单片机多机通信实现.docx
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单片机多机通信实现
单片机多机通信实现
1、设计要求
三片单片机利用串行口进行串行通信：
串行通信的波特率为9600bit/s。
串行口工作方式为方式1的单工串行通信。
2、设计方案
一个主机和两个从机，主机通过按键选择要通信的从机，按键确认后通过矩阵键盘输入要传输的信息，从机接收主机发送的信息并发回长度校验码给主机，主机确认校验信息是否正确，若正确，主机液晶显示“send:
信息”和从机数，从机液晶显示所接收的信息；若错误则主机从发信息，重复前面的步骤。
3、硬件电路设计
3.1单片机最小系统的设计
本系统共用三块单片机，每块单片机均选用AT89S52，最小系统也都一样。
由于三块单片机的主要任务是通信，为了得到准确的波特率，采用振荡频率为11.0592MHz的晶振，再接两个30pF的瓷片电容即可构成单片机的时钟电路。
单片机最小系统电路如下：
图3－1单片机最小系统电路
复位电路也可以换成看门狗电路实现，可使单片机可靠的复位。
为了简化电路设计，本系统采用简单方法，可使单片机上电复位，此外可以通过按键手动复位。
单片机上电即可复位，R1与C3的充电时间大于两倍的机器周期，使RST引脚有足够长的时间保存高电平，使单片机可靠的复位。
正常工作时，按下按键SW1就可以使单片机复位。
3.2矩阵键盘电路设计
图3－2矩阵键盘电路
P1口接4×4的矩阵键盘，共16个按键，分别为0～C及“开始通信”，“选择从机”和“输入信息”键。
P1.0～P1.3接矩阵键盘的行，P1.4～P1.7接矩阵键盘的列。
3.3液晶显示电路设计
液晶显示电路如下图：
图3－3液晶LCD1602显示电路
P0口上拉10K×8的排阻，自己画的排阻符号如下：
图3－4排阻符号
排阻具有九个引脚，一个公共端，另外八个脚分别接到需要接上拉电阻的单片机的P0口。
排阻相当于8个大小均为10K的电阻，在电路中主要其电平转化作用，通过的电流很小，每只电阻的功耗也很小。
如接5V电源，每只电阻的电流约为0.5mA，很小，但是由于P0口是接液晶，不用接排阻也能实现，本着节约的原则在本设计中没有接排阻。
主机整体原理图如下：
图3—5主机原理图
两从机的原理图与主机的原理图仅仅的区别就是没有外接矩阵键盘，其他的都一样。
4电源电路设计
本系统主要供电为5V直流电，为了获得5V的直流电压和足够大的电流，并能提供两种接口，交流与直流输入都能通用，将电源电路设计成如下形式。
图3－6电源电路原理图
交流输入用15V的变压器，将变压器通过接口插到板子上。
直流输入与交流输入类似，都要经过整流桥，确保电解电容C4不会反接，稳压电路公用，用MC7805实现5V直流稳压，最大可输出1A的电流，足以为整个系统供电。
C5与C6用于防止稳压块产生自激振荡。
C4用于滤波，使输入纹波很小，输出端接电容C7，用于防止输出电压突变。
5多机通信协议的算法设计
5.1主从机程序设计
主机模式流程如下：
图3－7主机模式通信流程图
从机模式通信流程如下：
图3－8从机模式通信流程图
5.2键盘程序设计
1号单片机的按键采用矩阵形式，4×4的行列矩阵，共16个按键，可以完成多种控制功能。
1号单片机的键盘程序包括：
按键扫描、获取键值与按键处理几部分。
按键处理又包括实现各种功能的函数。
由键盘程序负责调度。
键盘控制流程如下：
图3－9按键控制流程图
按键扫描采用行扫描法，先输出全零行，再读看是否有按键按下，如有按键，则先消抖动，然后再次确认是否有按键，如果确有按键，再逐行置低电平扫描按下的键的行列位置，最后将按键对应位置的8位二进制码（即低四位表示行号，高四位表示列号）返回；若无按键，则返回0。
获取键值函数为Switch结构的散转程序，根据按键的行与列得到按键的键值，这里预先定义按键的键值为字符‘0’～‘C’、‘E’,‘C’’S’。
以字符形式表示键值利于液晶直接显示。
按键处理为多分支结构，每个分支完成一种功能。
具体流程如下：
图4－1按键处理流程图
通信方向设置流程如下：
图4－2通信方向设置流程图
从机选择流程如下：
图4－3从机选择流程图
5.3系统初始化程序设计
系统初始化程序包括定时器初始化、串口初始化、发送数据初始化和全局变量初始化。
初始化步骤如下：
图4－4系统初始化步骤
对于1号单片机，还有液晶屏初始化这一步。
1号单片机的主程序执行顺序：
图4－51号单片机主程序
定时器初始化使定时器一工作在方式二，波特率设置为9600b/s，并开中断。
串口初始化使串口工作在方式三，9位数据位。
发送与接收数据区的开始地址被已经被指定，用指针常量表示。
发送数据初始化在发送数据区存放待发送的数据串，以空字符作为结束符。
全局变量初始化只需根据需要设置即可。
液晶显示程序只许根据需要调用液晶模块内的函数即可，显示以字符形式输出。
输出字符的ASCII码，液晶显示对应的字符。
用指向code区的指针访问待显示的字符数据串来显示。
6结论
本设计解决了多单片机的串行通信问题，通信速度较快并具有一定的检错能力。
