孫越崎學(xué)院江蘇徐州221116；2中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院江蘇徐州221116)【摘要】隨

11、著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，社會(huì)對(duì)能源的需求與日俱增。但是我國(guó)消費(fèi)的能源是以煤炭資源為主的化石燃料，資源利用率低，環(huán)境污染嚴(yán)重。為了解決能源短缺和環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，全社會(huì)開始關(guān)注新能源的開發(fā)。新能源固然能夠作為化石燃料的替代品，而且已經(jīng)顯示出良好的發(fā)展前景，但是在開發(fā)新能源過程中也存在一定的問題應(yīng)該引起我們足夠的重視?！娟P(guān)鍵詞】新能源；太陽(yáng)能I風(fēng)力發(fā)電1當(dāng)前的能源組成及影響目前，中國(guó)消費(fèi)的能源主要還是來(lái)自煤炭、石油等化石燃料尤其是煤炭。這主

12、要是由國(guó)情決定的——我國(guó)的煤炭資源豐富，而石油資源比較短缺，主要依靠進(jìn)口。我國(guó)的水能資源、煤炭資源、石油資源、天然氣資源分別居世界第1位、第2位、第12位、第24位。我國(guó)煤炭資源總量為56萬(wàn)億噸其中已探明儲(chǔ)量為1萬(wàn)億噸占世界總儲(chǔ)量的11％，(石油占24％天然氣占12％)?？偟膩?lái)看，煤炭是保證我國(guó)能源安全的重要資源。長(zhǎng)期以來(lái)煤炭一直是我國(guó)的主要能源隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展社會(huì)對(duì)能源的需求越來(lái)越大加之我國(guó)粗放型的發(fā)展模式和低效的能源利用方式我

13、國(guó)目前煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)量均居世界首位，C02排放居世界第二并且產(chǎn)生了大量的s0、氮氧化合物、粉塵等嚴(yán)重的污染了生態(tài)環(huán)境造成了人們身體健康的損害。為了保護(hù)自然環(huán)境、節(jié)約資源，政府和社會(huì)一直在倡導(dǎo)發(fā)展清潔能源。2能源問題的應(yīng)對(duì)措施為了應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的能源問題和環(huán)境問題十二五規(guī)劃中強(qiáng)調(diào)要做到以下幾點(diǎn)：1必須從偏重保障供給向科學(xué)調(diào)控能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量方式轉(zhuǎn)變；2必須從嚴(yán)重依賴煤炭資源，向綠色、多元、低碳化能源發(fā)展：3必須從過度依賴國(guó)內(nèi)能源供應(yīng)轉(zhuǎn)向于

14、立足國(guó)內(nèi)和加強(qiáng)國(guó)際合作并舉；4必須從生態(tài)環(huán)境保護(hù)滯后于能源發(fā)展模式向生態(tài)環(huán)境保護(hù)和能源協(xié)調(diào)發(fā)展轉(zhuǎn)變：5必須從資源依賴性的發(fā)展模式向科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型的發(fā)展模式轉(zhuǎn)變：6必須從能源品種獨(dú)立發(fā)展，向多種能源互補(bǔ)與系統(tǒng)的融合協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變總的來(lái)說(shuō)國(guó)家很重視能源的安全問題和可持續(xù)發(fā)展問題要求全社會(huì)節(jié)約化石燃料開發(fā)可再生的綠色替代能源。當(dāng)前，我們能夠加以利用的新能源主要有風(fēng)電、核電、太陽(yáng)能、生物能等。這些能源不僅能減輕我國(guó)對(duì)石油的過度依賴，保護(hù)我國(guó)的能源安全

15、，而且能應(yīng)對(duì)全球氣候變暖問題、保護(hù)環(huán)境、減少碳排放。3新能源技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)環(huán)境污染和能源短缺是困擾世界的主要難題現(xiàn)實(shí)的壓力使我們開始關(guān)注新能源來(lái)作為代替能源同時(shí)克服化石燃料燃燒帶來(lái)的各種污染問題。開發(fā)新能源涉及到各種技術(shù)手段的應(yīng)用是對(duì)國(guó)家科技進(jìn)步的一種推動(dòng)。在應(yīng)對(duì)能源問題上各國(guó)都投入了巨大的人力物力以期掌握核心技術(shù)。這樣不僅能保證在今后的競(jìng)爭(zhēng)中獲得更多的優(yōu)勢(shì)更能從中獲得更多的商業(yè)利益與發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)在新能源技術(shù)上還存在一定的差距，但差距要

