1、單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程專業(yè)網(wǎng)絡(luò)工程課程名稱單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)題目雙機(jī)間的串口雙向通信設(shè)計(jì)完成期限自2014年12月22日至2015年1月4日容及任務(wù)一、設(shè)計(jì)容及要求：兩個(gè)單片機(jī)(稱為甲機(jī)和乙機(jī))之間采用方式1雙向串行通信。(1) 甲機(jī)的K1按鍵可通過串口控制乙機(jī)的LED1點(diǎn)亮，LED2 滅，甲機(jī)的K2按鍵控制乙機(jī)LED1滅，LED2點(diǎn)亮，甲機(jī)的K3按鍵控制乙機(jī)的LED1和LED2全亮。(2) 乙機(jī)的K2按鍵課控制串口向甲機(jī)發(fā)送按下的次數(shù)，按下 的次數(shù)通過串口顯示在甲機(jī)P0 口的數(shù)碼管上。二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路1、查找資料，熟悉單片機(jī)。2、設(shè)計(jì)單片機(jī)電路圖以及程序。3、編譯軟件，

2、燒寫軟件，調(diào)試，最后完成工作。三、具體成果形式和要求1. 甲機(jī)的K1按鍵可以控制乙機(jī)的LED1點(diǎn)亮，LED2滅；2. 甲機(jī)的K2按鍵可以控制乙機(jī)的LED2點(diǎn)亮，LED1滅；3. 甲機(jī)的K3按鍵可以控制乙機(jī)的LED1、LED2點(diǎn)亮；4. 乙機(jī)的K2按鍵按下的次數(shù)可顯示在甲機(jī)P0 口數(shù)碼管上。四、具體成果形式和要求完成設(shè)計(jì)說明書，提交仿真電路和可執(zhí)行代碼。進(jìn)起止日期工作容度12. 22-12. 24查找資料安12. 25-12. 27繪制仿真電路圖并編寫代碼排12. 28-12. 29調(diào)試并修改代碼12. 29-1.4答辯并進(jìn)行文檔的書寫及修改主要參考 資 料1 毅峰，龍江.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.:

3、理工大學(xué),2010.2 廣第.單片機(jī)基礎(chǔ).第1版.：航空航天大學(xué)，19993 何立民.單片機(jī)高級(jí)教程.第1版.：航空航天大學(xué),20014 堂敏.煥平主編.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.:理工大學(xué),2007.5 美明.溫動(dòng)蟬編著.IBM-PC匯編語言程序設(shè)計(jì)M.:清華大 學(xué),1994.7戴佳.51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M.：電子工業(yè)，2008 文濤.單片機(jī)語言C51典型應(yīng)用設(shè)計(jì)M.:人民郵電，2005 勇.uVision2單片機(jī)應(yīng)用程序開發(fā)指南M.:科學(xué),2005指導(dǎo)教師意見（簽字）：年月 日系（教研室） 主任意見（簽字）：年月 日學(xué)院名稱：計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院班級(jí)名稱：學(xué)生：學(xué) 號(hào)：題 目：雙機(jī)間的串

4、口雙向通信設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師:起止日期:目錄一、緒論51. 1設(shè)計(jì)背景5二、相關(guān)知識(shí)52. 1雙機(jī)通信簡(jiǎn)介52.2單片機(jī)AT89C51介紹52. 3串口通信6三、總體設(shè)計(jì)73. 1設(shè)計(jì)要求7四、硬件設(shè)計(jì)84. 1.整體電路84.2復(fù)位電路84. 3.控制電路9五、軟件設(shè)計(jì)95.1甲機(jī)軟件設(shè)計(jì)105.2乙機(jī)軟件設(shè)計(jì)11六、測(cè)試及運(yùn)行13心得與感受15參考文獻(xiàn)16指導(dǎo)教師評(píng)語17附錄：源程序18 一、緒論1.1設(shè)計(jì)背景隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)也步如一個(gè)新的時(shí)代，越來越多的功能各 異的單片機(jī)為我們的設(shè)計(jì)提供了許多新的方法與思路。對(duì)于一些場(chǎng)合，比如：復(fù) 雜的后臺(tái)運(yùn)算及通信與高實(shí)時(shí)性前臺(tái)控制系統(tǒng)、軟件資

