串口通信-多机通信系统-单片机.docx
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1、名目一、题目要求与功能分析11.1 题目要求11.2 功能及整体模块分析1二方案论证22.1 设计目的22.2 设计思路22. 1原理分析和争辩22. 2.2题设分析3三、电路设计53.1整体功能框架设计53.2硬件电路设计62.1主机硬件电路设计73. 2.2从机硬件电路设计103.3软件电路设计123.1协议设计123. 3.2主机程序流程图设计133.3从机程序流程图设计14四系统的调试与实现16主机模块功能调试162.1 从机模块调试163整体设计功能调试16五总结与体会18参考文献18附录19TOP VIEWRE 2DE 3DIP/SOvccBOTE: PIN LABELS Y AN
2、D Z ON TIMING. TEST. AND WAVEFORM DIAGRAMS REFER TO PiNS AANDB WHEN DE IS HIGH. TYPICAL OPERATING CIRCUIT SHOWN WITH DIP/SO PACKAGE.图6 MAX485接口芯片数据手册的典型连接图LED数码管显示电路:LED数码管显示电路如图2所示显示子模块由六个数 码管和相应的启动芯片构成。其中每路通道的采集值用量为数码管显示。为了节 约单片机的I/O 口此题的数码管承受MAX7219芯片。给芯片的优点在于可完成电 路的刷。MAX7219芯片的SEG A-SEG DP为数码管段码
3、接口,DIG0-DIG7为位码接 口, CLK、DIN、LOAD分别与单片机PL 0、Pl. K PL 2连接。单片机通过串行的 方式将要显示的数据通过CLK、DIN、LOAD三个接口送入相应的显示存放器内, MAX7219将自动完成对数码管的刷工作。具体的电路如下图。DPY_-SEG.DPV+ISETCLK DIN LOADDOUTGNDGND图SEGA SEGB SIGCSIGD SEGESBGF SEGGSEG DPDE 0DD 1DD 2DD 3 DC 4DE,DD 57 d|&CX: AX-219从机AT89s51的Pl 口的低四位用于本机的地址设定,其他的设置根本与主 机相像。通过
4、跳线开关的闭合与翻开的组合可以最多设定16种地址。比方,四 位开关全部断开时,对应的P0为1111,此时本机的地址即为llllHo从机在开 头加电工作前需要依据整个系统的要求设定自己的地址,也就是将开关状态设置 好。这样从机在开机自检时就可以获得本机的地址。其中将模拟电压信号转换成数字量的AD转换芯片ADC0809的连接如图中, 将数据选择三个把握端都设为低电平,即选择输入通道IN-0;然后将8位数据 输出口 D0-D8与从机8051的P2 口相连,将ADC0809的CLOCK端与从机8051 的ALE相连,将ADC0809的STATRT、ENABLE ALE端分另I与从机8051的 P0 口
5、的P0-3相连;并参加设置参考电压。从机局部的连接示意图:两个PORT端口局部为与主机的串行接口 MAX485 对应的A、B相连,另一个PORT端U0为采集转变的电压信号。123依据设计要求绘制从机模块电路图如下图。VCCROBREADEJN7-A1N0I;123456789101112131415163,8.2KTM22 pf11.0 592 M0 12 3 4 5 6 7 NNNNNNNNUIVCCP1.0PO.O (ADO)Pl.lP0.1 (ADI)Pl.2P0.2 (AD2)Pl.3P0.3 (AD3)PI.4P0.4 (AD4)(MOSIPL5P0.5 (AD5)(MISO)P1.
