双机通信系统单片机课程设计

设计概况 (2)

1 总体设计 (3)

1.1 设计要求 (3)

1.2 设计方案 (3)

2 双机通信硬件设计 (4)

2.1 AT89C51简介 (4)

2.2 AT89C51串行口的工作方式 (5)

2.3 晶振电路设计 (8)

2.4 复位电路设计 (8)

2.5 接口电路的设计 (9)

2.6 输入输出电路设计 (11)

3 双机通信软件设计 (13)

3.1 串行通信软件实现 (13)

3.2 串行通信程序流程 (13)

3.3 程序清单 (16)

4 软件仿真 (20)

5 硬件连接 (21)

6 设计总结 (23)

参考文献 (24)

设计概况

要构成一个较大规模的控制系统，常常需要采用多机控制实现，而AT89C51单片机有一个异步通信方式的全双工串行接口，可以方便地构成双机、多机系统。而串行通信也成为单片机与单片机、单片机与上位机之间进行数据传输的主要方式，是一种适用于远距离通信的数据传输方式。

串行通信是单片机的一个重要应用。本次课程设计就是要利用单片机来完成一个系统，实现双片单片机串行通信。通信的结果实用数码管进行显示，数码管采用查表方式显示。两个单片机之间采用RS232进行双机通信。在通信过程中，使用通信协议进行通信。

关键词：单片机；串行通信；接口

1 总体设计

1.1 设计要求

设计一个单片机双机通信系统，单片机A接1个8位按键开关，单片机B 接8个发光二极管，通过串行通信实现由A机拨码开关控制B机发光二极管的亮灭。

1.2 设计方案

本次设计，对于两片AT89C51，采用RS-232进行双机通信。如图1所示，发送方的数据由串行口TXD段输出，经过电平转换芯片MAX232将TTL电平转换为RS-232电平输出，经过传输线将信号传送到接收端。接收方也使用MAX232芯片进行电平转换后，信号到达接收方串行口的接收端。接收方接收后，在LED二极管上显示接收的对应信息。

图1 双机通信系统原理框图

软件部分，通过通信协议进行发送接收，发送机先送联络信号给接收机，当接收机接收到联络信号后，向发送机回答一个应答信号，表示同意接收。发送机收到应答信号后开始发送数据，每发送一个数据块字节都要计算“校验和”，假定数据长度为16个字节，起始地址为40H，一个数据块发送完毕后立即发送“校验和”。接收机接收数据并存入数据缓冲区起始地址也为40H，每接收到一个数据字节便计算一次“校验和”，当接收到一个数据块后，在接受发送机发来的“校验和”，并将它与接收机计算的校验和进行比较。若二者相等，说明接受正确，接收机回答00H，发送机结束发送；若二者不等，说明接受不正确，接收机回答0FFH，请求重发，发送机重新发送数据一次。接收机接收到数据后通过发光二极管LED显示发送机的发送状态。

2 双机通信硬件设计

2.1 AT89C51简介

AT89C51 是一个带有4k 字节存储器的单片机，它具有128字节内部RAM；32 个I/O 口线和；两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。如图2所示，DIP40封装的AT89C51的各个引脚及其功能。

图2 AT89C51单片机引脚封装

AT89C51单片机各个引脚功能如下：

（1）电源几时钟引脚

•V

（40号引脚）：电源接入引脚

CC

•V

（20号引脚）：接地引脚

SS

•XTAL1（19号引脚）：晶振接入的一个引脚

•XTAL2（18号引脚）：晶振接入的另一个引脚

（2）控制线引脚

（9号引脚）：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚•RST/V

PD

•ALE/PROG（30号引脚）：地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引•EA/

V(31号引脚)：内外存储器选择引脚/片内EPROM编程电压输入引

PP

脚

•PSEN(29号引脚)：外部程序存储器选通信号输出引脚

（3）I/O引脚

·P0.0—P0.7（39—32号引脚）：一般I/O口引脚/低位地址总线引脚·P1.0—P1.7(1—8号引脚)：一般I/O口引脚

·P2.0—P2.7(21—28号引脚)：一般I/O口引脚/高位地址总线引脚

·P3.0—P3.7(10—17号引脚)：一般I/O口引脚或第二功能引脚

P3.0（10号引脚）：RXD串行口输入

P3.1（11号引脚）：TXD串行口输出

P3.2（12号引脚）：0

INT外部中断0输入

P3.3（13号引脚）：1

INT外部中断1输入

P3.4（14号引脚）：T0定时器0的外部输入

P3.5（15号引脚）：T1定时器1的外部输入

P3.6（16号引脚）：WR片外数据存储器“写”选通控制输出

P3.7（17号引脚）：RD片外数据存储器“读”选通控制输出

2.2 AT89C51串行口的工作方式

AT89C51的串行口是一个可编程全双工的通信接口，具有通信异步接受和发送的全部功能，能同时进行数据的接收和发送，也可作为同步移位寄存器使用。

AT89C51的串行口主要由两个独立的串行数据缓冲寄存器SBUF（一个发送缓冲寄存器，一个接收缓冲寄存器），串行口控制寄存器、输入移位寄存器及若干控制门电路组成。