但检错机制不够精确，难以保证很高的正确率，还需进一步完善。
扩展功能：
平权式多机通信协议，这样就可解决通信过程中，争用主机权问题，采用优先编码器为核心的主机权分配电路，可以使电路工作可靠稳定。
参考文献
[1]吕汉兴,祁志勇.MCS—51系列单片机多机通信的实现[J].仪表技术,1999.3
[2]郭天祥，51单片机C语言教程——入门，提高，开发，拓展全攻略，2011.5
[3]叶佩.MCS_51单片机的多机通信方式研究[J].计算技术与信息发展,2009.12.
[4]杨玉军.单片机多机通信系统可靠性的研究[J].河南科学，2002.6.
[5]林雪每,彭佳红,姚志成.单片机多机通信协议的设计[J].单片机开发与应用，2006.2.
[6]戴仙金.51单片机及其C语言程序开发实例[M].北京：
清华大学出版社.2008.
7、完成效果
A、系统开始工作时的界面：
B、选择从机1：
传送信息CA6215，结果显示如下：
C、选择从机2：
传送信息CBA62，结果显示如下：
D、系统整体图：
程序：
主机
#include
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
#define_SUCC_0x0f//数据传送成功
#define_ERR_0xf0//数据传送失败
unsignedcharTable[16]="";
unsignedcharTable4[]="welcome!
";
unsignedcharTable1[]="slaveis2";
unsignedcharTable2[]="slaveis1";
unsignedcharTable3[16]="send:
";
unsignedcharBuff[20];//数据缓冲区
unsignedchartemp=0xff;
sbitrs=P2^6;//1602的数据/指令选择控制线
sbitrw=P2^5;//1602的读写控制线
sbiten=P2^7;//1602的使能控制线
//voidjian（）
sbitKEY1=P3^2;
sbitKEY2=P3^3;
ucharstart,add;
voiddelay_1ms（unsignedintt）;
voidjian（）;
//unsignedcharaddr;
//延时1ms函数
voiddelay_1ms（unsignedintt）
{
unsignedintx,y;
for（x=t;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voiddelay11（）//延时程序
{
uinti,j;
for（i=0;i<=2;i++）
for（j=0;j<=200;j++）;
}
voiddelay（uintn）//延时函数
{
uintx,y;
for（x=n;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voidlcd_wcom（ucharcom）//1602写命令函数
{
rs=0;//选择指令寄存器
rw=0;//选择写
P0=com;//把命令字送入P2
delay（5）;
//延时一小会儿，让1602准备接收数据
en=1;
//使能线电平变化，命令送入1602的8位数据口
en=0;
}
voidlcd_wdat（uchardat）//1602写数据函数
{
rs=1;//选择数据寄存器
rw=0;//选择写
P0=dat;//把要显示的数据送入P2
delay（5）;
//延时一小会儿，让1602准备接收数据
en=1;
//使能线电平变化，数据送入1602的8位数据口
en=0;
}
voidlcd_init（）
//1602初始化函数
{
lcd_wcom（0x38）;
//8位数据，双列，5*7字形
lcd_wcom（0x0c）;
//开启显示屏，关光标，光标不闪烁
lcd_wcom（0x06）;
//显示地址递增，即写一个数据后，
显示位置右移一位
lcd_wcom（0x01）;//清屏
}
//缓冲区初始化
voidBuff_init（）
{
unsignedchari;
//将Table里的数据放到缓冲区里
for（i=0;i<9;i++）
{
Buff[i]=Table[i];
delay_1ms（100）;
}
}
//串口初始化函数
voidserial_init（）
{
TMOD=0x20;//定时器1工作于方式2
TH1=0xfd;
TL1=0xfd;//波特率为9600
PCON=0;
SCON=0xd0;//串口工作于方式3
TR1=1;//开启定时器
TI=0;
RI=0;
}
//发送数据函数
voidSEND_data（unsignedchar*Buff）
{
unsignedchari;
unsignedcharlenth;
unsignedcharcheck;
lenth=strlen（Buff）;//计算数据长度
check=lenth;
TI=0;//发送数据长度
TB8=0;//发送数据帧
SBUF=lenth;//发送长度
while（!
