甲乙两机串口通信双向控制系统软件设计与系统仿真课案.docx
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甲乙两机串口通信双向控制系统软件设计与系统仿真课案
1.
题目设计要求:
甲乙两机串口双向通信设计
要求:
利用51单片机,RS232芯片,LED灯,数码管进行双机通信设计。
甲机可按键控制乙机的LED显示;乙机可按键控制甲机的数码管显示。
完成以下设计环节:
1)使用AltiumDesinger开发工具,设计电路原理图。
2)使用Uvision2开发平台,采用C语言或汇编语言设计软件程序。
3)使用PROTEUS仿真软件,设计仿真原理图并运行软件程序,完成系统仿真。
2.系统的组成及工作原理
2.1系统组成
本次设计是用两个单片机(称为甲机和乙机)之间采用方式1双向串行通信。
甲机的按键可通过串口控制甲机、乙机的2个LED灯,按一次甲机、乙机的LED1点亮,LED2灭,按两次甲机、乙机LED1灭,LED2点亮,按三次甲机、乙机的LED1和LED2全亮。
乙机的按键课控制串口向甲机发送按下的次数,按下的次数通过串口显示在甲机P0口的数码管上,由此设计出总体框图。
图2.1总体框图
2.2工作原理
双机通信系统通过甲乙单片机的串行口来实现数据的收发。
甲单片机通过开关电路来启动发送程序,甲机当开关按下时向乙机发送一个数据,乙机上蜂咛器发出声音提示有数据发送过来,乙机通过接收中断来接收和开关判断是否接收甲机发送过来的数据,并通过编写好的数据代码在8个发光二极管上显示主机发送过来的数据。
乙单片机通过开关电路来启动发送程序,乙机给甲机发送一数据,甲机上蜂咛器发出声音提示有数据发送过来,甲机通过接收中断来接收和开关判断是否接收乙机发送过来的数据,并通过编写好的数据代码在8个发光二极管上显示乙机发送过来的数据。
2.3双机通讯的方案
设计方案:
该系统采用主从共两片AT89C51单片机来实现上位机对下位机的控制,由于是近距离的双机通信,我们采用单片机直接交叉连接的方式,上位机发送的数据由串行口TXD端输出,直接由下位机的串行口数据接收端RXD接收。
需要注意的是一定要保证主从机相同的数据传输速率,即要求设置相同的波特率。
电路分为数码管显示模块,指示模块、以及单片机工作的基本复位、晶振模块。
甲机由3个数码管,4个独立键盘开关,1个蜂咛器组成。
乙机由8个发光二极管,一个蜂咛器,1个数字温度传感器DS18B20组成。
单片机上最基本的两个电路:
复位电路(图2.2)和晶振电路(图2.3)
图2.2复位电路图
图2.3晶振电路图
3.系统硬件电路
第一步将两组按键和LED灯分别连接到单片机U1、U2的P1口,第二步将单片机U1的P0口分别连接到数码显示管上进行显示,第三步将单片机U1的P0口连接到排阻上,第四步分别将单片机U1、U2的P3口连接到各自的线驱动器/接收器上,第五步将两个线驱动器/接收器分别连接到各自的DB-9接口上,最后再将单片机U1、U2通过DB-9连接器进行连接,来实现双机通讯。
图3.1线路原理图
4.软件设计
本系统的软件设计流程图。
系统设计代码分为以下几个部分:
初始化串行、发送数据、接收数据、键盘输入、数值转换、LED显示,数码管显示,用keil编译。
4.1甲机程序设计
甲机程序设计框图如下(图4.1),开始将两个单片机进行初始化。
然后按动按键K1,甲机发送信号,乙机查询接收后回送应答,甲机中断接收应答,两机的LED闪烁。
再次按动按键K1,重复上述过程。
图4.1甲程序设计框图
甲机程序:
//----------甲机程序代码------------
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitled1=P1^0;
sbitled2=P1^3;
sbitkey=P1^7;
//------共阳极数码管段码---------
ucharcodetable[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff};
ucharnum;
//------延时------
voiddelay(uintz)
{
uintx,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
//------串行口发送函数------
voidtransfer(ucharc)
{
SBUF=c;
while(TI==0);
TI=0;
}
voidmain()//主函数
{
num=0;
P0=0x00;
SCON=0x50;//串行口工作在方式1,既可以发送数据,也可以接收数据
TMOD=0x20;//定时器T1工作在方式2
