基于单片机的双机串行通信设计

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1、0一、总体设计1.实 现 功 能 ：用单片机的串口模拟短信的收发，当 A 主机要向 B 主机发送一行字符串时，首先 A 主机把这行字符串打印到 1602LCD 液晶屏幕上，当 A 主机按发送按键的时候，A 主机向 B 主机发送一行字符串，这时字符串会通过串口发送到 B 主机上，当 B 主机收到字符串时，会在1602LCD 液晶屏幕上把字符串打印出来，这时按下 B 主机上的接受按键，B 主机会把要发送的字符串，打印到 B 主机的 1602LCD 液晶屏幕上，按下 B 主机的发送按键，这时 B 主机会通过串口向 A 主机发送字符串。最后用两个矩阵键盘模拟发送短信用的字母键盘，A 主机可以通过矩阵键

2、盘输入想要发送的数据，然后按发送按键发送，同样 B 主机也可以通过矩阵键盘输入信息，然后通过发送按键发送。2.设 计 方 案 ：首 先 把 两 个 ATS89C51 各 自 连 接 成 单 片 机 最 小 系 统 ， 在 把 他 们 的 TXD、 RXD 口 分 别 与MAX232 相 连 ， 然 后 一 个 MAX232 的 T1OUT 和 R1IN ， 分 别 与 另 一 个 MAX232 的 R1IN 和T1OUT 相 连 ， P0 口 接 矩 阵 键 盘 ， P1 口 接 液 晶 显 示 的 数 据 端 。 总 的 电 路 图 如 图 ：图 1、总电路图1二、设计基础1.单片机串行口通

3、信方式图 2.AT89C51计算机与外界的信息交换称为通信，常用的通信方式有两种：并行通信和串行通信。51 单片机用 4 个接口与外界进行数据输入与数据输出就是并行通信，并行通信的特点是传输信号的速度快，但所用的信号线较多，成本高，传输的距离较近。串行通信的特点是只用两条信号线（一条信号线，再加一条地线作为信号回路）即可完成通信，成本低，传输的距离较远。51 单片机的串行接口是一个全双工的接口，它可以作为 UART（通用异步接受和发送器）用，也可以作为同步移位寄存器用。51 单片机串行接口的结构如下：（1）数据缓冲器（SBUF）接受或发送的数据都要先送到 SBUF 缓存。有两个，一个缓存，另一

4、个接受，用同一个接地址 99H,发送时用指令将数据送到 SBUF 即可启动发送；接收时用指令将 SBUF 中接收到的数据取出。（2）串行控制寄存器（PCON）SCON 用于串行通信方式的选择，收发控制及状态指示，各位含义如下：SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI2SM0,SM1:串行接口工作方式选择位，这两位组合成 00，01，10，11 对应于工作方式0、1、2、3。串行接口工作方式特点见下表SM0 SM1 工作方式 功能 波特率0 0 0 8 位同步移位寄存器（用于 I/O 扩展） fORC/120 1 1 10 位异步串行通信（UART） 可变（T1 溢出率*2SM

5、OD/32）1 0 2 11 位异步串行通信（UART） fORC/64 或 fORC/321 1 3 11 位异步串行通信（UART） 可变（T1 溢出率*2SMOD/32）SM2：多机通信控制位。REN：接收允许控制位。软件置 1 允许接收；软件置 0 禁止接收。TB8：方式 2 或 3 时，TB8 为要发送的第 9 位数据，根据需要由软件置 1 或清 0。RB8：在方式 2 或 3 时，RB8 位接收到的第 9 位数据，实际为主机发送的第 9 位数据 TB8，使从机根据这一位来判断主机发送的时呼叫地址还是要传送的数据。TI：发送中断标志。发送完一帧数据后由硬件自动置位，并申请中断。必须要

6、软件清零后才能继续发送。RI：接收中断标志。接收完一帧数据后由硬件自动置位，并申请中断。必须要软件清零后才能继续接收。（3）输入移位寄存器接收的数据先串行进入输入移位寄存器，8 位数据全移入后，再并行送入接收 SBUF 中。（4）波特率发生器波特率发生器用来控制串行通信的数据传输速率的，51 系列单片机用定时器 T1 作为波特率发生器，T1 设置在定时方式。波特率用来表示串行通信数据传输快慢程度的物理量，定义为每秒钟传送的数据位数。（5）电源控制寄存器 PCON，其最高位为 SMOD。（6）波特率计算对于方式 1 和方式 3，波特率都是由定时器 1 的溢出率决定，计算公式如下：初 值定 时 器

7、波 特 率 T21Smodkscf3定时器 T1 工作于方式 0 时，k=13;定时器 T1 工作于方式 1 时，k=16；定时器 T1 工作于方式 2 和方式 3，k=8；2、1602LCD 操作（1）1602LCD 特性：+5V 电压，对比度可调内含复位电路提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能有 80 字节显示数据存储器 DDRAM内建有 160 个 5X7 点阵的字型的字符发生器 CGROM8 个可由用户自定义的 5X7 的字符发生器 CGRAM字符型 LCD1602 通常有 14 条引脚线或 16 条引脚线的 LCD，多出来的 2 条线是背光电源线VCC(

