51单片机多机通信课程设计

《单片机应用与仿真训练》设计报告

单片机多机通信

姓名：

学号：

专业班级：

指导老师：

所在学院：

2011年7月5 日

摘要

本设计是基于AT89S52单片机温度检测传输的三机通信系统，有三个单片机组成，其中一个作为主机（上位机），控制并负责接收来自从机1号和从机2号采集的数据信息，并显示在数码管上。由主机发送控制信息（通过按键控制），确定是接收来自想要得到各从机数据。从机1号和2号是数据采集模块，用来采集室内或室外温度信息，并通过通信协议传送给主机。为保证三机通信可靠性，通信口要有识别功能，51单片机串行口控制寄存器SCON中SM2位正是满足这一要求而设置的。当串行口以工作方式三工作时，接收和发送的信息都是11位数据,既包含SBUF寄存器传送的8位数据，还包括SCON中可编程第9位数据即TB8或RB8，主机可通过设定TB8是0或1，来区别发送的是地址还是数据。从机都先将SCON中的SM2设置为1，待主机发送地址信息，与本身的地址对照，如果是，则令从机SM2为0，准备接收主机信息并发送温度信息，如果不是，则继续等待。主机通过中断口接收数据，处理后显示在数码管上。此次设计由于只有一个18b20温度传感器，这里用三个任意的数据代替从机2采集温度数据，由于传输距离较短，这里不用MAX232,直接将主机的发送端接从机接收端，主机接收端连接从机发射端，仿真结果正常显示，实验结果正常。

目录

1概述 (1)

1.1设计概述 (1)

1.2多机通信基本原理 (1)

1.3 通信协议 (2)

2系统总体方案及硬件设计 (3)

2.1总体设计方案 (3)

2.2硬件电路设计 (3)

3软件设计 (7)

3.1控制流程图 (7)

3.2串行口采集步骤 (7)

3.3软件流程图 (8)

PROTEUS仿真 (9)

课程设计体会 (11)

参考文献: (12)

附件1：主机A源程序代码 (13)

附件2：原理图 (24)

1概述

1.1设计概述

目前在通信领域里，单片机一对一通信已经不能满足人们设计的需要，多机通信已经成为主要通信方式。单片机多机通信是指两台以上的单片机组成的网络结构，可以通过串行通信方式共同实现对某一过程的控制。目前单片机多机通信形式较多，常见的有星形、环形，串行总线型通信和主从式多机型四种。本设计采用的是主从式多机型，它是一种分散性网络结构，具有接口简单、使用灵活等优点。下图为主从式多机通信示意图：

多机通信示意图

1.2多机通信基本原理

51用于多机通信时必须工作在方式2或方式3。以方式3为例，每发送一帧数据为11位：1位起始位(0)，8位数据位和1位停止位(1)，附加的第9位数据在非多机系统中为奇偶校验位，在发送端有SCON的TB8产生，在接收端传送到开关电源模块SCON的RB8。它还可设定为“0”或“1”作为在MTD2002多机通信中区分数据帧(0标志)还是地址帧(1标志)的标志。在MCS-51多机系统中有以下协议：所有的各从机均处于听命状态，即SM2=1，以便接收主机发来的地址，当接收到一帧信息的RB8为“1”时，表示主机发送来的是地址信息，所有的从机均发生接收中断，否则中断屏蔽。当一从机进入相应的中断服务程序，把接收到的地址和本机的地址比较，如果相符合就令其SM2=0，并向主机发回本机地址以作应答，该从机就与主机联通，准备接收主机发来的命令或数

据信息，而其他的未被寻址从机保持SM2=1并退出各自的中断服务程序。这样，只有SM2=0的从机才能接收到主机发送来的数据信息，顺利实现地址帧和数据帧的分离。被寻址从机在通信完成后重新使SM2=1，并退出中断服务程序，等待下次通信。

1.3 通信协议

要实现单片机和PC机的正常通信，必须正确设定它们两者之间的通信方式，保证双方都用相同的波特率、起始位、停止位、奇偶校验位，并且要建立双方通信的应答信号。

单片机既可工作在同步移位寄存器方式下也可工作在UART(通用异步收发器)下。串行口的通信方式是由特殊功能寄存器SCON来控制的。其各控制定义如下：

SM0，SM1：工作模式设定位;SM2：允许使用方法2、3多机通信控制位;RB8：接收数据第9位;TB8：发送数据第9位;TI：发送中断标志;RI：接收中断标志。本文中工作方式为3，即9位UART定时器T1作为波特率发生器。

1)串行通信波特率为9600bps;

2)帧格式为8位数据位，一位起始位，一位可编程的第9位(即发送和接收的地址/数据位的标志位)，一位停止位;

3)主机和从机遵循主从原则，主机用呼叫方式选择从机，数据在主机和从机之间双向传递，各从机之间的相互通信需通过主机作为中介;

4)主从机之间还应传送一些供它们识别的命令和状态字，如以‘c’表示主机发送从机接收命令，以‘d’表示从机发送主机接收命令等。

2系统总体方案及硬件设计

2.1总体设计方案

多机通信模块共有四个基本模块组成，一是主单片机，主要功能是控制发送命令和接受从机发送的数据；二是从单片机1，负责采集温度数据，并发送到主机；三是从机2，功能作用同上，但也可以是其他数据，比如空气空气湿度、水分、相关气体含量等；四是显示模块，本设计采用数码管显示，数码管便宜简单、编程容易、易控制，同时硬件电路比较好设计等。下图为总体设计框图：

总体设计方案框图

2.2硬件电路设计

单片机最小系统有时钟电路、复位电路、电源电路组成，如下图

（1）时钟电路：

单片机工作时，是一条一条地从ROM中取指令，然后一步一步地执行。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。—个机器周期包括12个时钟周期。如果一个单片机选择了12MHz晶振，它的时钟周期是1/12us，它的一个机器周期是12×(1/12)us，也就是1us。没有晶振，就没有时钟周期，没有时钟周期，就无法执行程序代码，单片机就无法工作。旁边的两个电容叫负载电容。一般单片机的晶振工作于并联谐振状态，它是根据晶振厂家提供的晶振要求负载电容选值的。晶振的频率就是在它提供的负载电容下测得的，能最大限度的保证频率值的误差。两个电容的取值都是相同的，或者说相差不大，如果相差太大，容易造成谐振的不平衡，容易造成停振或者干脆不起振。

（2）复位电路：