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1、基于有协议的单片机与基于有协议的单片机与PLC通信技术研究通信技术研究 杨志军杨志军杨志军杨志军(020320132)(020320132)课题研究的意义课题研究的意义编程语言简单、抗干扰能力强、可靠性高 ，但也有缺点，如数据处理能力和运算功能不够强等。单片机具有体积小、控制功能强、扩展方便、移动灵活等的特点。单片机与通信，在一定程度上可以代单片机与通信，在一定程度上可以代替机对的监控，还可以使替机对的监控，还可以使与单片机的优势互补，使的应用更具与单片机的优势互补，使的应用更具有灵活性。单片机与通信系统在工业有灵活性。单片机与通信系统在工业上主要用于一些相对小规模的控制系统。上主要用于一些相
2、对小规模的控制系统。课题分析课题分析：基于有协议的单片机与基于有协议的单片机与通信技术研究通信技术研究拿到一个题目，应该首先弄懂它的意思拿到一个题目，应该首先弄懂它的意思：什么是通信？什么是通信协议？单片机与之间是怎样、以什么方式实现通信？用什么单片机与通信？毕业设计的内容毕业设计的内容可编程控制器作为工业控制的主要元件，可编程控制器作为工业控制的主要元件，大量用于工业控制中，为了与其它设备进行大量用于工业控制中，为了与其它设备进行数据交换，大多数可编程控制器都提供了串数据交换，大多数可编程控制器都提供了串行通信接口，这样它的内部继电器状态、数行通信接口，这样它的内部继电器状态、数据寄存器数据
3、等都可以传送到其它设备，可据寄存器数据等都可以传送到其它设备，可编程控制器提供了用于串行通信的数据传输编程控制器提供了用于串行通信的数据传输规则，即有协议通信。本设计要求设计一个规则，即有协议通信。本设计要求设计一个单片机系统，通过串行通信接口与可编程控单片机系统，通过串行通信接口与可编程控制器进行数据交换。制器进行数据交换。用到的一些硬件与软件用到的一些硬件与软件欧姆龙的型机；欧姆龙的型机；自己设计的单片机系统一个：芯片用自己设计的单片机系统一个：芯片用89S5189S51、具有键盘、具有键盘、LEDLED数码管、数码管、RS-232CRS-232C接口及单片接口及单片机系统外围必须的相关电
4、路；机系统外围必须的相关电路；机一台：用于把机一台：用于把PLCPLC梯形图烧入梯形图烧入CQM1HCQM1H；编程器：把单片机程序烧到单片机中；编程器：把单片机程序烧到单片机中；KeilC51KeilC51软件：编写单片机汇编程序并编译；软件：编写单片机汇编程序并编译；CX-Prog-2.03CX-Prog-2.03：用于编写：用于编写PLCPLC梯形图。梯形图。系统功能确定一系统功能确定一怎么设计单片机系统的复位电路？怎么设计单片机系统的时钟电路？怎么设计单片机系统的键盘？需要几个按键？怎么设计单片机系统的LED数码管显示电路？需要几位数码管？怎么设计单片机系统的RS-232接口？用什么芯
5、片实现TTL电平与正负逻辑电平转换？系统功能确定二系统功能确定二根据思考和研究可做出如下选择：根据思考和研究可做出如下选择：单片机采用上电复位电路即可时钟电路采用内部振荡方式，因选择串行异步通信方式，定时器工作于模式作为波特率发生器，所以选择晶振.，两个电容各取左右即可。考虑89S51内部可用的RAM不是很大，系统研究的目的主要是通信的实现，分析通信协议中命令帧及响应帧的特点后，选择7个按键、一个4位的LED数码管即可实现通信。用一个MAX232芯片即可实现电平转换，实现对RS-232接口的设计通信协议格式帧一通信协议格式帧一本系统要求编写单片机程序，读写可编程控制器本系统要求编写单片机程序，
