單片機(jī)雙機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　電子信息工程</b></p><p>　　單片機(jī)雙機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，從智能的家用電器到工業(yè)上的集散

2、控制系統(tǒng)都采用上位機(jī)與下位機(jī)基于串行通信的主從工作方式，這樣就充分利用了微型計(jì)算機(jī)分析處理能力強(qiáng)、速度快的特點(diǎn)及下位機(jī)面向控制、使用靈活方便的優(yōu)勢(shì)。[1]</p><p>　　51系列的單片機(jī)內(nèi)部包含有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、通用異步串行收發(fā)器這些資源。在廣泛的應(yīng)用中，單獨(dú)一片單片機(jī)所能完成的任務(wù)是有限的，因此而常常需要擴(kuò)充I/O接口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行通信接口、存儲(chǔ)器等器件。一個(gè)系

3、統(tǒng)中使用兩個(gè)或兩個(gè)以上的單片機(jī)時(shí)，單片機(jī)之間就需要通過互連進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信。51系列的單片機(jī)帶有串口，利用串口進(jìn)行互連通信極為方便，并且能夠減少端口的數(shù)量。但如果系統(tǒng)要求擴(kuò)充的資源是對(duì)外連接的串口，串口上可以外接串行輸入并行輸出的移位寄存器74LS164，或外接并行輸入串行輸出的移位寄存器74LS165。[2-6]為了增加通信距離，減少通道中電源的干擾，可以在通信上路采取光電隔離的方法進(jìn)行雙機(jī)串行通信。</p><p&

4、gt;<b>　　主題</b></p><p>　　雙機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，單片機(jī)內(nèi)部的串行接口是全雙工的，它在接收數(shù)據(jù)的過程中同時(shí)能夠發(fā)送數(shù)據(jù)。兩個(gè)串行接口數(shù)據(jù)緩沖器可以通過特殊功能寄存器SBUF訪問，寫入SBUF的數(shù)據(jù)用于發(fā)送，接收的數(shù)據(jù)從SBUF中讀出。常用的數(shù)據(jù)傳輸方式有單工、半雙工、全雙工，本設(shè)計(jì)采用單工的傳輸方式。串行通信有兩種形式，（1）異步通信：這種通信方式的特點(diǎn)是接收器和發(fā)送器

5、都有各自獨(dú)立的時(shí)鐘，然而它們之間的工作不是同步的，異步通信方式用一幀表示一個(gè)幾位的字符，其內(nèi)容排布：首先一個(gè)起始位，接著幾個(gè)數(shù)據(jù)位，最后緊跟的是一個(gè)停止位。（2）同步通信：這種通信方式的特點(diǎn)是發(fā)送端和接收端由共同的一個(gè)時(shí)鐘源控制，為了解決在異步通信方式中每傳輸單位字符要加上起始位和停止位從而占用大量傳輸時(shí)間的情況，同步傳輸通信方式會(huì)去掉起始位和停止位，與傳輸數(shù)據(jù)塊時(shí)會(huì)首先送出同步字符標(biāo)志來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送。單片機(jī)對(duì)串口的控制是通過對(duì)串行口

6、控制寄存器SCON和波特率控制寄存器PCON的設(shè)置實(shí)現(xiàn)的。SCON是一個(gè)可以位尋址的特殊功能寄存器，通過設(shè)置SCON的SM0位和SM1位，可以使單片機(jī)有四種不同的工作方式供選擇。在和PC機(jī)串行通信時(shí)，通常設(shè)置為方式1或</p><p>　　下面介紹單片機(jī)系統(tǒng)各部分功能模塊：</p><p>　　(1)單片機(jī)的串行工作方式:目前廣泛應(yīng)用的單片機(jī)串行通信是采用異步通信方式，多數(shù)單片機(jī)都有一個(gè)或

7、者多個(gè)UART異步串行通信接口，這就為使用者編寫通信程序提供了便利。本文將討論采用異步串行通信方式，單片機(jī)對(duì)串口的控制是通過對(duì)串行口控制寄存器SCON和波特率控制寄存器PCON的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)的。SCON是一個(gè)可以位尋址的特殊功能寄存器，通過設(shè)置SCON的SM0和SMI，可以使單片機(jī)工作于四種不同的方式。SCON的內(nèi)容可以參考數(shù)據(jù)手冊(cè)進(jìn)行了解。當(dāng)單片機(jī)用于和PC機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，一般設(shè)置為方式1或方式3，主要區(qū)別是方式1的數(shù)據(jù)格式為8位，然而方

