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1、单片机课程设计报告题目：单片机串口通信院（系）工学院专业电子信息工程年级 10-1 姓名学号指导教师 2013 年 12 月 6 日名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 16 页 -电子信息工程专业10 级学生单片机原理课程设计任务书课程设计题目七、单片机串口通信指导教师职称高级工程师设计任务和要求：1基本要求(1)采用 RS485接口作为通信接口(2)两个单片机可以单向数据通信(3)通信波特率大于9600 2.设计步骤(1)使用 Proteus 按设计要求绘制电路图。(2)按要求编写相应程序。(3)使用 Proteus 仿真程序，对程序进行调试。(4)撰写课程设计报告
2、3撰写课程设计报告课程设计报告内容包括题目、摘要、目录、正文、结论、致谢、参考文献等。学生在完成上述全部工作之后，应将全部内容以先后顺序写成设计报告一份，阐述整个设计内容，要求重点突出、特色鲜明、语言简练、文字通畅，字迹工整。报告书以A4纸打印，装订成册（文字不少于3000 字）。（2013年秋季）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 16 页 -目录摘要,2 英文摘要,3 一总体设计,4 1 设计要求,4 2 设计方案,4 二硬件设计,4 1 51单片机串行通信功能,4 2 MAX232 芯片,6 3 整体电路设计,7 三软件设计,8 1 串行通信软件实现,8 2 程
3、序流程图,8 四联合调试,11 五结语,11 六附录,12 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 16 页 -摘要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RS485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：51 单片机，串行通信，接口一、总体设计1.设计要求：两片单片机之间进行串行通信，发送端将0f 循环发送到接收端，并在接收端显示。2.设计方案：本次设计，对于两片89C51，采用 RS485进行双机通信。发送方的数据由串行
4、口TXD段输出，经过电平转换芯片MAX485将 TTL 电平转换为RS485电平输出，经过传输线将信号传送到接收端。接收方也使用MAX485芯片进行电平转换后，信号到达接收方串行口的接收端。接受方接收后，在数码管上显示接收的信息。为提高抗干扰能力，还可以在输入输出端加光耦合进行光电隔离。软件部分，通过通信协议进行发送接收，主机先送AAH给从机，当从机接收到AAH后，向主机回答 BBH。主机收到 BBH后就把数码表TAB16 中的 10 个数据送给从机，并发送检验和。从机收到 16 个数据并计算接收到数据的检验和，与主机发送来的检验和进行比较，若检验和相同则发送00H 给主机；否则发送FFH给主
5、机，重新接受。从机收到16 个正确数据后送到一个数码管显示。二、硬件设计1.51 单片机串行通信功能名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 16 页 -图 1.AT89C51 计算机与外界的信息交换称为通信，常用的通信方式有两种：并行通信和串行通信。51单片机用 4 个接口与外界进行数据输入与数据输出就是并行通信，并行通信的特点是传输信号的速度快，但所用的信号线较多，成本高，传输的距离较近。串行通信的特点是只用两条信号线（一条信号线，再加一条地线作为信号回路）即可完成通信，成本低，传输的距离较远。51 单片机的串行接口是一个全双工的接口，它可以作为UART（通用异步接受和
6、发送器）用，也可以作为同步移位寄存器用。51 单片机串行接口的结构如下：（1）数据缓冲器（SBUF）接受或发送的数据都要先送到SBUF缓存。有两个，一个缓存，另一个接受，用同一直接地址 99H,发送时用指令将数据送到SBUF即可启动发送；接收时用指令将SBUF中接收到的数据取出。（2）串行控制寄存器（PCON）SCON 用于串行通信方式的选择，收发控制及状态指示，各位含义如下：SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0,SM1:串行接口工作方式选择位，这两位组合成00，01，10，11 对应于工作方式0、1、2、3。串行接口工作方式特点见下表SM0 SM1 工作方式功能
7、波特率名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 16 页 -0 0 0 8 位同步移位寄存器（用于I/O 扩展）fORC/12 0 1 1 10 位异步串行通信（UART）可变（T1 溢出率*2SMOD/32）1 0 2 11 位异步串行通信（UART）fORC/64 或 fORC/32 1 1 3 11 位异步串行通信（UART）可变（T1 溢出率*2SMOD/32）SM2：多机通信控制位。REN：接收允许控制位。软件置1 允许接收；软件置0 禁止接收。TB8：方式 2 或 3 时，TB8为要发送的第9 位数据，根据需要由软件置1或清 0。RB9：在方式 2 或 3 时，
8、RB8位接收到的第9 位数据，实际为主机发送的第9 位数据 TB8，使从机根据这一位来判断主机发送的时呼叫地址还是要传送的数据。TI：发送中断标志。发送完一帧数据后由硬件自动置位，并申请中断。必须要软件清零后才能继续发送。RI：接收中断标志。接收完一帧数据后由硬件自动置位，并申请中断。必须要软件清零后才能继续接收。（3）输入移位寄存器接收的数据先串行进入输入移位寄存器，8 位数据全移入后，再并行送入接收SBUF中。（4）波特率发生器波特率发生器用来控制串行通信的数据传输速率的，51 系列单片机用定时器T1 作为波特率发生器，T1设置在定时方式。波特率时用来表示串行通信数据传输快慢程度的物理量，
9、定义为每秒钟传送的数据位数。（5）电源控制寄存器PCON 其最高位为SMOD。（6）波特率计算当定时器 T1 工作在定时方式的时候，定时器T1 溢出率=（T1 计数率）/（产生溢出所需机器周期）。由于是定时方式，T1 计数率=fORC/12。产生溢出所需机器周期数=模 M-计数初值 X。2.MAX485芯片用 8051 串行接口通信，如果两台8051 单片机之间的距离很近（不超过1.5m），可以采用直接将两台8051 单片机的串行接口直接相连，利用其自身的TTL电平（0-5V）直接传输名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 16 页 -数据信息。如果传输距离较远（超过1.