6、读写可编程控制器本系统要求编写单片机程序，读写可编程控制器本系统要求编写单片机程序，读写可编程控制器（PLCPLC）的数据并显示。因此下面分析通信协议中）的数据并显示。因此下面分析通信协议中）的数据并显示。因此下面分析通信协议中）的数据并显示。因此下面分析通信协议中的读写命令帧：的读写命令帧：的读写命令帧：的读写命令帧：对比可知：如果对比可知：如果WR命令一次只写入一个字的数据，则命令一次只写入一个字的数据，则RR与与WR命令帧长度都为命令帧长度都为17位（位（FCS两位），故可用单片机两位），故可用单片机RAM中中30H到到40H单元存放命令帧，供单片机发送。单元存放命令帧，供单片机发送。通
7、信协议格式帧二通信协议格式帧二分析通信协议中的分析通信协议中的RR与与WR的响应帧的特点的响应帧的特点以确定该怎么接收和显示数据。以确定该怎么接收和显示数据。考虑用考虑用RR命令一次最多读取命令一次最多读取3个字的数据，故可用单片机个字的数据，故可用单片机RAM中中52H5FH单元存放接收到的数据（包括响应码和读出的数据）单元存放接收到的数据（包括响应码和读出的数据），通过键盘控制数据显示。，通过键盘控制数据显示。系统总体功能概括系统总体功能概括发送数据发送数据显示数据显示数据输入数据输入数据接收数据接收数据单单片片机机PLC系统具体功能及程序流程系统具体功能及程序流程初始化扫描键盘，是否有键
8、按下0？1？2？3？号键？RR键按下？WR键按下SHOW键安下？分别存人0、1、2、3的ASCII码值到命令帧中并把各自段码送LED显示，最后返回键盘扫描把R的ASCII码值存入命令帧中，计算FCS值并调用发送、接收子程序，最后返回键盘扫描把W的ASCII码值存入命令帧中，计算FCS值并调用发送、接收子程序，最后返回键盘扫描按键次数由R5统计，第一次按下时显示响应码，最后一次按下时熄灭数码管并还原命令帧存放指针初值，最后返回键盘扫描是否系统的特点一系统的特点一 本系统的一个特点是本系统的一个特点是：省电，在一定程度上省电，在一定程度上降低功耗。降低功耗。在设计点亮在设计点亮LED数码管时，按数
9、码管时，按0、1、2、3键键分别点亮分别点亮0.50.8秒后熄灭，减少了单片机秒后熄灭，减少了单片机对外部负载的驱动时间。对外部负载的驱动时间。在按在按SHOW键显示接收的数据时，第一次用键显示接收的数据时，第一次用LED的低两位显示响应码，最后一次按下时的低两位显示响应码，最后一次按下时熄灭数码管，也减少了系统功耗。熄灭数码管，也减少了系统功耗。系统的特点二系统的特点二 系统的另一个特点是系统的另一个特点是系统的另一个特点是系统的另一个特点是：结构简单、操作、读数方便结构简单、操作、读数方便结构简单、操作、读数方便结构简单、操作、读数方便本系统设计中只用到本系统设计中只用到本系统设计中只用到
10、本系统设计中只用到7 7个独立式按键、一个四位的个独立式按键、一个四位的个独立式按键、一个四位的个独立式按键、一个四位的LEDLED数码管、一个数码管、一个数码管、一个数码管、一个RS-232RS-232接口及单片机简单的外围电路就接口及单片机简单的外围电路就接口及单片机简单的外围电路就接口及单片机简单的外围电路就可以实现与可以实现与可以实现与可以实现与PLCPLC通信。通信。通信。通信。读数方便表现在对响应帧的显示上。设单片机中响应码读数方便表现在对响应帧的显示上。设单片机中响应码读数方便表现在对响应帧的显示上。设单片机中响应码读数方便表现在对响应帧的显示上。设单片机中响应码及数据存放如下：