6、6P().6(AD6)SCK)PI.7P0.7 (AD7)RST(RXD)P3.0(IM2IP3.1ALE.PROGdNT0)P3.2PSEN(INT1)P3.3皿)3.4(LDP3.5P2.7CI5)(WR)P3.6P2.6 (AI4)(RD)P3.7P2.5 (AI3)P2.4 (A12 )XTAL2P2.3 (All IXTAL1P2.2 (AIO)R2.1(A9)GNDP2.0(A8)HI J 22 pf8多机通信的从机局部电路设计TitleSize NumberRevisio nA4Dale:20 Jun-201 0Sheet ofFile:C UsersXy angD esk(op
7、 DDB y:其中AD转换芯片ADC0809与从机8051的连接具体如下:KE UDOC 8X2XD XD 亦EN0123456722222222PPPPPPPP7 6 5 o o O p p P4 3 2 1 o o o O p p p PECX*051连接图EOCADC0809芯片为8位A/D转换器(28PIN) IN0-IN7: 8个模拟通道输入端。 ADDC、ADDB、 ADDA:000111 对应了 8 个通道) ALE:地址锁存允许信号。START:启动转换信号。EOC:转换完毕信号。0E:输出 允许信号(允许读。CLK:外部时钟脉冲输入端,典型值640Ko VREF(+)、 VR
8、EF(-):参考电压输入端。Vcc: +5V电源。GND:地。转换公式为:D=AIN*/Vref*2八8-1)3.1协议设计数据传输的双方均使用9600kbps的数率进展传输,使用主从式通行,主、 从机相互发送或承受数据,首先使全部从机的SM2位置1处于只接收地址帧的状 态。主机先发送一帧地址信息,从机接收到地址帧后,各自将接收的地址与本机 的地址比较。对于地址相符的那个从机,使SM2位清零,以接收主机随后发来的 全部信息;对于地址不符的从机,仍保持SM2=L对主机随后发来的数据不予理 睬,直至发送的地址帧。当从机发送数据完毕后,发送一帧校验和,并置第9位 (TB8)为1,作为从机数据传送完毕
9、标志。主机接收数据时先推断数据完毕标志,假设RB8=1,表示数据传送完毕,并 比较此帧校验和,假设正确,则会送正确信号00H,此信号令该从机复位(即重 等待地址帧);假设校验和出错,则发送0FFH,令该从机重发数据。假设接收帧的 RB8=0,则原数据到缓冲区,并预备接收下帧信息。假设主机向从机发送数据,从机令SM2=0,同时把本站地址发回主机。作为 应答之后才能收到主机发送来的数据。其它从机(SM2=1),无法收到数据。主机 收到从机的应答地址后,确认地址是否相符。假设地址不符,发复位信号;假设 地址相符,则清TB8,开头发送数据。从机接收到复位命令后回到监听地址状态。 否则开头接收数据和命令
10、。设主机发送的地址联络信号OOH, 01H, 02H为从机设备地址;通常从机以中断方式把握和主机的通信。程序可分成主机程序和从机程序,商定一次传送的数据为16个字节.网依据试验要求及相应的通信协议现绘制如下的主机程序流程图:承受数据显示承受结果地址循环图10主机的程序流程图主机的程序流程大致如上,首先将串口初始化,设置TMOD、PCON、SCON、 TH1、TL1等参数;然后主机通过串口发送一个呼叫地址,等待并接收从机答复; 假设地址错,则发送发复位信号给从机。假设地址相符,则清地址标志。然后通过发命令来把握是主机发送数据给从机还是主机预备接收数据,等待从机的回复来确定接收状态。假设是发送命令
11、并且从机已经预备好接收,清校验 和,主机发送一数据给从机。主机发送校验和,从机依据校验和后回复接收是否正确3. 3.3正确3. 3.3假设接收不正确,则要求主机重发送,从机程序流程图设计并置地址标志O图11从机的程序流程图从机的程序流程有很大一局部是和主机的流程一样的,从机首先再开机启动 时通过P1 口读取从机的本机地址,串口初始化:TMOD、PCON、SCON等参数 的设置和主机一样,首先将SM2设为1,只接收地址帧。假定预备好发送和接 收,当接收到本机发过来的地址时,假设非本机地址,连续等待;假设是本机地址 则把本地址发回给主机。假设是复位信号,则恢复SM2置一。假设是接收命令,则是等待主