TI）;
TI=0;
for（i=0;i{
check=check^Buff[i];
TB8=0;
SBUF=Buff[i];
while（!
TI）;
TI=0;
}
TB8=0;//发送校验字节
SBUF=check;
while（!
TI）;
TI=0;
}
//向指定从机地址发送数据
voidADDR_data（unsignedaddr）
{
while（temp!
=addr）
//主机等待从机返回其地址作为应答信号
{
TI=0;//发送从机地址
TB8=1;//发送地址帧
SBUF=addr;
while（!
TI）;
TI=0;
RI=0;
while（!
RI）;
temp=SBUF;
RI=0;
}
temp=_ERR_;
//主机等待从机数据接收成功信号
while（temp!
=_SUCC_）
{
SEND_data（Buff）;
RI=0;
while（!
RI）;
temp=SBUF;
RI=0;
}
}
voidmain（）
{
ucharm;
lcd_init（）;
lcd_wcom（0x80）;
//显示地址设为80H（即00H，）上排第一位
for（m=0;m//将table[]中的数据依次写入1602显示
{
lcd_wdat（Table4[m]）;
delay（4）;
}
delay_1ms（3000）;
serial_init（）;
while
（1）
{
jian（）;
lcd_wcom（0x80）;
//显示地址设为80H（即00H，）上排第一位
for（m=0;m//将table[]中的数据依次写入1602显示
{
lcd_wdat（Table[m]）;
delay（4）;
}
if（add!
=0）
{
lcd_wcom（0x80+40）;
//显示地址设为80H（即00H，）上排第一位
for（m=0;m//将table[]中的数据依次写入1602显示
{
lcd_wdat（Table1[m]）;
delay（4）;
}
}
else
{
lcd_wcom（0x80+40）;
//显示地址设为80H（即00H，）上排第一位
for（m=0;m//将table[]中的数据依次写入1602显示
{
lcd_wdat（Table2[m]）;
delay（4）;
}
}
if（start!
=0）
{
for（m=0;m{
Table3[m+5]=Table[m];
}
Buff_init（）;
lcd_wcom（0x80）;
for（m=0;m//将table[]中的数据依次写入1602显示
{
lcd_wdat（Table3[m]）;
delay（4）;
}
if（add!
=0）
ADDR_data（0x01）;
else
ADDR_data（0x02）;
}
}
}
voidjian（）//键盘的扫描
{
staticuchartemp,flag,num,wei;
P1=0xef;//选中其中的第一列
temp=P1;
temp&=0x0f;
if（temp!
=0x0f）
{delay11（）;//延时10ms，消抖
temp=P1;
temp&=0x0f;
if（temp!
=0x0f）
{
switch（temp）
{case0x0e:
num='0';wei++;
break;//0
case0x0d:
num='1';
wei++;
break;//1
case0x0b:
num='2';wei++;
break;//2
case0x07:
num='3';wei++;
break;//3
}
while（temp!
=0x0f）
//松手检测
{
temp=P1;
temp&=0x0f;
}
}
}
P1=0xdf;//选中第二列
temp=P1;
temp&=0x0f;
if（temp!
=0x0f）
{
delay11（）;//延时10ms
temp=P1;
temp&=0x0f;
if（temp!
