同步串行通信设计

单片机系统,就是应用单片机作为核心,为围增设一些辅助电路,能够完成一定功能的系统。人们已越来越多地采用单片机来对一些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行检测和控制。单片机之间的串行通信，当传输距离小于1.5m时主要采用TTL电平传输；当传输距离在1.5-15m之间时，可以采用RS-232通信协议进行数据传输；当传输距离大于15m而小于1.5km 时，可以采用RS-485通信协议进行数据传输。软件用 Keil 8051编译器,它提供了集成开发环境，包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和仿真调试器。利用Keil C uVision编写的程序可直接调用编译器编译，连接后可直接运行。从而完成51单片机与单片机的串口通信。

关键词：单片机串行通信数据传输

前言 (1)

第一章 :基本原理 (2)

第二章系统分析 (3)

2.1 单片机 (3)

2.2 AT89C51单片机 (3)

2.3 MAX 232 单片机 (4)

2.4 串口通信 (5)

2.5 单片机间接口硬件连接 (7)

第三章系统设计及调试 (9)

3.1 Keil uVision4软件介绍 (9)

3.2 Proteus简介 (10)

3.3 51单片机中断 (10)

3.3.1 中断的概念 (10)

3.4 51单片机定时/计数器0,1 (11)

3.6 硬件设计 (11)

3.7 软件设计 (12)

3.8 调试电路图 (14)

设计总结 (16)

前言

随着网络技术的研究开发,网络技术已经成为计算机应用和社会信息化程度的一个重要标志,而这一切必须具备的前提条件则是数据传输接口.计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。 RS-232-C接口(又称 EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展，人们已越来越多地采用单片机来对一些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行检测和控制。单片机则具有快速及灵活的控制特点，通过单片机的RS-232串行接口与外部设备进行通信。因此如何实现单片机之间的通讯具有非常重要的现实意义。

MCS单片机具有串行口，利用串行口实现数据通信。根据单片机端口内部的结构特点，这些端口的端口线可以直接相连，从而使两个单片机之间并行通信不用另外的硬件电路设备。设计时，也可以根据不同的使用要求采用不同的并行连接方法。由于计算机与计算机之间的距离可能是近程的(几米之内),也可能是远程的(几百米甚至上千米），那么信息交换的方式可能采用并行通信，也可能采用串行通信；而一般的远程通信需采用串行通信方式。现在单片机与单片机在结构、性能和经济上为实现远程串行通信特别是多机系统提供了很好的条件。本次设计主要是单片机与单片机之间串行通行。

第一章:基本原理

串口通讯，不但可以实现将单片机的数据传输到计算机端，而且也能实现计算机对单片机的控制。由于其所需电缆线少，接线简单，所以在较远距离传输中，得到了广泛的运用。单片机有一个全双工的串行通讯口，即串行接收和发送缓冲器（SBUF），这两个在物理上独立的接收发送器，既可以接收数据也可以发送数据。但接收缓冲器只能读出不能写入，而发送缓冲器则只能写入不能读出，它们的地址为99H。这个通信口既可以用于网络通信，亦可实现串行异步通信，还可以构成同步移位寄存器使用。如果在传行口的输入输出引脚上加上电平转换器，就可方便地构成标准的RS-232接口。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如计算机的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。

本文在研究传统的单片机通信系统的基础上，设计了一种基于MCS－51系列单片机AT89S51的多机通信系统。初始时，1号单片机为主机。主机通过串口向从单片机发送指定格式的数据，从单片机收数据并作出响应，主机通过液晶屏显示通信信息，从机通过LED显示通信状态。主机通信结束即转为从机，其他单片机可置为主机，获得总线控制权。1号单片机通过矩阵键盘控制通信过程与显示，2号单片机通过独立按键控制通信状态与主从机切换。

在此通信系统中，各个单片机具有平等的权限。仅在初始时，1号单片机被默认置为主机，若不需使2号单片机变成主机，则此通信系统可以作为主从式通信系统。任何时刻，系统只有一片单片机作为主机，其他均为从机。主机发送的信息可以传送到指定从机,各从机之间也不能直接通信。主机发起通信，从机接收到自己的单片机号后，开始与主机通信。

第二章系统分析

2.1 单片机

2.1.1 单片机定义

单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。

2.1.2 单片机的特点

单片机主要有如下特点：

1.有优异的性能价格比。

2.集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。

3.制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。

4.低功耗、低电压，便于生产便携式产品。

5.外部总线增加了I2C（Inter-Integrated Circuit）及SPI(Serial Peripheral Interface)等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。

6.单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。

2.2 AT89C51单片机

AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。