单片机通信技术

§7.4 单片机通信技术
三、单片机点对点通信
设定波特率启动定时器1
设定波特率启动定时器1 设定串行口工作方式
发 送 端 软 件 流 程 图
设定串行口工作方式
发送请求信号
B机允许发送？ Y 指针初始化校验和清零 N
发送一个字节数据求校验和 数据发送完毕？ Y 发送检查和 B机正确接收？ Y 返 回 N
TX6: TX7: TX8: TX9: XRL JZ SJMP MOV MOV JNB CLR MOVX MOV JNB CLR INC ADD MOV DJNZ A,#00H ;判“00” TX5 TX1 A,R7 SBUF,A ;发送长度N TI,TX6 TI A,@DPTR SUBF,A ;发1字节数据 TI,TX8 TI DPTR ;调整指针 A,R6 R6,A ;求累加和 R7,TX7
单片机串行口输出的是TTL电平，要想实现串行通 讯，常将其转换成常用的串行通信总线标准接口电平， 常用的串行通信由两种RS-232串行通信和RS-485串行 通信。
§7.4 单片机通信技术
二、常用接口芯片结构和工作原理 单片机机间串行通信常用MAX232芯片和MAX485芯 片，分别介绍如下： １.MAX232芯片介绍 MAX232芯片是MAXIM公司生产的、两路接收器和驱 动器的IC芯片，适用于各种EIA-232C和V.28/V.24的通 信接口。 MAX232芯片内部有一个电源电压变换器,可以把输 入的+5V电源电压变换成RS-232C输出电平所需的±10V 电压。所以,采用此芯片接口的串行通信系统只需+5V 的电源就可以了,硬件接口简单,所以被广泛使用。
起始位
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
TB8
停止位
TI
发送时序图
TXCLOCK RXD 起始位 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 TB8 停止位
位检测器 采样时间 SHIFT RI
接收时序图
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二、常用接口芯片结构和工作原理 ３.MAX485芯片 Maxim公司提供了一系列的电平转换芯片。其中， 不仅有TTL电平到RS-232电平的转换芯片，还有RS-485 和TTL电平之间的转换芯片MAX485。 MAX485芯片管脚及内部结构 ：
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三、单片机点对点通信
查询方式双机通信软件设计
通信协议：采用2400波特率、6M晶振，两机编号分别 为：05,06号，工作在方式1。 05发、06收的工作过程为： 1、05发呼叫信号“06”，06收到后，在可以接收 数据时应答“00”，否则发“0F”。 2、05收到“00”后，先发数据字节数N，再发N字 节数据及校验码。 3、06收完数据后，进行校验，成功向05发“F0”， 否则发“OF”。
查询方式双机通信发送程序：
TX: MOV MOV MOV SETB MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV JNB MOV CLR MOV JNB MOV CLR JNB MOVX CLR CJNE JBC RET SJMP TMOD,#20H ;T1模式2 TH1,#0F3H ;2400常数 TL1,#0F3H TR1 ;起动T1定时 PCON,#80H ;SMOD=1 SCON,#50H ;串口方式1 DPH,31H A,R6 DPL,30H ;数据首地址 SBUF,A ;发累加和 R7,32H ;长度 TI,TXA R6,#00H ;累加和清零 TI A,#06H ;呼叫 TI,TXB SBUF,A TI TI,TX2 ;等待发送 ASBUF ;判成功否 TI A,#0FH,TX0 RI,TX4 ;等待应答 TX3 TX5:
R1IN 5K
13 RS-232 输入 8
R2OUT
R2IN 5K GND 15
+
MAX232芯片 内部电路
C1+ C1C2+
VCC +5v~+10v -10v~+10v
V+
V-
+
2 +10V 6 -10V C4
C2
§7.4 单片机通信ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ术
