1、正版可修改PPT課件（中職）單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)任務(wù)八 雙機(jī)通信電子課件任務(wù)八 雙機(jī)通信任務(wù)情境描述 在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常需要把現(xiàn)場(chǎng)處理的信息匯總到上位機(jī)統(tǒng)一加以處理，這時(shí)可以通過串行接口在兩機(jī)（或多機(jī)）之間架起一個(gè)溝通的橋梁！項(xiàng)目15 雙機(jī)通信 項(xiàng)目描述：要求（1）.若甲機(jī)的K1K4有開關(guān)處于按下狀態(tài)，則僅顯示對(duì)應(yīng)通道的電壓值（若有多個(gè)開關(guān)按下，只顯示其中的一個(gè)，序號(hào)小的優(yōu)先）；（2）.若甲機(jī)的K1K4均處于斷開狀態(tài)，那么要求以每隔2秒從乙機(jī)的4個(gè)通道1、通道3、通道5、通道7（序號(hào)按順序編排即1、2、3、4）采集電壓量并顯示在甲機(jī)的數(shù)碼管上；（3.）顯示格式為“NO*.*”，如采集到序號(hào)2的電壓值為

2、3.75，則顯示結(jié)果為“nO.23.75。一 能力培養(yǎng)目標(biāo) (1) 會(huì)編寫51單片機(jī)串行口初始化程序；(2) 會(huì)編寫51單片機(jī)串行口發(fā)送與接收程序；(3) 能領(lǐng)會(huì)51單片機(jī)串行口的工作方式；(4) 能領(lǐng)會(huì)串行口的工作特點(diǎn)及波特率的含義；二 學(xué)習(xí)組織形式三 項(xiàng)目實(shí)施過程任務(wù)八 雙機(jī)通信（一） 創(chuàng)建硬件電路1編程思想 甲機(jī)程序：除顯示函數(shù)、定時(shí)器0中斷函數(shù)、延時(shí)等函數(shù)外，主要的有甲機(jī)主函數(shù)見圖15-2、串口及定時(shí)器初始化函數(shù)見圖15-3，以及甲機(jī)串口中斷函數(shù)見圖15-4。程序見表15-3（a）tab=0？串口及定時(shí)器初始化圖15-2 甲機(jī)主函數(shù)流程YN獲取要顯示的通道號(hào)：有開關(guān)按下則開關(guān)序號(hào)給ta

3、b，否則無開關(guān)按下標(biāo)志0給tab調(diào)用顯示啟動(dòng)定時(shí)器0每2秒通道號(hào)加1：show+Show4？向乙機(jī)發(fā)送要轉(zhuǎn)換的通道號(hào)調(diào)用顯示，等待發(fā)送完畢Show=1關(guān)閉定時(shí)器0只對(duì)選中通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換：向乙機(jī)發(fā)送待轉(zhuǎn)換通道號(hào)調(diào)用顯示，等待發(fā)送完畢RI=1？暫時(shí)關(guān)閉串口中斷先對(duì)之前已接收的字符移位處理，再接收一個(gè)字符temp3=SBUF一串?dāng)?shù)據(jù)接收完畢？更新顯示緩沖區(qū)：已接收的字符串賦給相應(yīng)的顯示緩沖區(qū):temp1temp3賦給buf0buf2清空臨時(shí)志變量為下一輪接收作準(zhǔn)備：temp0temp3=0清除RI,TI重開串口中斷圖15-4 甲機(jī)串口中斷流程YYNN根據(jù)甲機(jī)的要求，把對(duì)應(yīng)通道號(hào)的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量把數(shù)

