甲乙两机串口通信双向控制系统硬件系统设计甲乙两机串口通信双向控制系统硬件系统设计
目录
1. 题目设计要
求: ................................................................................................................................. 1
2. 系统的组成及工作原
理 ...................................................................................
甲乙两机串口通信双向控制系统硬件系统
目录
1. 题目设计要
求: ................................................................................................................................. 1
2. 系统的组成及工作原
理 ..................................................................................................................... 2
2.1 系统组
成 ......................................................................................................................................... 2
2.2 工作原
理 ........................................................................................................................................... 2
2.3 双机通讯的方
案 ............................................................................................................................... 3
3. 器件的功能及作
用 ............................................................................................................................. 4
3.1 硬件设
计 ........................................................................................................................
................... 4
3.1.1 AT89C51说
明 ............................................................................................................................. 4
3.1.2 RS23说
明 .................................................................................................................................... 5
3.2 电气特
性 ........................................................................................................................................... 5
3.3 DB-9连接
器 ....................................................................................................................................... 6
4. 系统硬件设
计 ..................................................................................................................................... 8
4.1 线路原理
图 ....................................................................................................................................... 8
4.2 元器件清
单 ....................................................................................................................................... 9
5. 设计体会和收
获 ........................................................................................................................
....... 10
6. 参考文
献 ........................................................................................................................
................... 11
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Altium Desinger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。
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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。
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2.3 双机通讯的
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
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3. 器件的功能及作用
3.1 硬件设计
3.1.1 AT89C51说明
At89c51单片机内部有1个功能很强大的全双工串行口,可以同时发送和接收数据。串行口的内部有数据接收缓冲器和数据发送缓冲器,数据接收缓冲器只能读出不能写入,数据发送缓冲器只能写入不能读出,这两个数据缓冲器都是用SBUF来表示,地址都是99H,CPU对特殊功能寄存器SBUF执行写操作就将数据写入发送缓冲器,对SBUF执行度操作就是读出接收缓冲器中的内容。特殊功能寄存器SCON参访串行口的控制状态信号,串行口用T1或者T2作为波特率发生器(发送和接收时钟),特殊功能寄存器PCON的最高位SMOD为串行口波特率的倍率控制位。
SM0、SM1:串行口工作方式选择位,其组合含义如下所示:
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PCON的D7位作为串行波特率系数SMOD控制位,PCON不可位寻址,其地址为87H,当SMOD=1
时,波特率加倍。SMOD在PCON中的位置如下所示:
PCON D7 D6 D5 D4 D3
D2 D1 D0
3.1.2 RS23说明
RS232近程通讯总线适合于数据传输速率在0,20000b/s范围内的通信,由于通行设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设备,因此,它作为一种标准,目前已在微机通信接口中广泛采用。如图3.1所示:
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图3.1 DB9图
3.2 电气特性
EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。
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在TxD和RxD上:逻辑1(MARK)=-3V,-15V
逻辑0(SPACE)=+3,,15V
在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上:
信号有效(接通,ON状态,正电压),+3V,+15V
信号无效(断开,OFF状态,负电压)=-3V,-15V
RS232C与TTL转换:EIA-RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态,与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此,为了能够同计算机接口
或终端的TTL器件连接,必须在EIA-RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。
最大直接传输距离说明:RS-232C标准规定,若不使用MODEM,在码元畸变小于4%的情况下,DTE和DCE之间最大传输距离为15m(50英尺。
3.3 DB-9连接器
使用DB-9连接器,作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的9个信号。DB-25型连接器的引脚分配与DB-25型引脚信号完全不同。因此,若与配接DB-25型连接器的DCE设备连接,必须使用专门的电缆线。
最大直接传输距离说明:RS-232C标准规定,若不使用MODEM,在码元畸变小于4%的情况下,DTE和DCE之间最大传输距离为15m(50英尺)。
用RS-232总线连接系统有近程通讯方式和远程通讯方式两种,近程通讯是指传输距离小于15米的通讯,可以用RS-232 电缆直接连接。15米以上的长距离通讯,需要采用调制调解器。 当计算机与终端之间利用RS-232作近程连接时,有几根线实现交换连接。本次实验不需要检测数据等信号状态的
RS-232是异步通讯中最广泛的标准总线,适用于数据中端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间的接口。在微机通讯中,通常使用 的RS-232接口信号是九根引脚。如表3.3:各引脚功能如下:
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表3.3 DB9管脚说明表
用RS-232总线连接系统有近程通讯方式和远程通讯方式两种,近程通
讯是指传输距离小于15米的通讯,可以用RS-232 电缆直接连接。15米以上的长距离通讯,需要采用调制调解器。 计算机和终端用RS-232连接的交叉图4如下,图中“发送数据”与“接收数据”是交叉相连的,是得两台设备都能正常的发送和接收。
图3.2 通讯连接
数据发送与接收线:
发送数据(TxD)——通过TxD终端将串行数据发送到MODEM。 接收数据(RxD)——通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据。
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4. 系统硬件设计
4.1 线路原理图
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4.1 线路原理图
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4.2 元器件清单
1、两个C51单片机U1、U2
2、排阻
3、数码显示管
4、4个LED
5、电容和极化电容 6、220欧电阻
7、两个线驱动器/接收器
8、两个DB-9接口
9、+5V电源
10、两个按键
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5. 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。
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6. 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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