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1、河南理工大学毕业设计（论文）说明书 摘 要在多机通信领域由于单片机具有灵活高效的多机通信功能和价格优势，应用越来越广泛，但由于单片机的收发信号都是TTI 电平，驱动能力和抗干扰性有限，实用中常配合其它总线实现互联，RS-485总线就是其中之一。RS-485总线是平衡差分传输，抗干扰性好，最远可传输4000 m，可互联多达128个单片机，非常适台组成多机通信系统。在多机通信中，最重要的是保证通信有条不紊地进行，因此需要严格的通信协议和完善的通信软件，本文将重点介绍应用于某大型工程的单片机多机通信协议和通信软件的设计方法。本文介绍一种利用单片机本身所提供的串行通讯口，采用自定义串行通信协议，加上总
2、线驱动器如MAX481、MAX483、MAX485、MAX487等组合成简单的RS485通讯网络，完成单片机间的多机通讯。 关键词: 单片机；串行通信；RS485总线： 多机通信协议 AbstractIn computer communication field. Because of the single chip microcomputer has flexible and efficient computer communication function and price advantage, used more and more widely, but because of the
3、single chip microcomputer to send and receive signals are TTI level, drive and anti-interference ability is limited, practical cooperation with other bus realize in Internet, RS-485 bus is one of them. RS-485 bus is a balanced differential transmission, anti-jamming of the good and as far as 4000 m
4、could be transmitted, interconnected as many as 128 single chip microcomputer, very comfortable a composition computer communication system. In computer communication, the most important is to ensure that communications in an orderly way, and therefore need to strict communication protocol and perfe
5、ct communication software, this paper will focus on introduces applied in a large project single-chip computer communication association Put the communication software design method. This paper introduces a microcontroller itself provide the serial communication mouth, use custom serial communicatio
6、n protocol, plus the bus drives as MAX481, MAX483, MAX485, MAX487 combined into simple RS-485 communication network, finish between the single chip computer communication. Keywords: SCM; Serial communication; RS-485 bus: computer communication agreement目 录第1章 绪论11.1 课题研究背景与意义11.2 单片机多机通信发展1第2章 总体介绍3
7、2.1 系统组成32.2 RS-48532.3 多机通信原理4第3章 硬件设计及原理63.1 80C51单片机硬件结构63.2 最小应用系统设计73.2.1 时钟电路73.2.2 复位电路83.3 总线驱动芯片9第4章 系统问题及其解决124.1 通信规则124.2 总线匹配134.3 硬件抗干扰措施134.3.1 RO及DI端配置上拉电阻134.3.2 地线与接地144.3.3 电磁干扰（EMI）问题144.3.4 瞬态保护154.3.5 总线隔离164.4 软件抗干扰措施164.4.1 指令冗余164.4.2 拦截技术164.4.3 软件“看门狗”技术17第5章 软件设计195.1 系统结
8、构195.2 通信协议195.2.1 信息格式195.2.2 定时与重发205.2.3 通信过程205.3 通信软件设计215.3.1 从机通信软件设计215.3.2 主机通信软件设计23第6章 程序设计246.1 主机程序如下：246.2 从机1程序如下：266.3 从机2程序如下：27第7章 系统仿真29结束语31致 谢32参考文献33- 21 -编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页第1章 绪论1.1 课题研究背景与意义单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多
9、种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智
10、能化管理及过程控制等领域随着计算机技术的发展及工业自动化水平的提高, 在许多场合采用单机控制已不能满足现场要求,因而必须采用多机控制的形式,而多机控制主要通过多个单片机之间的串行通信实现。串行通信作为单片机之间常用的通信方法之一, 由于其通信编程灵活、硬件简洁并遵循统一的标准, 因此其在工业控制领域得到了广泛的应用。构成较大规模的检测、控制系统，经常要采用多个单片机，组成可以通信的多机系统。Mcs一51系列单片机为实现多机通信联网设计了方便的串行通信接口功能。将多个Mcs一51单片机组成串行总线形式的相互通道，通过写单片机的串行控制方式寄存器，将串行口置成方式2或方式3，就可以实现主机与分机之
11、间的串行通信。这种多机系统结构简单，应用广泛，但它只能实现由主机呼叫分机，然后实现主机与分机之间的全双工串行通信。我们在监控系统中要求既有主机与分机主动通信，又有分机与主机主动通信，这种结构的多机系统就无法满足要求。多机协同工作已是单片机发展的一个重要趋势，目前单片机多机通信的主要方式仍然是主从式多机通信系统。单片机多机通信的目的是实现分布式处理系统，单片机多机通信的方式有很多种，应用前景广阔，非常具有研究意义！1.2 单片机多机通信发展随着科技的发展，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算
12、机系统两大分支。单片机单芯片的微小体积和低的成本，可广泛地嵌入到如玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通讯产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。 所涉及的市场占有率最高的是MCS51系列，因为世界上很多知名的IC生产厂家都生产51兼容的芯片。生产MCS51系列单片机的厂家如美国AMD公司、ATMEL公司、INTEL公司、WINBOND公司、PHILIPS公司、ISSI公司、TEMIC公司及南韩的LG公司、日本NEC、西门子公司等。到目前为止，MCS51单片机已有数百个品种，还在不断推出功能更强的新产品。现代的单
13、片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。单片机的通信领域应用首先从两片单片机之间的通信发展起来，后来有了主从式多机通信并得到了广泛的应用，又出现了以单片机作为下位机与以PC机作为上位机的通信应用，上位机用VB或VC+等面向对象的程序设计语言编写通信收发程序，也得到了广泛的应用。虽然，单片机多机通信已经有较长的研究历史了，但其形式大多是主从式的，很少是平
14、权式的。第2章 总体介绍2.1 系统组成本设计采用MCS-51系列中的80C51单片机。80C51是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。它是第三代单片机的代表。新一代的单片机的最主要的技术特点是向外部接口电路扩展，以实现Microcomputer完善的控制功能为己任，将一些外部接口功能单元如A/DPWMPCA(可编程计数器阵列)WDT(监视定时器)高速I/O口计数器的捕获/比较逻辑等。这一代单片机中，在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线，为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式。Philips公司还为这一代单片机80C51系列8C592单片机引入了具有
15、较强功能的设备间网络系统总线-CAN(Controller Area Network BUS).新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。菲利浦公司研发的LPC900系列单片机是一个基于80C51内核的高速、低功耗Flash单片机,主要集成了字节方式的I2C总线、SPI接口、UART通信接口、实时时钟、E2PROM、A/D转换器、ISP/IAP在线编程和远程编程方式等一系列有特色的功能部件。本文中系统构成使用了P89LPC932单片机。P89LPC932是一款单片封装的微控制器,适用于许多要求高集成度、低成本的场合。它采用了高性能的处理器结构,指令执行时间只需要2-4个时钟周期,6倍于标准