4、字量換算成電壓值并擴(kuò)大100倍每次發(fā)送前發(fā)送一個(gè)標(biāo)志位等待發(fā)送完成發(fā)送電壓值：分3次發(fā)送小數(shù)2位、整數(shù)1位圖15-5 乙機(jī)主程序流程乙機(jī)程序：除延時(shí)等函數(shù)、串口及定時(shí)器初始化函數(shù)外，主要的有乙機(jī)主函數(shù)見圖15-5、A/D轉(zhuǎn)換函數(shù)、以及乙機(jī)串口中斷函數(shù)見圖。2編寫程序如下：表15-3（a）甲機(jī)程序表15-3（b）乙機(jī)程序（三）創(chuàng)建程序文件并生成.HEX文件（四）運(yùn)行程序觀察結(jié)果15.1 串行通信15.1.1 異步串行通信技術(shù) 計(jì)算機(jī)與外界的信息交換稱為通信。常用通信方式有兩種：并行通信與串行通信，簡稱并行傳送和串行傳送。并行傳送具有傳送速度快，效率高等優(yōu)點(diǎn)，但傳送多少數(shù)據(jù)位就需要多少根數(shù)據(jù)線，傳

5、送成本高；串行傳送是按位順序進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，一般僅需要一根傳輸線即可完成，傳送距離遠(yuǎn)，但傳送速度慢。串行通信又分同步和異步兩種方式。同步通信中，在數(shù)據(jù)傳送開始時(shí)先用同步字符來指示（常約定12個(gè)），并由同時(shí)傳送的時(shí)鐘信號(hào)來實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步，即檢測(cè)到規(guī)定的同步字符后，接著就連續(xù)按順序傳送數(shù)據(jù)。這種傳送方式對(duì)硬件結(jié)構(gòu)要求較高。在單片機(jī)異步通信中，數(shù)據(jù)分為一幀一幀地傳送，即異步串行通信一次傳送一個(gè)完整字符，一個(gè)字符應(yīng)包括以下信息： 1. 起始位：對(duì)應(yīng)邏輯0（space）狀態(tài)。發(fā)送器通過發(fā)送起始位開始一幀字符的傳送。 2. 數(shù)據(jù)位：起始位之后傳送數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)位中低位在前，高位在后。數(shù)據(jù)位可以是5、6

6、、7、8位。 3. 奇偶校驗(yàn)位：奇偶校驗(yàn)位實(shí)際上是傳送的附加位，若該位用于用于奇偶校驗(yàn)，可校檢串行傳送的正確性。奇偶校驗(yàn)位的設(shè)置與否及校驗(yàn)方式（奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)）由用戶需要確定。 4. 停止位：用邏輯1（mark）表示。停止位標(biāo)志一個(gè)字符傳送的結(jié)束。停止位可以是1、1.5或2位。 串行通信中用每秒傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)位的數(shù)量表示傳送速率，稱為波特率。 1波特1bps（位/秒） 例如數(shù)據(jù)傳送速率是240幀/秒，每幀由一位起始位、八位數(shù)據(jù)位和一位停止位組成，則傳送速率為： 102402400位/ 秒2400波特溫馨提示：相互通信的甲乙雙方必須具有相同的波特率，否則無法成功地完成串行數(shù)據(jù)通信。單片機(jī)的串行

7、通信主要采用異步通信傳送方式。在串行通信中，按不同的通信方向有單工傳送和雙工傳送之分（a）中，甲.乙兩機(jī)只能單方向發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，稱之為單工傳送；（b）中，甲機(jī)和乙機(jī)能分時(shí)進(jìn)行雙向發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，稱之為半雙工傳送；c）中，甲乙兩機(jī)能同時(shí)雙向發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，稱之為全雙工傳送。15.1.2 8051串行口的基本結(jié)構(gòu) 80C51系列單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行口，這個(gè)口既可以用于網(wǎng)絡(luò)通信，也可以實(shí)現(xiàn)串行異步通信，還可以作為同步移位寄存器使用。一串行口特殊功能寄存器.串行口緩沖寄存器SBUF 圖15中SUBF是串行口緩沖寄存器，發(fā)送SBUF和接收SBUF地址同為99H，但由于發(fā)送SBUF不能接收數(shù)據(jù)，接收