10、5m），由于传输线的阻抗与分布电容，会产生电平损耗和波形畸变，以至于检测不出数据或数据出错。此时可利用 RS485 标准总线接口，将单片机输出的TTL 电平转换为RS485标准电平（逻辑 1 为-15-5V；逻辑 0 为+5-+15V）。用RS485可将传输距离提高到15m，如果想远距离传输，可以采用RS422或者 RS485。电平转换芯片MAX485是美信公司（MAXIM）生产，专用于进行将TTL 电平转换为RS485电平的芯片，MAX485 内部有泵电源，能将+5V电源电压在芯片内提高到RS485电平所需的+10V或者-10V 电平。图 2.电平转换芯片MAX485 3.整体电路设计最终设
11、计电路如下图3 所示，发送方的数据由串行口TXD 段输出，经过电平转换芯片MAX485 将 TTL 电平转换为RS485 电平输出，经过传输线将信号传送到接收端。接收方也使用 MAX485芯片进行电平转换后，信号到达接收方串行口的接收端。接受方接收后，通过 P1 口在数码管上显示接收的信息。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 16 页 -图 3.串行通信电路三、软件设计通过通信协议进行发送接收，主机先送 AAH给从机，当从机接收到AAH后，向主机回答BBH。主机收到BBH后就把数码表TAB16 中的 10 个数据送给从机，并发送检验和。从机收到 16 个数据并计算接收
12、到数据的检验和，与主机发送来的检验和进行比较，若检验和相同则发送 00H给主机；否则发送FFH给主机，重新接受。从机收到16 个正确数据后送到一个数码管显示。1.串行通信软件实现（1）串行口工作于方式1；用定时器1 产生 9600bit/s的波特率，工作于方式2。（2）功能:将本机 ROM 中数码表 TAB16 中的 16 个数发送到从机,并保存在从机内部ROM 中，从机收到这16 个数据后送到一个数码管循环显示。（3）通信协议:主机首先发送连络信号(AAH),从机接收到之后返回一个连络信号(BBH)表示从机已准备好接收。（4）通信过程使用第九位发送奇偶校验位。（5）从机接收到一个数据后，立即
13、进行奇偶校验，若数据没有错误，则返回00H，否则返回 FFH。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 16 页 -（6）主机发送一个数据后，等待从机返回数据；若为00H，则继续发送下一个数据，若为FFH，则重新发送数据。2.程序流程图（1）发送端程序流程图主程序开始从机是否回答BBH？程序初始化主机发送 AAH N 主机发送数据，检验和输出完成？N 清除标志位名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 16 页 -接收方程序流程图主程序开始检验和相等？程序初始化接收数据，计算检验和N 发送 00H 至主机接收完成？N 清除标志位发送 FFH，重新接收显示
14、名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 16 页 -四、联合调试在 protues 上进行仿真实验。首先使用 KeilC 将编写完成的程序编译生成HEX文件，将 HEX文件烧录到两片单片机中，进行仿真实验，结果如下图所示，可以看到，接收端已将接受到的数据完整的显示了出来。图 4.仿真图五、结论经过繁忙而又紧张的课程设计，终于顺利的完成了设计任务。虽然在这段时间里每天都那么繁忙，但是在这忙碌的过程中却得到了许多的收获。经过课程设计，在查阅资料的过程中，学习了基于单片机的C语言程序设计，了解了单片机串行通信的基本知识，对于以后的学习和工作都有很大的益处。在学习的过程中，也遇
15、到了一些困难，比如开始的时候，由于发送端和接收端的通信协议没有做好，导致数据不能正确的传输，在解决问题的过程中，对于通信协议的实现有了深刻的认识。通过这次课程设计，锻炼了自己独立思考的能力。七参考文献1 谭浩强:C程序设计（第二版），清华大学出版社，2001 年。2 胡汉才：单片机原理及接口技术，清华大学出版社，1996 年。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 16 页 -3 谢沅清、解月珍：电子技术基础，人民邮电出版社，1999 年。4 孙江宏:Protel 99 电路设计与应用，机械工业出版社，2001 年。5 何立民:单片机应用技术选编，北京航空航天大学出版社
16、，2006 年。6 张毅刚、彭喜源:MCS-51单片机应用设计，哈尔滨工业大学出版社，1997 年。7 黄亮:“基于 AT89C51单片机的串口通信程序的设计”，电子制作，2006 年 07 期。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 16 页 -六、附录1.主机发送程序#include unsigned char i;void main()TMOD=0X20;TH1=0XFE;TL1=0XFE;SCON=0XD0;PCON=0X80;TR1=1;while(1)i=P2;SBUF=i;while(TI=0);TI=0;while(P2=i);主机接受程序#includ
17、e void main()unsigned char i;TMOD=0X20;TH1=0XFE;TL1=0XFE;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 16 页 -SCON=0XD0;PCON=0X80;TR1=1;while(1)while(RI=0);RI=0;i=SBUF;P2=i;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 16 页 -电气信息工程系单片机课程设计成绩评定表专业：电子信息工程班级：10-1 学号：10043134 姓名：王桂鹏课题名称七、单片机串口通信设计任务与要求基本要求1）采用 RS485接口作为通信接口2）两个单片机可以单向数据通信3）通信波特率大于9600 指导教师评语成绩：指导教师：时间：2013 年 12 月 6 日名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 16 页 -名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 16 页 -