单片机双机通信.docx

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单片机双机通信

科信学院

课程设计说明书

（2009/2010学年第二学期）

课程名称：

单片机课程设计

题目：

单片机双机通信

专业班级：

学生姓名：

学号：

指导教师：

王立国韩昱岑毅南苗敬利

设计周数：

两周

设计成绩：

2010年7月8日

目    录

1、课程设计目的……………………………………………………………….2

2、课程设计具体要求………………………………………………………….2

3、课程设计正文……………………………………………………………….2

3.1硬件设计……………………………………………………………….....2

3.1.1方案设计……………………………………………………………..2

3.1.2数码管简介………………………………………………………….3

3.1.3单元电路设计………………………………………………………7

3.1.4原理图……………………………………………………………….8

3.1.5PCB图………………………………………………………………..9

3.1.6系统调试…………………………………………………………….10

3.2软件设计…………………………………………………………….……10

3.2.1系统分析………………………………………………………………10

3.2.2系统设计………………………………………………………………11

3.2.3系统实施及程序……………………………………………………....11

4、课程设计心得体会……………………………………………………………14

5、参考文献……………………………………………………………………..14

1、课程设计目的

1）掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。

2）通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术

3）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。

4）与模拟电子技术，数字电子技术等课程相结合，进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理，为以后所学的后续课程打下良好的基础。

5）通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使学生了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应打下基础。

2、课程设计具体要求

本次课程设计旨在设计一个以MCS-51单片机为核心的最小应用系统，实现主机与从机简单握手协议通信传输8位拨码开关数据并显示。

2.1主要任务

（1）确定总体设计方案

（2）单片机和数码管选型

（3）设计主机和从机串行口电路，数码管显示电路，拨码键盘电路

（4）设计硬件电路原理图和PCB图

（5）绘制软件程序流程图，编写系统主机程序,从机程序

（5）软硬件联机调试

2.2技术要求

（1）以MCS-51单片机为核心，主机用P2数据。

口连拨码开关；从机用P2口连数码管显示收到

（2）会用仿真器对软硬件电路进行实时仿真，调试，以期达到预期的效果。

（3）熟练应用PROTEL绘制原理图和PCB图；

3、课程设计正文

3.1硬件设计

3.1.1方案设计

本课程设计为一个各种模块电路的综合系统，系统单片机的标准的频率时间信号必须做到准确稳定，通常使用石英晶体振荡电路构成。

在硬件设计上本系统主要由复位电路、晶体振荡电路、主机与从机串行接口电路、3位数码管显示电路、拨码键盘电路。

3.1.28051﹑数码管简介

8051

a.8051主要特性

●32个可编程I/O口线

●2个16位定时器/计数器

●6个中断源

●全双工UART串行通道

●低功耗空闲和掉电模式

●掉电后中断可唤醒

●双数据指针

●灵活的ISP编程（字或字节模式）

●4.0---5.5V电压工作范围

b.内部结构

图3-1是单片机8051的内部结构总框图。

它可以划分为CPU、存储器、并行口、串行口、定时/计数器和中断逻辑几个部分。

●CPU由运算器和控制逻辑构成。

其中包括若干特殊功能寄存器（SFR）

●8051时钟有两种方式产生，即内部方式和外部方式。

（如图3-2所示）

●8051在物理上有四个存储空间：

片内/片外程序存储大路、片内/片外数据存储器。

片内有256B数据存储器RAM和4KB的程序存储器ROM。

除此之外，还可以在片外扩展RAM和ROM，并且和有64KB的寻址范围。

●8051内部有一个可编程的、全双工的串行接口。

它串行收发存储在特殊功能寄存器SFR的串行数据缓冲器SBUF中的数据。

●8051共有4个（P0、P1、P2、P3口）8位并行I/O端口，共32个引脚。

P0口双向I/O口，用于分时传送低8位地址和8位数据信号；P1、P2、P3口均为准双向I/O口；其中P2口还用于传送高8位地址信号；P3口每一引脚还具有特殊功能（图3-3），用于特殊信号的输入输出和控制信号。

●8051内部有两个16位可编程定时器/计数器T0、T1。

最大计数值为216-1。

工作方式和定时器或计数器的选择由指令来确定

图3-18051内部结构框图

图3-28051的时钟电路

c.外部特性（引脚功能）

AT89S51芯片有40条引脚，双列直插式封装引脚图如2-4所示：

●Vcc（40）：

电源+5V

●Vss（20）:

接地

●XTAL1（19）和XTAL2（18）：

使用内部振荡电路时，用来接石英晶体和电容；使用外部时钟时，用来输入时钟脉冲。

●P0口（39—32）：

双向I/O口，既可作地址/数据总线口用，也可作普通I/O口用。

●P1口（1—8）：

准双向通用I/O口。

●P2口（21—28）：

准双向口，既可作地址总线口输出地址高8位，也可作普通I/O口用。

●P3口（10—17）：

多用途口，既图3-4AT89S51引脚图可作普通I/O口，也可按每位定义的第二功能操作。

●ALE/~PROG（30）：

地址锁存信号输出端。

在访问片外丰储器时，若ALE为有效高电平，则P0口输出地址低8位，可以用ALE信号作外部地址锁存信号。

公式（2—1）fALE=1/6fOSC,也可作系统中其它芯片的时钟源。

第二功能~PROG是对EPROM编程时的编程脉冲输入端。

●RST/VPD（9）：

复位信号输入端。

AT89S51接能电源后，在时钟电路作用下，该脚上出现两个机器周期以上的高电平，使内部复位。

第二功能是VPD，即备用电源输入端。

当主电源Vcc发生故障，降低到低电平规定值时，VPD将为RAM提供备用电源，发保证存储在RAM中的信号不丢失。

●~EA/Vpp（31）:

内部和外部程序存储器选择线。

~EA=0时访问外部ROM0000H—FFFFH；~EA=1时，地址0000H—0FFFH空间访问内部ROM，地址1000H—FFFFH空间访问外部ROM。

●~PSEN（29）：

片外程序存储器选通信号，低电平有效。

数码管使用条件：

a、段及小数点上加限流电阻

b、使用电压：

段：

根据发光颜色决定；小数点：

根据发光颜色决定

c、使用电流：

静态：

总电流80mA（每段10mA）；动态：

平均电流4-5mA 峰值电流100mA

上面这个只是七段数码管引脚图，其中共阳极数码管引脚图和共阴极的是一样的，4位数码管引脚图请在本站搜索我也提供了数码管使用注意事项说明：

（１）数码管表面不要用手触摸，不要用手去弄引角；

（２）焊接温度：

２６０度；焊接时间：

５Ｓ

（３）表面有保护膜的产品,可以在使用前撕下来。

数字对应数码管显示控制转换字节

（共阳编码）

显示－－HGFE,DCBA－－编码

0－－0011,1111－－C0H;

1－－0000,0110－－F9H;

2－－0101,1011－－A4H;

3－－0100,1111－－B0H;

4－－0110,0110－－99H;

5－－0110,1101－－92H;

6－－0111,1101－－82H;

7－－0000,0111－－F8H;

8－－0111,1111－－80H;

9－－0110,1111－－90H;

3.1.3单元电路设计

1）复位电路的实现

当正常工作时单片机接低电平正常工作，当按下按键，单片机接通高电平，实现复位功能。

2）晶体振荡电路的实现

电容C1、C2与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个180度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了震荡器的功能。

由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。

3）拨码键盘电路的实现

8位拨码开关与主机P2口相连。

4）位选电路的实现

通过P2.0,P2.1,P2.2经过三个三极管放大来实现位选，分别控制三个数码管的显示。

3.1.4原理图

3.1.5PCB图

3.1.6系统调试

硬件调试：

硬件调试是利用DVCC实验与开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。

硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。

静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。

第一步：

目测。

检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。

第二步用万用表测试。

先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。

第三步加电检测。

给板加电，检测所有插座或是器件的电源端是否符合要求的值

第四步是联机检查。

因为只有用单片机开发系统才能完成对用户系统的调试。

动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。

动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。

由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。

当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试。

由分到合的调试既告完成。

由近及远是将信号流经的各器件按照距离单片机的逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。

调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。

软件调试：

软件调试是通过对程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。

3.2软件设计

3.2.1系统分析

本次课题设计是基于单片机的特性来实现其功能的。

本系统采用的单片机是8051。

其上集成了3个数码管，1个8位拨码开关，主要实现主机与从机的通信功能。

8位拨码开关起输入作用，3位数码管起显示作用。

3.2.2系统设计

本系统需实现功能为，当拨码开关拨到相应数字时，数码管应对应显示数字。

Y接收端准备好

N发送方没准备好

发送端程序流程图接收端程序流程图

3.2.3系统实施及程序

发送程序

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG0023H

LJMPXINTO

ORG0100H

MAIN:

MOVSP,#60

MOVTH1,#0FAH

MOVTL1,#0FAH

ANLTMOD,#0FH

ORLTMOD,#20H

SETBTR1

MOVSCON,#01000000B

MOVA,#0AAH

MOVSBUF,A

JNBTI,$

CLRTI

MOVSCON,#01010000B

K1:

JNBTR1,$

CLRTR1

MOVA,SBUF

MOVR7,A

CJNER7,#0BBH,K1

SETBEA

SETBEX0

SETBIT0

WAIT:

NOP

LJMPWAIT

XINTO:

PUSHACC

PUSHPSW

MOVP2,#0FFH

MOVA,#0FFH

MOVSBUF,A

JNBTI,$

CLRTI

LJMPQUIT

QUIT:

POPPSW

POPACC

RETI

END

接收程序

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG0100H

MAIN:

MOVSP,#60

MOVTH1,#0FAH

MOVTL1,#0FAH

ANLTMOD,#0FH

ORLTMOD,#20H

SETBTR1

CLREA

MOVSCON,#50H

BRR1:

JBRI,BRR2

SJMPBRR1

BRR2:

CLRRI

MOVA,SBUF

CJNEA,#0AAH,BRR2

BTT1:

MOVSBUF,#0BBH

BWAL:

JBTI,BRR3

SJMPBWAL

BRR3:

CLRTI

JBRI,DISPLAY

DISPLAY:

MOVR0,00H

MOVDPTR,#LEDDB

MOVA,SBUF

DAA

MOVR0,A

ANLA,#0FH

MOVCA,@A+DPTR

MOVP1.0,#01H

MOVP2,A

CLRP1

MOVA,R0

ANLA,#0F0H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP1.1,#01H

MOVP2,A

CLRP1

MOVA,Cy

MOVP2,A

CLRP1

LEDDB:

DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H

DB99H,92H,82H,0F8H

DB80H,90H

END

4、课程设计心得体会

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。

因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。

回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，的确，从拿到题目到分析，从理论到实践，在接近两个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。

同时，在老师那里我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！

同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！

5、参考文献

[1]楼然苗,李光飞.51系列单片机设计实例（第二版），北京航空航天出版社，2006.2

[2]彭为，黄科，雷道仲。

单片机典型系统设计实例精讲，电子工业出版社，2006.5

[3]张毅刚，彭喜元，董继成。

单片机原理及应用，高等教育出版社，2008.12

[4]吴炳胜80C51单片机原理与应用技术，冶金工业出版社

课程设计

评语

课程设计

成绩

指导教师

（签字）

年月日

注：

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