5、源消耗大的系統(tǒng)、功能強(qiáng) 大的低消耗系統(tǒng)、加密系統(tǒng)等等。如果合理使用多種不同類型的單片機(jī)組合設(shè)計(jì), 可以得到極高靈活性與性能價(jià)格比，因此，多種異型單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)漸漸成為一 種新的思路，單片機(jī)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要分支，由于單片機(jī)體積小，系 統(tǒng)運(yùn)行可靠，數(shù)據(jù)采集方便靈活，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，在通信中發(fā)揮著越來越重要的 作用。但在一些相對(duì)復(fù)雜的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，僅僅一個(gè)單片機(jī)資源是不夠的，往 往需要兩個(gè)或多個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)協(xié)同工作。這就對(duì)單片機(jī)通信提出了更高要求。單 片機(jī)之間的通信可以分為兩大類：并行通信和串行通信。串行通信傳輸線少，長(zhǎng) 距離傳輸時(shí)成本低，且可以利用數(shù)據(jù)采集方便靈活，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，在

6、通信中 發(fā)揮著越來越重要的作用。所以本系統(tǒng)采用串行通信來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間可靠的， 有效的數(shù)據(jù)交換。二、相關(guān)知識(shí)2. 1雙機(jī)通信簡(jiǎn)介兩臺(tái)機(jī)器的通信方式可分為單工通信、半雙工通信、雙工通信，他們的通信 原理及通信方式為：1. 單工通信：是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?。單工通信信道是單向信道?發(fā)送端和接收端的身份是固定的，發(fā)送端只能發(fā)送信息，不能接收信息；接收端只 能接收信息，不能發(fā)送信息，數(shù)據(jù)信號(hào)僅從一端傳送到另一端，即信息流是單方 向的。通信雙方采用單工通信屬于點(diǎn)到點(diǎn)的通信。根據(jù)收發(fā)頻率的異同，單工通 信可分為同頻通信和異頻通信。2. 半雙工通信：這種通信方式可以實(shí)現(xiàn)雙向的通信，但不能在兩個(gè)方

7、向上同時(shí)進(jìn) 行，必須輪流交替地進(jìn)行。也就是說，通信信道的每一段都可以是發(fā)送端，也可 以是接端。但同一時(shí)刻里，信息只能有一個(gè)傳輸方向。如日常生活中的例子有步 話機(jī)通信等。3雙工通信：雙工通信是指在同一時(shí)刻信息可以進(jìn)行雙向傳輸，和打一樣，說的 同時(shí)也能聽，邊說邊聽。這種發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分別在兩個(gè)不同的頻率上能同時(shí)進(jìn) 行工作的雙工機(jī)也稱為異頻雙工機(jī)。雙工機(jī)的特點(diǎn)是使用方便，但線路設(shè)計(jì)較復(fù) 雜，價(jià)格也較高。2.2單片機(jī)AT89C51介紹AT89C51是一個(gè)低功耗，高性CMOS 8位單片機(jī)，片含8k BytesISP （In-system programmable）的可反復(fù)擦1000次的Flash只讀程序

8、存儲(chǔ)器，器 件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系 統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元功 能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)AT89C51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決 方案oAT89C51具有如下特點(diǎn):40個(gè)引腳,8k Bytes Flash片程序存儲(chǔ)器，256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）, 32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O） 口，5個(gè)中斷優(yōu) 先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看 門狗（WDT）電路，片時(shí)鐘振蕩器。另外，AT89C51可降至0Hz靜態(tài)邏輯操

9、作， 支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM.定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。AT89C51芯片DIP雙列直插式封裝引腳如圖2. 1所示。92990311345678以TALIPO.O/AD3PO.VAOIPO.2/ADZXTAL2PO.3/AD3P0.4/AC4P0.5/AC5P0.5/AC8RSTP0.7/AC7P2.0 臨P2.1/gP22/A4DPSENP23ZA11ALEP2.4/A12EAP25/A-t3P25/A14F2.7/ADP1.0P3.0/R

10、XDP1.1P3.1ZTX>P1.2P3.2/IN1OP1.3P3.3/INT1P1.4P3.4/T0P1.5P3.5/T1P1.6P36AJVRP1.7P3.7/R0圖2. 1 AT89C51引腳排列38 :Z !36 :35 :34j33 :32 :J22 :23 :24 -26 :26 :27 !28 !11110 :11 12 !13 :14 !15 :16 ：17 :2. 3串口通信串口通信（Serial Communications）的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位（bit）發(fā)送 和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線 發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線接收

11、數(shù)據(jù)。它很簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。比如 IEEE488定義并行通行狀態(tài)時(shí)，規(guī)定設(shè)備線總長(zhǎng)不得超過20米，并且任意兩個(gè)設(shè) 備間的長(zhǎng)度不得超過2米；而對(duì)于串口而言，長(zhǎng)度可達(dá)1200米。典型地，串口用 于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成，分別是地線、發(fā)送、接收。由于 串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù)。 其他線用于握手，但不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停 止位和奇偶校驗(yàn)。串口通信的程序設(shè)計(jì)也是相對(duì)比較簡(jiǎn)單的，容易上手，串口通信的基本程序框 圖如下圖2. 3所示：亍圖2. 2串口通信的程序框圖三、總體設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)是用兩個(gè)