8、SBUF也不具有發(fā)送功能，故二者工作互不干擾。當(dāng)CPU向SBUF寫入時(shí)，數(shù)據(jù)進(jìn)入發(fā)送SBUF，同時(shí)啟動(dòng)串行發(fā)送；CPU讀SBUF時(shí)，實(shí)際上是讀接收SBUF數(shù)據(jù)。.串行通信控制寄存器SCON 與串行通信有關(guān)的控制寄存器主要是串行通信控制寄存器SCON，它是8051的一個(gè)可以位尋址的專用寄存器，用于串行數(shù)據(jù)通信的控制。SCON的單元地址98H，位地址9FH98H。寄存器內(nèi)容及位地址表示如下：位符號(hào) 功 能 說 明SM0，SM1SM0，SM1串行口工作方式選擇位： SM0 SM1 工作方式 功 能 0 0 0 8位數(shù)碼傳送，波特率固定，為晶振f /12。 0 1 1 10位數(shù)碼傳送，波特率可變。 1

9、 0 2 11位數(shù)碼傳送，波特率固定，為晶振f/64或晶振f/32。 1 1 3 11位數(shù)碼傳送，波特率可變。SM2SM2多機(jī)通信控制位： 當(dāng)串行口以方式2或方式3接收時(shí)，如SM21，則只有當(dāng)接收到的第九位數(shù)據(jù)（RB8）為1，才將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入接收SBUF，并使RI位置1，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)；否則將接收到的前8位數(shù)據(jù)丟棄。而當(dāng)SM20時(shí)，則不論第九位數(shù)據(jù)為0還是為1，都將前8位數(shù)據(jù)裝入接收SBUF中，并產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)。對(duì)方式0，SM2必須為0， 對(duì)方式1，當(dāng)SM2=1，只有接收到有效停止位后才使RI位置1。RENREN允許接收位，用于對(duì)串行數(shù)據(jù)的接收進(jìn)行控制：REN0， 禁止接收；RE

10、N1，允許接收。該位由軟件置1或清零。TB8TB8發(fā)送數(shù)據(jù)位8：在方式2和方式3時(shí)，TB8是要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。RB8RB8接收數(shù)據(jù)位8：在方式2和方式3中，RB8位存放接收到的第9位數(shù)據(jù)TITI發(fā)送中斷標(biāo)志：當(dāng)方式0時(shí)，發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)后，該位由硬件置位。在其它方式下，于發(fā)送停止位之前由硬件置位。因此TI1，表示幀發(fā)送結(jié)束。其狀態(tài)既可供軟件查詢使用，也可請(qǐng)求中斷。 TI位由軟件清0。RIRI接收中斷標(biāo)志：當(dāng)方式0時(shí)，接收完第8位數(shù)據(jù)后，該位由硬件置1。在其它方式下，當(dāng)接收到停止位時(shí)，該位由硬件置位。因此RI1，表示幀接收結(jié)束。其狀態(tài)既可供軟件查詢使用，也可以請(qǐng)求中斷。RI位由軟件清0。PCO

11、ND7D6D5D4D3D2D1D0位名稱SMODGF1GF0PDIDL3電源控制寄存器PCON電源控制寄存器PCON中SMOD位可影響串行口的波特率。SMOD=1，串行口波特率加倍。PCON寄存器不能進(jìn)行位尋址。在PCON中只有SMOD這一個(gè)位與串口有關(guān)。 另外還有中斷允許寄存器IE中的ES位可選擇串行口中斷允許或禁止。 ES0，禁止串行口中斷 ES1，允許串行口中斷溫馨提示：接收/發(fā)送數(shù)據(jù),無論是否采用中斷方式工作,每接收/發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)都必須用指令對(duì) RI/TI 清0，以備下一次收/發(fā) 15.1.3 MCS-51串行通信工作方式及應(yīng)用1串行工作方式0 在方式中，串行口為同步移位寄存器方式，波