8、式3的數(shù)據(jù)格式為9位，其中第9位SM2為多機(jī)通信選擇位，能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)的多機(jī)通信。波特率控制寄存器PCON的第7位SMOD為串口波特率倍增控制位，當(dāng)單片機(jī)的晶振為整數(shù)時(shí)，通過設(shè)置SMOD為1可獲得更高的速率，但是SMOD不可以位尋址。</p><p>　　(2)單片機(jī)串行口的傳輸速率設(shè)置:單片機(jī)和PC機(jī)通信時(shí)，其通信速率由定時(shí)器1或定時(shí)器2產(chǎn)生(52系列)，定時(shí)器時(shí)1工作于方式2的通信速率計(jì)算公式為：波特率＝(S

9、MOD×fosc)／(32×12×[256－TH1])。當(dāng)采用定時(shí)器1的設(shè)計(jì)時(shí)，速率不會(huì)過高，一般情況下最高為19200bit／s。為了獲得更高的通信速率，可利用52系列單片機(jī)的定時(shí)器2，定時(shí)器2的最高的速率可以達(dá)到115200bjt/s。[11]</p><p>　　(3)時(shí)鐘電路:時(shí)鐘電路是單片機(jī)的工作心臟，可以控制著單片機(jī)的節(jié)奏，通過提高時(shí)鐘的頻率來提高CPU的工作速度，目前大

10、多數(shù)的單片機(jī)采用CMOS工藝，允許的最高頻率是隨著型號(hào)變化而變化得。AT89C51等CMOS型單片機(jī)內(nèi)部了有一個(gè)可以控制的反相放大器，引腳XTAL2，XTAL1分別為反相放大器的輸入端和輸出端，在XTAL2，XTAL1上連接晶振源和電容便可以組成振蕩器。電容C1，C2的參考值為22PF，振蕩器的頻率主要取決于晶振的頻率，但必須小于器件允許的最高頻率。[6]振蕩器的工作由PD來控制，復(fù)位以后PD=0振蕩器工作，可由軟件置PD為“1”，振蕩

11、器便會(huì)停止振蕩，從而使得整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)停止工作，以達(dá)到節(jié)省電的目的。</p><p>　　(4)顯示電路:在單片機(jī)系統(tǒng)中，經(jīng)常用LED（發(fā)光二極管）數(shù)碼管顯示器來顯示單片機(jī)系統(tǒng)的工作狀態(tài)等信息，LED數(shù)碼管顯示器是單片機(jī)與人對(duì)話的一種重要輸出設(shè)備。LED數(shù)碼管可以構(gòu)造成顯示出0-F數(shù)字符號(hào)的7段數(shù)碼管，而在內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面的連接可分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。將發(fā)光二極管的正極全部連接在一起組成公共端稱為共陽(yáng)數(shù)碼管

12、，反之將其負(fù)極公共端稱為共陰數(shù)碼管。其中，共陽(yáng)數(shù)碼管公共端接+5V，共陰數(shù)碼管公共端接地，當(dāng)另一端接高電平時(shí)發(fā)光二極管導(dǎo)通點(diǎn)亮，而接低電平時(shí)二極管不導(dǎo)通則不點(diǎn)亮。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用兩片單片機(jī)實(shí)現(xiàn)信息的串行通信，設(shè)計(jì)過程中，從雙機(jī)通信背景的了解，到單片機(jī)具體功能的和8051單片機(jī)的區(qū)別；從串行通信的原理的熟悉，到

13、掌握具體串行通信在雙機(jī)之間的電路實(shí)現(xiàn)；從硬件電路設(shè)計(jì)到程序編寫；從硬件調(diào)試到軟件仿真的實(shí)現(xiàn)。發(fā)送方的數(shù)據(jù)由串行口TXD端輸出，經(jīng)過傳輸線將信號(hào)傳送到接收端。接收方接收到信號(hào)，對(duì)于接口電路，通過短距離傳送，能夠減少抗干擾作用，短距離雙機(jī)串口中可以連接電平轉(zhuǎn)換器，常用芯片有RS232。硬件設(shè)計(jì)過程中，對(duì)串行通信方式的選擇，波特率的計(jì)算，芯片的選擇，某些指令功能的使用，功能模塊的連接，芯片地址選擇等都需要理解。</p><

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