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1、江西理工大学 3+1 创新实验班项目设计论文江 西 理 工 大 学多机通信技术( 论文)题 目：自写通信协议的多机通信学 院：电气工程学院专 业：自动化班 级：091 班学 生： 学 号： 23指导教师：江西理工大学 3+1 创新实验班项目设计论文摘 要通 信 技 术 和 通 信 产 业 20 世 纪 80 年 代 以 来 发 展 最 快 的 领 域 之 一 。 不 论 是在 国 际 还 是 在 国 内 都 是 如 此 。 这 是 人 类 进 入 信 息 社 会 的 重 要 标 志 之 一 。 通 信包 括 人 与 人 之 间 的 语 言 表 达 ， 更 包 括 电 子 产 业 中 的 通 信
2、 。 特 别 是 在 在 嵌 入 式行 业 中 ， CPU 与 外 设 ， CPU 与 CPU 之 间 的 信 息 交 换 等 。 在 这 些 通 信 中 ， 涉及 到 更 种 通 信 协 议 以 及 通 信 方 式 。 包 括 串 行 通 信 ： I2C， SPI， UART 等 ， 并行 通 信 。 本 系 统 是 基 于 PROTEUS 软 件 仿 真 的 UART 双 向 通 信 ， 即 实 现 两个 80C51 单 片 机 的 双 向 通 信 。关键词： 80C51,UART 双向通信，P ROTEUS江西理工大学 3+1 创新实验班项目设计论文第 1 章 系统的总体设计 .4第 2
3、 章 系统硬件模块概述 .52.1 单片机 80C51 简介 .52.1.1 硬件结构 .52.1.2 80C51 中断控制系统 .62.1.3 80C51 的串行通信 .62.2 MAX232 串行通信接口简介 .72.3 74HC595 串行芯片简介 .8第 3 章 系统具体设计概述 .93.1 系统结构流程图 .93.2 系统硬件设计 .103.3 系统软件设计 .10第 4 章 系统性能测试 .134.1 甲机向乙机发送数据测试 .134.2 乙机向甲机发送数据测试 .131 总 结 .152 致 谢 .163 参考文献 .174 附 录 .18江西理工大学 3+1 创新实验班项目设计
4、论文第 1 章 系统的总体设计本系统实现的是两块单片机之间的双向通信，通信的方式为 UART。在单片机甲和单片机乙中，都设置一个按键。当按下甲中的按键时，将单片机甲中的数据通过 UART 发送给单片机乙，乙接收后显示在数码管上。同理，按下乙中的按键时，将单片机乙中的数据通过 UART 发送给单片机甲，甲接收后显示在数码管上。UART 通信通过 MAX232 进行。单片机甲单片机乙UART 双向通信数码管显示数码管显示图 1.1 系统结构图江西理工大学 3+1 创新实验班项目设计论文第 2 章 系统硬件模块概述2.1 单 片 机 80C51 简 介80C51 单 片 机 属 于 美 国 Inte
5、l 公 司 的 MCS-51 系 列 产 品 中 的 一 个 型 号 ，采 用 CHMOS 工 艺 ， 功 耗 低 ， 性 能 优 良 ， 在 市 场 中 获 得 了 广 泛 的 应 用 。 80C51系 列 单 片 机 ， 泛 指 所 有 具 有 MCS-51 指 令 系 统 ， 同 时 采 用 CHMOS 工 艺 的 单 片机 。 在 我 国 ， 80C51 系 列 单 片 机 因 其 性 能 价 格 比 高 、 开 发 方 式 多 、 芯 片 功 能适 用 、 且 为 国 内 技 术 人 员 所 熟 知 等 特 点 得 到 了 极 其 广 泛 的 应 用 。 单 片 机 的 应 用 特
6、点 ： 常 用 来 替 代 微 机 实 现 控 制 系 统 的 在 线 应 用 用 单 片 机 代 替 模 拟 电 路 或 数 字 电 路 ， 软 硬 件 结 合 控 制可 以 提 高 控 制 系 统 的 技 术 性 能 、 技 术 含 量 和 防 盗 能 力 。 与 PC 机 相 比 ， 能 适 应 较 为 恶 劣 的 工 作 环 境例 如 ， 民 用 单 片 机 的 环 境 适 应 温 度 范 围 是 0 +70 。 有 些 单 片 机 芯片 可 以 在 2.2V 甚 至 是 0.9V 到 1.2V 的 低 电 压 下 正 常 工 作 （ 通 常 单 片机 的 工 作 电 压 是 +5V）
7、 。 软 件 固 化 在 程 序 存 储 器 中 ， 可 以 避 免 病 毒 侵 袭 和 人 为 修 改 ， 性 能 稳 定2.1.1 硬件结构图 2.1.1 80C51 硬件结构图CPU 是 80C51 内部的 1 个字长为 8 位的中央处理单元，它由运算器、控制器两部分组成。实际上构成了单片机的核心。并行口有 4 个 8 位并行 I/O 口P0P3，均可并行输入输出 8 位数据。串行口有 1 个串行 I/O 口，用于数据的串行输入输出。80C51 系列单片机有两个存储器：程序存储器（ 4KB ROM）和数据存储器（128B RAM） ，且各自独立编址。内置有 2 个 16 位定时器 1，2
8、，以及串行通信接口。靠总线来进行数据间的传递。江西理工大学 3+1 创新实验班项目设计论文2.1.2 80C51 中断控制系统图 2.12 80C51 的中断控制系统在 计 算 机 系 统 中 ， CPU 速 度 快 ， 外 设 速 度 慢 ， 这 样 CPU 与 外 设 之 间 进 行数 据 交 换 时 ， 就 遇 到 了 CPU 与 外 设 之 间 的 同 步 问 题 。 目 前 ， 外 围 设 备 与 CPU之 间 常 用 3 中 通 信 方 式 ： 查 询 ， 中 断 与 直 接 存 储 器 存 储 方 式 。 由 于 查 询 方 式CPU 占 有 率 高 ， 应 而 采 用 中 断
9、形 式 会 提 高 CPU 的 利 用 率 。80C51 中 内 嵌 控 制 器 可 以 管 理 具 有 2 个 中 断 优 先 级 和 5 个 中 断 源 （ 2 个外 部 中 断 ， 2 个 定 时 器 中 断 ， 1 个 UART 中 断 ） 。CPU 在 每 个 机 器 周 期 的 S5P2 时 刻 顺 序 采 样 各 中 断 源 ， 当 发 现 某 一 中 断 有效 时 ， 相 应 中 断 标 志 置 1， 表 明 该 对 应 事 件 发 生 了 。 16 位 定 时 0,1 的 中 断 标志 位 为 TF0， TF1； 外 部 中 断 0,1 的 中 断 标 志 为 IE0， IE1； UART 的 接 收 中 断与 发 送 中 断 分 别 为 RI 和 TI。2.1.3 80C51 的串行通信图 2.1.3 80C51 串行通信接口内部结构根据数据传输的方式的不同，可以将串行通信分为同步通信和异步通信。由于同步通信必须保持同步，收发时钟相同，成本较高，应而多用于高速数字通信系统，单片机中异步通信得到了广泛运用。江西理工大学 3+1 创新实验班项目设计论文在异步通