11、及数据存放如下：及数据存放如下：及数据存放如下：50H50H（放放放放FFHFFH）51H51H（放放放放FFHFFH）52H52H（放放放放14H14H）53H53H（放放放放14H14H）54H54H（放放放放77H77H）55H 55H （放放放放4CH4CH）56H 56H （放放放放45H45H）57H 57H （放放放放27H27H）58H 58H （放放放放85H85H）59H 59H （放放放放84H84H）5AH 5AH （放放放放57H57H）5BH 5BH （放放放放04H04H）5CH 5CH （放放放放06H06H）5DH 5DH （放放放放A4HA4H）5EH 5E
12、H （放放放放8CH8CH）5FH 5FH （放放放放8EH8EH）系统的特点二系统的特点二设接收到一串响应帧如下：设接收到一串响应帧如下：设接收到一串响应帧如下：设接收到一串响应帧如下：0 0 R R 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ABE FFCSFCS*CR单片机收到后把有用的数据从响应码开始存放单片机收到后把有用的数据从响应码开始存放在到中，如下表在到中，如下表50H50H（放放放放FFHFFH）51H51H（放放放放FFHFFH）52H52H（放放放放）53H53H（放放放放）54H54H（放放放放）55H 55H （放放放放）56H 56H （放放放放）57H 57H （放
13、放放放）58H 58H （放放放放）59H 59H （放放放放）5AH 5AH （放放放放）5BH 5BH （放放放放）5CH 5CH （放放放放）5DH 5DH （放放放放）5EH 5EH （放放放放）5FH 5FH （放放放放）系统的特点二系统的特点二第一次按下第一次按下SHOW键时，数码管显示键时，数码管显示：00第二次按下第二次按下SHOW键时，数码管显示：键时，数码管显示：1234第三次按下第三次按下SHOW键时，数码管显示：键时，数码管显示：5678系统的特点二系统的特点二第四次按下第四次按下第四次按下第四次按下SHOWSHOW键时，数码管显示键时，数码管显示键时，数码管显示键时，
14、数码管显示AbEF第五次按下第五次按下SHOW键时，数码管熄灭，返回键盘扫描键时，数码管熄灭，返回键盘扫描这样显示有一个规律，就是这样显示有一个规律，就是“顺着存，逆着显顺着存，逆着显”，即把接收到，即把接收到的响应帧按顺序从的响应帧按顺序从52H单元存放（单元存放（50H和和51H初始化时存放初始化时存放FFH）；而把数据取出来显示的时候是以）；而把数据取出来显示的时候是以4位数据为一段，从位数据为一段，从最末一位开始逆着顺序取出来分别在数码管上的低位到高位动最末一位开始逆着顺序取出来分别在数码管上的低位到高位动态显示，每按一次态显示，每按一次SHOW键，显示下一个四位。键，显示下一个四位。
15、这样的显示这样的显示是根据响应帧的特点及人们读数的习惯确定的，因此比较直观是根据响应帧的特点及人们读数的习惯确定的，因此比较直观方便。这也是我选择方便。这也是我选择4位数码管的原因。如果采用位数码管的原因。如果采用1位数码管，位数码管，当然也可以显示，但是读数据的时候会很乱很麻烦。当然也可以显示，但是读数据的时候会很乱很麻烦。系统存在的不足系统存在的不足 （1）由于系统是基于通信技术的研究设计的，而不是根据生产实际来设计的，所以如果要真正用于生产，必定还要考虑很多因数，还有很多要改进的地方。 （2）由于判断是否有键按下没用才用中断。都是根据实际动作自动返回键盘扫描的。在按RR与WR键的时候有指令JNB RI，$等，如果通信正常就没事，如果通信有问题，RI一直不能为1的话，就会陷于死循环。解决办法：解决办法：在启动在启动发送和接收子程序开启定时中断，键盘扫描返回发送和接收子程序开启定时中断，键盘扫描返回时关定时中断；时关定时中断；或者使用外部中断或者使用外部中断INT0等也等也可。可。