12、特率固定為晶振f/12。該方式主要用于I/O口擴(kuò)展等，方式0傳送數(shù)據(jù)時(shí)，串行數(shù)據(jù)由RXD（P3.0）端輸入或輸出，而TXD（P3.1）此時(shí)僅作為同步移位脈沖發(fā)生器發(fā)出移位脈沖。串行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以8位為一幀，不設(shè)起始位和停止位，其格式如下：D0D1D2D3D4D5D6D7溫馨提示：方式0可將串行輸入輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行輸入輸出數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)發(fā)送 串行口作為并行輸出口使用時(shí)，要有“串入并出”的移位寄存器配合，如圖中的74HCl64串入并出移位寄存器。(2) 數(shù)據(jù)接收 串行口作為并行輸入口使用時(shí)，要有“并入串出”的移位寄存器配合，如圖中的74HCl65。.串行工作方式1方式1是一幀10位的異步串行通

13、信方式，包括1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位。其幀格式為：起始D0D1D2D3D4D5D6D7停止 數(shù)據(jù)發(fā)送發(fā)送時(shí)只要將數(shù)據(jù)寫入SBUF，在串行口由硬件自動(dòng)加入起始位和停止位，構(gòu)成一個(gè)完整的幀格式。然后在移位脈沖的作用下，由TXD端串行輸出。一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，將SCON中的TI置1。 數(shù)據(jù)接收接收時(shí)，在REN=1前提下，當(dāng)采樣到RXD從1向0跳變狀態(tài)時(shí)，就認(rèn)定為已接收到起始位。隨后在移位脈沖的控制下，將串行接收數(shù)據(jù)移入SBUF中。一幀數(shù)據(jù)接收完畢，將SCON中的RI置1，表示可以從SBUF取走接收到的一個(gè)字符。 波特率 方式1波特率可變，由定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1的計(jì)數(shù)溢出率來決定。 其中SMOD為

14、PCON寄存器中最高位的值，SMOD=1表示波特率倍增。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通常是先確定波特率，后根據(jù)波特率求T1定時(shí)初值，因此上式又可寫為： 當(dāng)定時(shí)計(jì)數(shù)器T1用作波特率發(fā)生器時(shí)，通常選用定時(shí)初值自動(dòng)重裝的工作方式2，其計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)為8位。溫馨提示：不要把定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作方式與串行口的工作方式搞混淆了。【例】設(shè)甲乙兩機(jī)以串行方式1進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，甲機(jī)發(fā)送，乙機(jī)接收，已知fosc=11.0592MHz，波特率為1200b/s。解：串行方式1波特率取決于T1溢出率(設(shè)SMOD=0),計(jì)算T1定時(shí)初值甲機(jī)發(fā)送初初始化： TMOD=0X20;置T1定時(shí)器工作方式2TL1=0XE8;置T1計(jì)數(shù)初值TH1=0XE8;

15、置T1計(jì)數(shù)重裝值ET1=0;禁止T1中斷TR1=1;T1啟動(dòng)SCON=0X40;置串行方式1,禁止接收PCON=0X00;置SMOD=0(SMOD不能位操作) CLR ES;禁止串行中斷乙機(jī)接收初初始化： TMOD=0X20;置T1定時(shí)器工作方式2TL1=0XE8;置T1計(jì)數(shù)初值TH1=0XE8;置T1計(jì)數(shù)重裝值ET1=0;禁止T1中斷TR1=1;T1啟動(dòng)SCON=0X40;置串行方式1,禁止接收PCON=0X00;置SMOD=0(SMOD不能位操作) CLR ES;禁止串行中斷REN=1;啟動(dòng)接收3 串行工作方式2 方式2是一幀11位的串行通信方式，即1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)可編程位TB8/RB8和1個(gè)停止位， 其幀格式為：起始D0D1D2D3D4D5D6D7TB8/RB8停止可編程位TB8/RB8既可作奇偶校驗(yàn)位用，也可作控制位（多機(jī)通信）用，其功能由用戶確定。數(shù)據(jù)發(fā)送和接收與方式1基本相同，區(qū)別在于方式2把發(fā)送/接收到的第9位內(nèi)容送入TB8/RB8。波特率：方式2波特率固定，即fosc/32和fosc/64。 如用公式表示則為：4串行工作方式3方式3同樣是一幀11位的串行通信方式，其通信過程與方式2完全相同，所不同的僅在于波特率。方式2的波特率只有固定的兩種，而方式3的波特率則與方式1相同，即通