=0x0f）
{
switch（temp）
{
case0x0e:
num='4';wei++;
break;//4
case0x0d:
num='5';wei++;
break;//5
case0x0b:
num='6';wei++;
break;//6
case0x07:
num='7';wei++;
break;//7
}
while（temp!
=0x0f）//松手检测
{
temp=P1;
temp&=0x0f;
}
}
}
P1=0xbf;
temp=P1;
temp&=0x0f;
if（temp!
=0x0f）
{
delay11（）;//延时10ms
temp=P1;
temp&=0x0f;
if（temp!
=0x0f）
{
switch（temp）
{
case0x0e:
num='8';wei++;
break;//8
case0x0d:
num='9';wei++;
break;//9
case0x0b:
num='A';wei++;
break;
case0x07:
num='B';wei++;
break;}
//while（temp!
=0x0f）松手检测
//break;
//}
while（temp!
=0x0f）//松手检测
{
temp=P1;
temp&=0x0f;
}
}
}
P1=0x7f;
temp=P1;
temp&=0x0f;
if（temp!
=0x0f）
{
delay11（）;//延时10ms
temp=P1;
temp&=0x0f;
if（temp!
=0x0f）
{
switch（temp）
{
case0x0e:
num='C';wei++;
break;
case0x0d:
start=~start;
break;
case0x0b:
add=~add;
break;
case0x07:
num='C';wei=0;flag=~flag;
break;
}
while（temp!
=0x0f）//松手检测
{temp=P1;
temp&=0x0f;
}
}
}
if（flag!
=0）
{
Table[wei]=num;
}
}
从机：
从机1程序
（从机2的程序只要把从机地址改了就可以
其他的都和从机1相同）
#include
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
#defineaddr0x02//从机1的地址
#define_SUCC_0x0f//数据传送成功
#define_ERR_0xf0//数据传送失败
unsignedcharaa=0xff;//主机与从机之间通信标志
unsignedcharBuff[20];//数据缓冲区
sbitrs=P2^0;//1602的数据/指令选择控制线
sbitrw=P2^1;//1602的读写控制线
sbiten=P2^2;//1602的使能控制线
sbitLED1=P3^6;//绿色指示灯
sbitLED2=P3^7;//红色指示灯
ucharcodetable[]="Information:
";//要显示的内容1放入数组table
//ucharcodetable1[]="123456789";//要显示的内容2放入数组table1
voiddelay（uintn）//延时函数
{
uintx,y;
for（x=n;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voidlcd_wcom（ucharcom）//1602写命令函数
{
rs=0;//选择指令寄存器
rw=0;//选择写
P0=com;//把命令字送入P2
delay（5）;//延时一小会儿，让1602准备接收数据
en=1;//使能线电平变化，命令送入1602的8位数据口
en=0;
}
voidlcd_wdat（uchardat）//1602写数据函数
{
rs=1;//选择数据寄存器
rw=0;//选择写
P0=dat;//把要显示的数据送入P2
delay（5）;//延时一小会儿，让1602准备接收数据
en=1;//使能线电平变化，数据送入1602的8位数据口
en=0;
}
voidlcd_init（）//1602初始化函数
{
lcd_wcom（0x38）;//8位数据，双列，5*7字形
lcd_wcom（0x0c）;//开启显示屏，关光标，光标不闪烁
lcd_wcom（0x06）;//显示地址递增，即写一个数据后，显示位置右移一位
lcd_wcom（0x01）;//清屏
}
//串口初始化函数
voidserial_init（）
{
TMOD=0x20;//定时器1工作于方式2
TH1=0xfd;
TL1=0xfd;//波特率为9600
PCON=0;
SCON=0xd0;//串口工作于方式3
TR1=1;//开启定时器
TI=0;
RI=0;
}
//接收数据函数
unsignedcharRECE_data（unsignedchar*Buff）
{
unsignedchari,temp;
unsignedcharlenth;
unsignedcharcheck;
RI=0;//接收数据长度
while（!
RI）;
if（RB8==1）//若接收到地址帧，则返回0xfe
return0xfe;
lenth=SBUF;
RI=0;
check=lenth;
for（i=0;i{
while（!
RI）;
if（RB8==1）//若接收到地址帧，则返回0xfe
return0xfe;
Buff[i]=SBUF;
check=check^（Buff[i]）;
RI=0;
}
whil
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