8、15 脚)和地线 GND(16 脚)4图 3、1602 各引脚的定义HD44780 内置了 DDRAM（显示数据存储 RAM）、CGROM（字符存储 ROM）和 CGRAM（用户自定义 RAM）。 DDRAM 就是显示数据 RAM，用来寄存待显示的字符代码。共 80 个字节，其地址和屏幕的对应关系如下表： 也就是说想要在 LCD1602 屏幕的第一行第一列显示一个“A”字,就要向 DDRAM 的 00H 地址写入“A”的代码就行了。但具体的写入是要按 LCD 模块的指令格式来进行的，后面我会讲到的。一行有 40 个地址 在 1602 中我们就用前 16 个就行了。第二行也一样用前 16 个地址

9、。对应如下： DDRAM 地址与显示位置的对应关系 51602 液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了 160 个不同的点阵字符图形，如下表所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常 用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是 01000001B（41H），显示时模块把地址 41H 中的点 阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A” 图 4、1602 字符表上表中的字符代码与我们 PC 中的字符代码是基本一致的。因此我们在向 DDRAM 写 C51字符代码程序时甚至可以直接用 P1A这样的方法。PC 在编译时就把“A ”先转为

10、41H代码了。字符代码 0x000x0F 为用户自定义的字符图形 RAM(对于 5X8 点阵的字符，可以存放 8 组)，就是 CGRAM 了。对 DDRAM 的内容和地址操作，HD44780 的指令集及其设置说明，共有 11 条指令：6基本操作时序： 读状态 输入：RS=L， RW=H，E=H 输出：DB0DB7= 状态字 写指令 输入：RS=L， RW=L，E= 下降沿脉冲，DB0DB7=指令码 输出：无 读数据 输入：RS=H，RW=H，E=H 输出：DB0DB7= 数据 写数据 输入：RS=H，RW=L ，E=下降沿脉冲，DB0DB7=数据 输出：无 1.清屏指令 功能： 清除液晶显示器

11、，即将 DDRAM 的内容全部填入“空白”的字符码 20H; 光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方; 将地址计数器(AC) 的值设为 0。 2.光标归位指令 功能： 把光标撤回到显示器的左上方; 把地址计数器(AC) 的值设置为 0; 保持 DDRAM 的内容不变 3.输入模式设置指令 功能：设定每次写入 1 位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个字符是否移动。7参数设定的情况如下所示： 位名 设置 I/D 0=写入新数据后光标左移 1=写入新数据后光标右移 S 0=写入新数据后显示屏不移动 1=写入新数据后显示屏整体右移 1 个字 4.显示开关控制指令功能：控制显示器开/关、光标

12、显示 /关闭以及光标是否闪烁。参数设定的情况如下： 位名 设置 D 0=显示功能关 1=显示功能开 C 0=无光标 1=有光标 B 0=光标不闪烁 1=光标闪烁 5.设定显示屏或光标移动方向指令 功能：使光标移位或使整个显示屏幕移位。参数设定的情况如下： S/C R/L 设定情况 0 0 光标左移 1 格，且 AC 值减 1 0 1 光标右移 1 格，且 AC 值加 1 1 0 显示器上字符全部左移一格，但光标不动 1 1 显示器上字符全部右移一格，但光标不动 6.功能设定指令 功能：设定数据总线位数、显示的行数及字型。参数设定的情况如下： 8位名 设置 DL 0=数据总线为 4 位 1=数据

13、总线为 8 位 N 0=显示 1 行 1=显示 2 行 F 0=57 点阵/每字符 1=510 点阵/每字符 7.设定 CGRAM 地址指令功能：设定下一个要存入数据的 CGRAM 的地址。8.设定 DDRAM 地址指令 功能：设定下一个要存入数据的 CGRAM 的地址。 (注意这里我们送地址的时候应该是 0x80+Address，这也是前面说到写地址命令的时候要加上 0x80 的原因) 9.读取忙信号或 AC 地址指令 功能： 读取忙碌信号 BF 的内容，BF=1 表示液晶显示器忙，暂时无法接收单片机送来的数据或指令; 当 BF=0 时，液晶显示器可以接收单片机送来的数据或指令; 读取地址计

14、数器(AC) 的内容。 10.数据写入 DDRAM 或 CGRAM 指令 9功能： 将字符码写入 DDRAM，以使液晶显示屏显示出相对应的字符;将用户自己设计的图形存入 CGRAM。 11.从 CGRAM 或 DDRAM 读出数据的指令功能：读取 DDRAM 或 CGRAM 中的内容。 基本操作时序： 读状态 输入：RS=L， RW=H，E=H 输出：DB0DB7=状态字 写指令 输入：RS=L， RW=L，E= 下降沿脉冲，DB0DB7=指令码 输出：无 读数据 输入：RS=H，RW=H，E=H 输出：DB0DB7=数据 写数据 输入：RS=H，RW=L ，E=下降沿脉冲，DB0DB7=数据 输出：无 2.MAX232 芯片用 8051 串行接口通信，如果两台 8051 单片机之间的距离很近（不超过 1.5m），可以采用直接将两台 8051 单片机的串行接口直接相连，利用其自身的 TTL 电平（0-5V）直接传输数据信息。如果传输距离较远（超过 1.5m），由于传输线的阻抗与分布电容，会产生电平损耗和波形畸变，以至于检测不出数