12、机发送的数据,从机接收预备好发送数据的状态, 然后清校验和,开头从主机接收数据,校验和一样发“00 ”,校验和不同发 “0FF”,重接收,接收数据完毕;假设是接收命令,则从机向主机发送数据, 并等待发送,从机预备好发状态后,先清校验和,开头向主机发送数据,然后向 主机发送校验和,等待主机回复,假设主机接收不正确,则从机重发送数据给主 机,始终等到发送数据成功;假设主机推断命令非法,并回复从机重回到发状 态,最终从机恢复监听将SM2位置一。本从机设计为首先通过将其转换的电压信号,再通过AD转换芯片ADC0809 将其转变为数字量传送给从机。从机在收到发送命令后,将此数据通过串口再发 送给主机。主
13、机依据推断后,给从机发送把握命令。四系统的调试与实现对本课题的设计思路清楚之后,我们接下来所需要做的工作就是依据我们的 方案编程实现功能。本过程可以分为五个局部:从机模块调试、LED显示模块 调试、电平转换模块功能调试、主机模块功能调试、整体设计功能调试。3.1 主机模块功能调试当主机发送地址帧呼叫从机时从机将接收到的内容与自己的地址比较,如假 设一样从时机向主机发送主机所需要的数据。而主机接收到正确的数据,便会通 过LED数码管显示出来,这样便会实现我们预想的主机模块功能。固然主机局部 程序包含上面调试好的LED显示模块程序。此处将从机送来的数值通过调用LED 显示模块子程序显示出来。LED
14、显示模块分为三个区域,从机0、从机1、从机2 分别占用2个显示管。3.2 从机模块调试从机局部实现的功能是针对主机发送来的地址进展比照,假设是自己的从机 地址,就会发送AD转换结果。为了检测此局部的功能是否能够实现,我们借助串 口测试软件,发送预设的从机地址看看该从机是否会把AD转换的结果发送来。此 从机调试模块分为两个层次:1、用一个简洁的程序测试从机硬件局部是否能正 常运行;2、在硬件良好的状况下测试编写的从机局部代码能否顺当实现功能。该局部相比较而言简洁一点,其实也可以归为主机模块调试的一局部。LED 功能就是用来显示DA转换的结果。连接好电路之后,用个小程序测试LED显示 功能良好的状
15、况下显示从机发送来的数据。4. 3整体设计功能调试各个模块程序功能调试好之后,将他们各就各位。但此时我们又遇到一个难 题:从机送给主机的数据在经MAX485传递给主机时读出来的不是抱负的结果, 后经过示波器查看输出波形,经屡次调试,将主机与从机时序调整全都才得以在主机收到从机发送来的数据。图12系统的调试示意图五总结与体会参考文献1蔡美琴,张为民等.MCS-51系列单片机系统及其应用M.-2版.一北京: 高等教育出版社,2022. 62于永,戴加,刘波等.51单片机C语言常用模块与综合系统实例精讲M.- 2版.一北京:电子工业出版社,2022. 103杨家,李华军等.单片机程序设计及其应用-从
16、根底到实践M.北京:电 子工业出版社,2022. 3、题目要求与功能分析1.1题目要求本小组的试验题目如下: 一、任务:设计实现多台单片机系统之间的串行通信二、根本要求(难度系数0.8):(1)设计一个主从式多机通信系统,包含1台主机和3台从机,主机和从机全 部为单片机;(2)选择适宜总线接口芯片,正确连接主机和从机;(3)编程实现分布式数据采集功能,主机可以猎取各分机当前AD转换结果, 并显示。三、发挥局部:(1)完善通信功能。依据完成状况加分,上限+0.2)1. 2功能及整体模块分析随着工业化要求提高,分布式系统进展以及把握设备与监控设备之间通讯需 要,多机通信系统设计的监控系统逐步普及。
17、此多机通信系统具有友好的人机操作 界面、强大的10设备端口驱动力量,可与各种PLC、智能仪表、智能模块、板 卡、变频器等实时通讯。在检测大量模拟量的工业现场使用相像的多机通讯系统; 单片机接口丰富,与A/D转换模块组合可以完成一样的工作,并且系统牢靠、 本钱低。本次试验的目的是就是应用单片机的串口通信功能实现一个分布式采集系 统。整个系统中包含一片主机和三片从机,主机的任务是实现对三片从机的AD 转换结果的采集并在数码管上显示之。这样从硬件的角度上将整个系统分为两个 模块一主机模块和从机模块。主机模块中包含单片机模块、数码管显示子模块和 串口电平转换子模块,从机模块则包括单片机子模块、AD转换
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- 串口 通信 系统 单片机
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