单片机多机通信实现.docx

1、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，

2、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31 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32 矩阵键盘电路P1口接44的矩阵键盘，共16个按键，分别为0C及“开始通信”，“选择从机”和“输入信

3、息”键。P1.0P1.3接矩阵键盘的行，P1.4P1.7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33 液晶LCD1602显示电路P0口上拉10K8的排阻，自己画的排阻符号如下： 图34 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35 主机原理图两从机的原理图与主机的原理图仅仅

4、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36 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

5、7 主机模式通信流程图从机模式通信流程如下：图38 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，44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39 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Swit

6、ch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0C、E,CS。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41 按键处理流程图通信方向设置流程如下：图42 通信方向设置流程图从机选择流程如下：图43 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44 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45 1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

7、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

8、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.MCS51系列单片机多机通信的实现J.仪表技术,1999.32 郭天祥，51单片机C语言教程入门，提高，开发，拓展全攻略，2011.53 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C

9、A6215，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#define uint unsigned int #define uchar unsigned char#define _SUCC_ 0x0f/数据传送成功#define _ERR_ 0xf0/数据传送失败unsigned char Table16= ;unsigned char Table4=welcome!;unsigned char Table1=slave is 2;unsigned char Table2=slave is 1;unsigned ch

10、ar Table316=send:;unsigned char Buff20; /数据缓冲区unsigned char temp=0xff;sbit rs=P26; /1602的数据/指令选择控制线 sbit rw=P25; /1602的读写控制线 sbit en=P27; /1602的使能控制线 /void jian()sbit KEY1=P32;sbit KEY2=P33;uchar start,add;void delay_1ms(unsigned int t);void jian() ; /unsigned char addr;/延时1ms函数void delay_1ms(unsign

11、ed int t) unsigned int x,y; for(x=t;x0;x-) for(y=110;y0;y-);void delay11()/延时程序 uint i,j; for(i=0;i=2;i+) for(j=0;j0;x-) for(y=110;y0;y-); void lcd_wcom(uchar com) /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; void lcd_wdat(u

12、char dat) /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; void lcd_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void Bu

13、ff_init() unsigned char i; /将Table里的数据放到缓冲区里 for(i=0;i9;i+) Buffi= Tablei; delay_1ms(100); /串口初始化函数void serial_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void SEND_data(unsigned char *Buff) unsigned char i; unsigned char l

14、enth; unsigned char check; 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;ilenth;i+) /发送数据 check=checkBuffi; TB8=0; SBUF=Buffi; 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void ADDR_data(unsigned addr) w

15、hile(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; void main() uchar m; lcd_init(); lcd_wcom(0x80); /显示地址设为80H（即00H，）上排第一位

16、for(m=0;msizeof(Table4)-1;m+) /将table中的数据依次写入1602显示 lcd_wdat(Table4m); 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;msizeof(Table)-1;m+) /将table中的数据依次写入1602显示 lcd_wdat(Tablem); delay(4); if(add!=0) lcd_wcom(0x80+40); /显示地址设为80H（即00H，）上排第一位

17、 for(m=0;msizeof(Table1)-1;m+) /将table中的数据依次写入1602显示 lcd_wdat(Table1m); delay(4); else lcd_wcom(0x80+40); /显示地址设为80H（即00H，）上排第一位 for(m=0;msizeof(Table2)-1;m+) /将table中的数据依次写入1602显示 lcd_wdat(Table2m); delay(4); if(start!=0) for(m=0;msizeof(Table)-1;m+) Table3m+5=Tablem; Buff_init(); lcd_wcom(0x80); f

18、or(m=0;msizeof(Table3)-1;m+) /将table中的数据依次写入1602显示 lcd_wdat(Table3m); delay(4); if(add!=0) ADDR_data(0x01); else ADDR_data(0x02); void jian() /键盘的扫描 static uchar temp,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

19、(temp) case 0x0e: num=0;wei+; break;/0 case 0x0d: num=1; wei+; break;/1 case 0x0b: num=2;wei+; break;/2 case 0x07: 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)

20、 case 0x0e: num=4;wei+; break;/4 case 0x0d: num=5;wei+; break;/5 case 0x0b: num=6;wei+; break;/6 case 0x07: 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) case 0x0e: nu

21、m=8;wei+; break;/8 case 0x0d: num=9;wei+; break;/9 case 0x0b: num=A;wei+; break; case 0x07: 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(tem

22、p) case 0x0e: num=C;wei+; break; case 0x0d: start=start; break; case 0x0b: add=add; break; case 0x07: num=C;wei=0;flag=flag; break; while(temp!=0x0f) /松手检测 temp=P1; temp&=0x0f; if(flag!=0) Tablewei=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#define uint unsigned int #define uchar uns

23、igned char#define addr 0x02/从机1的地址#define _SUCC_ 0x0f/数据传送成功#define _ERR_ 0xf0/数据传送失败unsigned char aa=0xff;/主机与从机之间通信标志unsigned char Buff20;/数据缓冲区sbit rs=P20; /1602的数据/指令选择控制线 sbit rw=P21; /1602的读写控制线 sbit en=P22; /1602的使能控制线 sbit LED1 = P36; /绿色指示灯sbit LED2 = P37; /红色指示灯uchar code table=Information

24、:; /要显示的内容1放入数组table /uchar code table1=123456789; /要显示的内容2放入数组table1void delay(uint n) /延时函数 uint x,y; for(x=n;x0;x-) for(y=110;y0;y-); void lcd_wcom(uchar com) /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; void lcd_wdat(uch

25、ar dat) /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; void lcd_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void ser

26、ial_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unsigned char RECE_data(unsigned char *Buff) unsigned char i,temp; unsigned char lenth; unsigned char check; RI=0; /接收数据长度 while(!RI); if(RB8=1) /若接收到地址帧，则返回0xfe return 0xfe; lenth=SBUF; RI=0; check=lenth; for(i=0;ilenth;i+) /接收数据 while(!RI); if(RB8=1) /若接收到地址帧，则返回0xfe return 0xfe; Buffi=SBUF; check=check(Buffi); RI=0; whil