12、單片機(jī)（稱為甲機(jī)和乙機(jī)）之間釆用方式1雙向串行通信。 甲機(jī)的K1按鍵可通過串口控制乙機(jī)的LED1點(diǎn)亮，LED2滅，甲機(jī)的K2按鍵控制乙 機(jī)LED1滅，LED2點(diǎn)亮，甲機(jī)的K3按鍵控制乙機(jī)的LED1和LED2全亮。乙機(jī)的K2按鍵課控制串口向甲機(jī)發(fā)送按下的次數(shù)，按下的次數(shù)通過串口顯示在甲 機(jī)P0 口的數(shù)碼管上。根據(jù)以上要求，我所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框架如圖3.1所示：圖3. 1系統(tǒng)框架圖四、硬件設(shè)計(jì)4. 1.整體電路根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們?cè)赑roteus仿真軟件平臺(tái)下，選取元件at89c51兩個(gè)、開 關(guān)四個(gè)、LED兩個(gè)、8位數(shù)碼管一個(gè)以及其它元件若干，畫出系統(tǒng)整體電路如圖3. 2. 1所示：±卡?&#

13、163;、才一-S-一MTKm*1nr廠1 U3：BU3AU3£ <hU3：DM3Smlalzd4F.? -?=>.圖4.1系統(tǒng)整體電路在電路中，我們將數(shù)碼管與單片機(jī)U1的P0 口連接構(gòu)成系統(tǒng)的開關(guān)記數(shù)顯 式電路的部分；將開關(guān)與單片機(jī)P3接口連接組成系統(tǒng)的按鍵電路，用來對(duì)顯 示器的控制；LED的段選端與單片機(jī)U2的P2 口連接構(gòu)成系統(tǒng)的LED顯示系 統(tǒng)；單片機(jī)左邊部分電路與單片機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)的復(fù)位電路。4.2、復(fù)位電路將元器件如電路設(shè)計(jì)圖如圖3.2所示連接并與單片機(jī)相連，構(gòu)成復(fù)位電 路。如果實(shí)現(xiàn)了燈的亮滅控制，點(diǎn)擊圖3.2中的開關(guān)，使電路恢復(fù)到未開始狀態(tài).4. 3.控制電路將

14、開關(guān)K2.K3分別連接兩個(gè)反相器，并分別把兩個(gè)開關(guān)連接P1.0和Pl. 1； 將K1連接P3.2,三個(gè)開關(guān)接地，此電路為開關(guān)分別控制兩個(gè)LED燈亮。開關(guān)控 制電路設(shè)計(jì)圖如圖3.2.3所示。五、軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是通過利用AT89c51芯片進(jìn)行的模擬電路實(shí)現(xiàn)的，利用八位晶體顯示 器來計(jì)數(shù)乙機(jī)的按鍵按下次數(shù)，利用兩個(gè)LED來給出甲機(jī)按鍵按下的相應(yīng)動(dòng)作。 具體過程如下：先初始化顯示器和LED,然后甲機(jī)或者乙機(jī)選擇發(fā)送或者接收，發(fā) 送方發(fā)送的數(shù)據(jù)通過緩沖池將數(shù)據(jù)傳遞給接收方，接收方接收到數(shù)據(jù)后，隨即給 出相應(yīng)的動(dòng)作。雙機(jī)間的串口雙向通信設(shè)計(jì)的流程圖如圖5. 1所示：圖5.1串口雙向通信設(shè)計(jì)的流程圖5.1甲

15、機(jī)軟件設(shè)計(jì)本模塊主要是甲機(jī)的發(fā)送和接收程序，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)都會(huì)在是sbuf緩沖池 中，其主要代碼如下：switch (NUM) /甲機(jī)發(fā)送給乙機(jī)的數(shù)據(jù)case 1： TRANSPORT(i)；break；case 2： TRANSPORT('2')；break；case 3： TRANSPORT('3')；break；void S() interrupt 4 /甲機(jī)接收乙機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)if(RI)RI=0；if(SBUF>=0&&SBUF<=9) P0=CSBUF；else P0=0x00；甲機(jī)的函數(shù)流程圖如5.2所示:圖5. 2甲機(jī)流

16、程圖5. 2乙機(jī)軟件設(shè)計(jì)本模塊主要是乙機(jī)發(fā)送并接收甲機(jī)的數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)也是在sbuf緩沖池中，主 要代碼如下：if(K2=0) 乙機(jī)發(fā)送給甲機(jī)的數(shù)據(jù)while(K2=0)；NumX=+NumX%ll；SBUF=NumX;while(TI=O)；TI=O；void S () interrupt 4 中斷if(RI)RI=O；switch(SBUF)/乙機(jī)接收甲機(jī)的數(shù)據(jù)，并給出相應(yīng)的LED動(dòng)作，其中LED低電平有效case'1':LED1=O;LED2=1;break；case121:LED1=1；LED2=0；break；case13F:LED1=O；LED2=0；break；乙機(jī)