PCON=0x00;
TH1=(256-253)/32;
TL1=(256-253)%32;
RI=0;
TI=0;
TR1=1;
IE=0x90;//串行口中断打开
while
(1)
{
if(key==0)
{
while(key==0);
num=(num+1)%4;
}
switch(num)
{
case0:
transfer('D');
led1=1;led2=1;
break;
case1:
transfer('A');
led1=0;led2=1;
break;
case2:
transfer('B');
led1=1;led2=0;
break;
case3:
transfer('C');
led1=0;led2=0;
break;
delay(100);
}
}
}
voidrecieve()interrupt4
{
if(RI==1)
{
RI=0;
P0=~table[SBUF];
}
}
4.2乙机程序设计
乙机程序设计框图如下(图4.2),开始将两个单片机进行初始化。
然后按动按键K2,乙机发送信号,甲机查询接收后回送应答,乙机中断接收应答,甲机的数码管开始计数。
再次按动按键K2,重复上述过程。
开始
图4.2乙机设计框图
乙机程序:
//----------乙机程序代码------------
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitled1=P1^0;
sbitled2=P1^3;
sbitkey=P1^7;
ucharnum=10;
//------延时------
voiddelay(uintz)
{
uintx,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
voidmain()//主函数
{
SCON=0x50;//串行口工作在方式1,既可以发送数据,也可以接收数据
TMOD=0x20;//定时器T2工作在方式2
PCON=0x00;
TH1=(256-253)/32;
TL1=(256-253)%32;
RI=0;
TI=0;
TR1=1;
IE=0x90;//串行口中断打开
led1=led2=1;
while
(1)
{
if(key==0)
{
while(key==0);
num=(num+1)%11;
SBUF=num;
while(TI==0);
TI=0;
}
}
}
voidrecieve()interrupt4
{
if(RI==1)
{
RI=0;
switch(SBUF)
{
case'A':
led1=0;led2=1;
break;
case'B':
led1=1;led2=0;
break;
case'C':
led1=0;led2=0;
break;
case'D':
led1=1;led2=1;
//delay(100);
}
}
else
led1=led2=1;
}
5.系统仿真调试
编译好代码后,用ProteusISIS画好原理图,把编译好的甲乙两机程序的HEX文件,下载到原理图的单片机U1、U2中,点击运行系统仿真,查看显示效果,当按动K1时甲乙两机的LED发生变化,当按动K2时甲机的数码显示管开始计数。
经过测试显示结果与预期结果一致,系统运行正常。
图5.1测试结果图
6.设计体会和收获
最初选择双机串行通信这个实验时,由于从未接触过这类设计,感到新鲜的同时不乏挑战性。
现在终于将它完成了,感到受益颇多。
第一,这是一份考验我们自觉性、动手能力与协作意识的任务。
第二,未知并不可怕,可怕的是因未知而止步。
我们在课堂上所学的知识是非常有限的,这次的课程设计就是个很好的体现。
很多函数的运用我们还没掌握,一些简单的循环语句都可能出错。
实践后才能真的知道我们真正掌握了多少。
第三,团结就是力量一点都不假。
在团组合作时我们更便于互相取长补短,相互讨论,效果很好。
通过本次课设实验我们对自身进行了查缺补漏,是自己对单片机这门课程有了更深的了解,对我们以后的工作有了很大的帮助。
同时通过老师对我们的讲解,对各种知识的理解进一步加深,在此对老师深表感谢。
总之在这次的实验中我们更加丰富了自己使自己有了进一步的提高。
7.参考文献
1.《单片机语言C51典型应用设计》人民邮电出版社;刘文涛编著2015.10
2.《μVision2单片机应用程序开发指南》科学出版社;尹勇李宇编著2012.2
3.《单片机原理与应用系统设计》清华大学出版社:
马秀丽编著2014.10
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- 甲乙两机 串口 通信 双向 控制系统 软件设计 系统 仿真