16、小于其他工業(yè)領(lǐng)域因此通過加強(qiáng)對(duì)外合作和自主創(chuàng)新我國(guó)有望在新能源領(lǐng)域走在國(guó)際前列此外，新能源技術(shù)具有廣泛的滲透性和其他產(chǎn)業(yè)的具有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。新能源的興起必將帶動(dòng)電力鋼鐵建筑交通新材料等相關(guān)一些列下游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。與此同時(shí)新能源技術(shù)的發(fā)展能夠調(diào)整我國(guó)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是我國(guó)的經(jīng)濟(jì)模式更加合理新能源開發(fā)是一個(gè)資金密集、技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè)需要更多的資金支持和智力保障但是這個(gè)領(lǐng)域同時(shí)也是不斷創(chuàng)性的行業(yè)能夠帶來(lái)更多的科技進(jìn)步促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展4面臨的問題41

17、新能源開發(fā)需要大量的能源這里以目前的光伏產(chǎn)業(yè)為例。我們知道太陽(yáng)能取之不盡、用之不竭，如果能夠通過太陽(yáng)能發(fā)電，我們的能源問題就能得到根本的解決。但是我們用來(lái)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的多晶硅在制造的過程中需要耗費(fèi)很大的能量，而且會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染有人就提出質(zhì)疑：利用太陽(yáng)能發(fā)電，我們究竟是在保護(hù)環(huán)境還是在破壞環(huán)境此外以目前的技術(shù)水平，我們不能獲得較高的太陽(yáng)能發(fā)電的轉(zhuǎn)換率據(jù)統(tǒng)計(jì)國(guó)際上的最高轉(zhuǎn)換率也不超過20％。此外，由于我國(guó)整體的科技力量不夠強(qiáng)大許多核

18、心技術(shù)受制于人制造太陽(yáng)能電池板的組件的98％都需要進(jìn)口發(fā)達(dá)國(guó)家為了保護(hù)自己的生態(tài)環(huán)境，將一些污染高、耗能嚴(yán)重、技術(shù)水平低的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移到我國(guó)，使我國(guó)的生態(tài)環(huán)境受到進(jìn)一步的威脅。42風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電裝置具有一定壽命太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電裝置都有一定的使用壽命最長(zhǎng)的設(shè)計(jì)壽命只有20年在此期間因?yàn)榄h(huán)境的變化會(huì)對(duì)發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生一定的影響，最終減少使用壽命43新能源開發(fā)應(yīng)用與市場(chǎng)發(fā)育滯后由于新能源開發(fā)需要投人大量的資金和智力資源成本高而且規(guī)模小、生產(chǎn)

19、不連續(xù)，目前大多數(shù)新能源普遍存在價(jià)格偏高問題。加之是新開發(fā)出來(lái)的技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中難以做到很強(qiáng)的穩(wěn)定性因而很少有人愿意購(gòu)買使用因而開發(fā)出來(lái)的新能源在市場(chǎng)上難以與化石燃料競(jìng)爭(zhēng)。5發(fā)展前景隨著政府對(duì)新能源的日益重視和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步新能源一定會(huì)迎來(lái)高速發(fā)展的春天化石燃料作為不可再生資源必將逐漸淡出歷史舞臺(tái)而只有加大對(duì)新能源技術(shù)的開發(fā)才能彌補(bǔ)我們對(duì)能源的需求的增長(zhǎng)。盡管現(xiàn)在還處于摸索階段各方面的知識(shí)脈絡(luò)還不清晰所作出來(lái)的產(chǎn)品還不具有較高的

20、穩(wěn)定性但是這絕對(duì)不會(huì)阻擋歷史的前進(jìn)方向?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】[1]金樂琴后危機(jī)時(shí)代中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與發(fā)展的思考『J]經(jīng)濟(jì)問題探，2010[2]張一鵬低碳經(jīng)濟(jì)背景下的新能源開發(fā)和利用fJ1l中外能源，2010(上接第47頁(yè))單片機(jī)綜合仿真實(shí)驗(yàn)儀，具體實(shí)現(xiàn)方式是通過KeilC5將程序編譯好，分別下載到主機(jī)實(shí)驗(yàn)箱和多個(gè)從機(jī)實(shí)驗(yàn)箱中，調(diào)試程序，使其能夠互相通信?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】[1]單片機(jī)原理與應(yīng)用／陳建鐸編北京：科學(xué)出版社，2005，2[2]單片機(jī)基礎(chǔ)

21、篇／李學(xué)海編著北京：北京航空航天出版社，200510[3]潘超群編著單片機(jī)控制技術(shù)在通信中的應(yīng)用：Mc一51系列北京電子工業(yè)出版社20083[4]李朝青，劉艷玲，沈怡麟。等編單片機(jī)與Pc機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)北京：北京航空航天出版社2007[5]張大明編著單片機(jī)控制應(yīng)用技術(shù)北京：機(jī)械工業(yè)出版社2006[6]梅麗鳳，等編著單片機(jī)原理及接口技術(shù)北京：清華大學(xué)出版社：北京交通大學(xué)出版社20042[7]張洪潤(rùn)，張亞凡編著單片機(jī)原理及應(yīng)用北京：清華大學(xué)出