17、程序流程圖如下4.2所示：圖5.3乙機(jī)流程圖六、測(cè)試及運(yùn)行打開Proteus軟件，將在keil中建立好的工程打開。然后將程序編譯所生成 的Hex文件燒寫到單片機(jī)芯片中。點(diǎn)擊甲機(jī)的K1按鍵可發(fā)送字符“1”，通過緩沖池，乙機(jī)接收到甲機(jī)發(fā)送的字符“1”，乙機(jī)會(huì)使LED1點(diǎn)亮，LED2滅，如圖6. 1所示：1?LU1R2|Ri19XTALIPaiTACC1CD1CPQ.VAD1 PMAD2 xtaizpaa-AcaPQ.4ZAD* PQS-ADS POLADS RBTPa.TAD?eTaJyelr181iIII<TfFIpznye pz.v/ePZ2fAU 陌9PZ3fA11ALEP2.WA-B

18、飲PZA-Q6X 13Ta盜rSTT圖6.1乙機(jī)結(jié)果圖點(diǎn)擊甲機(jī)的K1按鍵可發(fā)送字符通過緩沖池，乙機(jī)接收到甲機(jī)發(fā)送的字圖6.2乙機(jī)結(jié)果圖點(diǎn)擊甲機(jī)的K1按鍵可發(fā)送字符“3”，通過緩沖池，乙機(jī)接收到甲機(jī)發(fā)送的字符“3”,乙機(jī)會(huì)使LED2、LED1均點(diǎn)亮,如圖6. 3所示：15183TQvXTALiXTALZPZ.V/SPZAtJPDUAK1PD.1/AMPD2AK PDADaPDSfAW PDfifAMPOTfAW圖6.3乙機(jī)結(jié)果圖JtTv-r.>1ED*REDT&CTJ-R2<T點(diǎn)擊乙機(jī)的K2鍵，通過sbuf,甲機(jī)會(huì)記下乙機(jī)K2的點(diǎn)擊次數(shù)，甲機(jī)的數(shù)碼 管上就會(huì)岀現(xiàn)乙機(jī)的K2鍵按

19、下次數(shù)的相應(yīng)的數(shù)字，如圖6.4所示：圖6.4甲機(jī)的數(shù)碼管顯示結(jié)果心得與感受兩周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，通過此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)單 片機(jī)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的 思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴專出了前期我在這方面的知 識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是 纟氏上談兵。過而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷 改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢驗(yàn)修改環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改, 善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題, 最后在不懈的努力下，

20、終于迎刃而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中，一 定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在， 然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上 劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收喜悅，也永遠(yuǎn)不可能 得到社會(huì)及他人對(duì)你的認(rèn)可！參考文獻(xiàn)1 毅峰，龍江.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.:理工大學(xué),2010.2 廣第.單片機(jī)基礎(chǔ)M.:航空航天大學(xué)，19993 何立民.單片機(jī)髙級(jí)教程M.:航空航天大學(xué),20014 堂敏.煥平主編.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.:理工大學(xué),2007.5 美明.溫動(dòng)蟬編著.IBM-PC匯編語言程序設(shè)計(jì)M.:清華大學(xué)，1994.

21、6 戴佳.51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M.：電子工業(yè)，20087 文濤.單片機(jī)語言C51典型應(yīng)用設(shè)計(jì)M.:人民郵電，20058 勇.uVision2單片機(jī)應(yīng)用程序開發(fā)指南M.:科學(xué),2005學(xué)生簽名:填表日期:年 月曰指導(dǎo)教師評(píng)語成績(jī)?cè)u(píng)定指導(dǎo)教師簽名:填表日期：年 月曰附錄：源程序1.甲機(jī)源程序#includereg51 h>define uchar unsigned chardefine uint unsigned intsbit K1=P3*2;sbit K2二P33；sbit K3二Pl；uchar NUM二0；uchar code C = OxcO.Oxf9,0xa4,OxbO,0x99,0x92.0x82,OxF8,0x80,0x90； void Delay(uint ms)uchar i:while(ms-)for (i=0；i<120；i+)；void TRANSPORT(uchar c)SBUF二c；whil e(TI=0)；TI=0；void main()P0二0x00；SCON=0x50；TM0D=0x20；THl=0xfd；TLl=0xfd；PC0N=0x00；RI=0；TI=0；TR1=1；IE=0x90；while(l)(Delay (100)；if(Kl=O)NUM=1；if