二、常用接口芯片结构和工作原理 2.RS-232-C 标准 RS-232-C是一种串行通信总线标准，是数据终端 设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的接口标准。 一个完整的RS-232-C接口有22根线，采用一种标准的 “Ｄ”型保护壳的25针插头座，或采用有９根引脚用 一个九芯连接器连接。 基本的数据传送引脚包括RXD、TXD、SG；Modem的 控制和引脚状态包括DTR、RTS、DSR、CTS、DCD和RI。
TX0:
TXA: TX1: TXB: TX2: TXC: TX3:
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四、单片机多机通信
单片机多机系统中常采用的总线型主从式多机系统。所谓主 从式，即在数个单片机中，有一个是主机，其余的为从机，从机 要服从主机的调度、支配。在采用不同的通信标准通信时，还需 进行相应的电平转换，也可以对传输信号进行光电隔离。在多机 系统中，通常采用RS-422或RS-485串行标准总线进行数据传输。
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第七章 网络集成式分散控制系统
本章介绍网络控制系统有以下内容：
§7.1数据通信与工业网络
§7.2集散控制系统
§7.3现场总线控制系统
§7.4单片机通信技术
第七章 网络集成式分散控制系统
§７.4 单片机通信技术 一、单片机串行通信
二、常用接口芯片结构和工作原理
三、单片机点对点通信
N 从机接收就绪？ Y 送RRDY=1 送RRDY=0 接收数据 N 接收完毕？ Y 恢复现场 返回 送TRDU=0
命令01
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五、单片机与PC机通信
１.RS-232的硬件握手协议 以RS-232来说，硬件握手使用DSR（第6引脚）、 CTS（第8引脚）、DTR（第4引脚）和RTS（第7引脚）4 条硬件线路，通过计算机上RS-232端口的DTR和RTS端 口及被控设备端的DSR和CTS端口这4个端口的交互作用。 计算机主控端与被控的设备端可以进行数据的交 流，而在数据块无法处理时，可以通过4条握手线的高 地电位的变化来控制数据是继续发送或是暂停发送。
二、常用接口芯片结构和工作原理 4.RS-485接口标准
RS-485是一种基于差分信号传送的串行通信链路 层协议。它解决了RS-232协议传输距离太近的缺陷， 是工业上广泛采用的较长距离数据通信链路层协议。 RS-485支持半双工或全双工模式网络拓扑，一般 采用终端匹配的总线型结构。 RS-485接口采用差分方式传输信号，只需要检测 两线之间的电位差就可以。
从机就绪？ Y 发送数据块
N
从机就绪？ Y 接收数据块
返回
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四、单片机多机通信
中断入口 保护现场 N
地址符合？ Y 发回地址
多机通信的 从机中断 程序流程图
接收下一个字符 是命令？ Y 命令分类 N 非法命令
发命令02 N
从机发送就绪？ Y 送TRDU=1 发送数据 N 发送完毕？ Y
+
C1+ C1C2+ C2-
+5V
C4 + 1uF +5V
C5 1uF
§7.4 单片机通信技术
五、单片机与PC机通信
３.单片机与PC机点对点通信
开 始
初始化
PC机与单片机串行
开启串行中断 是否发送数据？ N
通信流程图
Y
PC机向单片机发数据
关闭串行中断
将数据返发给PC机
§7.4 单片机通信技术
五、单片机与PC机通信
３.单片机与PC机点对点通信 点对点通信采用MAX232连接PC机和单片机，硬件 接口电路如图所示。
+ C7 1uF
VDD VCC
P3.1/TXD
T1IN T2IN
R1OUT R2OUT
T1OUT T2OUT
R1IN R2IN
P3.0/RXD
89C52
MAX232A GND
C8 1uF
+
+
C6 1uF
２软件握手协议 软件握手中最常用的就是XON/XOFF协议。 设备要求的软件握手步骤
RS-232 计算机 送出Chr(19) 设备的缓冲区快满了 计算机暂停发送数据 …………… 送出Char(17) 设备持续处理数据 设备的缓冲区已降至合理区 设备
计算机再发送数据给设备
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五、单片机与PC机通信
