甲乙两机串口通信双向控制系统软件设计及系统仿真.docx
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甲乙两机串口通信双向控制系统软件设计及系统仿真
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，数码管进展双机通信设计。
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穿插连接的方式，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一样的数据传输速率，即要求设置一样的波特率。
电路分为数码管显示模块，指示模块、以及单片机工作的根本复位、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。
单片机上最根本的两个电路：
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展显示，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连接器进展连接，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局部：
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〕，开场将两个单片机进展初始化。
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;//串行口中断翻开
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〕，开场将两个单片机进展初始化。
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，甲机的数码管开场计数。
再次按动按键K2，重复上述过程。
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;//串行口中断翻开
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场计数。
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表达。
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展了查缺补漏，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。
同时通过教师对我们的讲解，对各种知识的理解进一步加深，在此对教师深表感。
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；文涛编著2021.10
2.?
μVision2单片机应用程序开发指南?
科学；勇宇编著2021.2
3.?
单片机原理与应用系统设计?
清华大学：
马秀丽编著2021.10
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