RO：接收其输出端。 DI：驱动器输入端。 DE：驱动器输入使能端。 Vcc：电源正极4.75～5.25V。 GND：接地 B：反相接收器输入和反相驱动器输出。 A：同相接收器输入和同相驱动器输出。
1 2 3 4 R0 RE DE DI VCC B A GND 8 7 6 5
§7.4 单片机通信技术
§7.4 单片机通信技术
二、常用接口芯片结构和工作原理
+5V C5 1 C1 + 3 4 + 5 +5V 400K T1IN +5V 400K 10 T2IN T2OUT 7 + 16 C3
C2-
11 TTL/COMS 输入
T1OUT 14 RS-232 输出
12 TTL/COMS 输出 9
R1OUT
B A
1 2 DE/RE 3 TXD 4
MAX485
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
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三、单片机点对点通信
MCS-51单片机一般采用RS-232C标准进行点对点的 通信连接。如果采用单片机自身的TTL电平直接传输信 息，其传输距离较近，一般不超过1.5m，因此常采用 MAX232芯片进行电平转换。 硬件电路如下。
TXD RXD MCS-51 T1IN MAX232 R2OUT 系统1 R2IN GND T2OUT GND T1OUT R1IN MAX232 GND R2IN T2IN T2OUT 系统2 TXD MCS-51 R1OUT RXD
硬件电路如下。
TXD RXD
主机 TXD RXD TXD RXD
TXD
RXD
1号从机
2号从机
n号从机
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四、单片机多机通信
命令从机复位 入 口 串口初始化 发送地址
主机程序流程图
N
从机应答？ N Y 应答地址相符？ Y 发送命令字
从机应答？ N Y N 命令正确？ Y 收命令02 发命令01 命令分类 N
其中DTR和RTS是计算机通过RS-232-C接口送给Modem的控制 引脚；DSR、CTS、DCD和RI是Modem通过RS-232-C接口送给计算 机的状态信息引脚。
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二、常用接口芯片结构和工作原理 RS-232总线的收发时序：
TXCLOCK SBUF SHIFT RXD
四、单片机多机通信
五、单片机与PC机通信
六、单片机无线通信
§7.4 单片机通信技术
一、单片机串行通信
单片机之间串行通信用于双机冗余控制单片机与 单片机之间交换信息。MCS-51单片机本身具有串行接 口，为机间通信提供了极为便利的条件。
单片机串行通信有异步通信和同步通信两种基本 通信方式。串行通信按传输方向又分为单工、半双工、 全双工通信。
N
接 收 端 软 件 流 程 图
等待A机发送信号 A机允许发送？ Y 发送应答信号BB 指针初始化校验和清零 接收一个字节数据求校验和 N 数据接收完毕？ 发送错误标志FF Y 接收A机校验和比较检查和 正确接收？ Y 返 回 N N
§7.4 单片机通信技术 三、单片机点对点通信 TX4: MOV A,SBUF
§7.4 单片机通信技术
五、单片机与PC机通信
３.单片机与PC机多机通信
VCC
上位机和下位机的通信 接口电路完全相同，采用 MAX485作为收发器，接口电 路如下图所示。
5 9 4 8 3 7 2 6 1
RS485
DE/RE
RXD TXD RXD 5V RO RE DE DI VCC B A GND 8 7 6 5 A B
３.单片机与PC机多机通信
本系统采用的是总线型连接方式，如下图所示。在总线的 末端加入了两个120的电阻，以实现通信线路的阻抗匹配，从而 消除反射、吸收噪声。 在总线连接时，上位机的输出对应所有下位机的输入，下 位机的输出对应上位机的输入。
上位机
MAX485 R1 MAX485 1号机 MAX485 2号机 MAX485 N号机 R2
§7.4 单片机通信技术
五、单片机与PC机通信
１.RS-232的硬件握手协议
RS-232 计算机 DSR降下 设备的缓冲区快满了 计算机暂停发送数据 …………… DSR升高 设备持续处理数据 设备的缓冲区已降至合理区 设备
设备端要求的握手
计算机再发送数据给设备
§7.4 单片机通信技术
五、单片机与PC机通信