课程设计报告课程单片机技术题目串口通信多机通信系统系别年级 07级专业电子科学与技术班级学号学生姓名 指导教师职称_设计时间 目 录1题设要求分析 12硬件电路的设计 32.1系统的组成 32.2系统的工作原理 32.3硬件电路原理图设计 42.4硬件电路的实现 63软件电路的设计 83.1通信协议的设计 83.2 主机程序设计 83.3从机程序设计 124系统的调试与实现 154.1从机模块调试 154.2 LED显示模块调试 154.3电平转换模块功能调试 154.4主机模块功能调试 164.5整体设计功能调试 16参考文献 181题设要求分析本小组的试验题目如下：一、任务：设计实现多台单片机系统之间的串行通信二、基本要求（难度系数0.8）:（1）设计一个主从式多机通信系统，包含 1台主机和3台从机，主机和从 机全部为单片机；（2）选择合适总线接口芯片，正确连接主机和从机；（3）编程实现分布式数据采集功能，主机可以获取各分机当前 AD转换结果, 并显示。三、发挥部分：（1）完善通信功能。（根据完成情况加分，上限+0.2）经过本小组成员对本课题认真讨论先做出如下分析：对课题分析后本小组认为本次实验的目的是就是应用单片的串口通信功能 实现一个分布式采集系统。整个系统中包含一片主机和三片从机，主机的任务是 实现对三片从机的AD转换结果的采集并在数码管上显示之。这样从硬件的角度 上将整个系统分为两个模块一一主机模块和从机模块。主机模块中包含单片机模 块、led数码管显示子模块和串口电平转换子模块，从机模块则包括单片机子模 块、AD转换子模块和串口电平转换子模块。就本次试验而言硬件电路的设计难 点在于串口电平转换芯片的选择及其连接， 而软件的设计难点在于串口通信协议 的制定及相关程序的编写。实现多机通信方案的实现。不同于双机通信多机通信系统中需要识别通信信 息发出者或是接受者是谁。经过查阅资料发现在大多数的多机通信系统中都是才 采用地址识别的方法实现的。所谓地址识别方法就是在发送或接受信息前先发送 和校验地址帧。就本题目而言，先要对通信系统中的每台机器分配一个唯一的地 址作为识别信息。具体的识别过程如下：首先，从机处于只接收地址帧的状态；主机发送一帧地址信息；从机接受到地址帧后，将本机地址与地址帧中的地址进行比较，如果地址相同准备接受数据，否则丢弃当前帧，依然处于只接受地址帧的状态；主机发送数据帧，相应的从机接受数据，数据传送完毕后，从机继 续回到只接受地址帧的状态，在这个过程中其他从机不受影响； 当主机需要与其他从机进行数据传输时，可以再次发送地址帧呼叫 从机，重复这一过程1。对于本题而言可通过此过程实现主机对从机的绝对控制。这样在主机中编写一个循环程序就可以实现对三台从机的 AD转换结果的不停采集。至于地址帧与 数据帧的区别则可通过串口工作方式三下的第九位的置1或置0来实现。在完成通信的基础上，再将采集到的三路结果分别用两个led数码管显示即可试验预期 目的。2硬件电路的设计2.1系统的组成根据题目分析可知硬件电分为主机模块和从机模块。主机模块中包含单片机子模块、led数码管显示子模块和串口电平转换子模块，从机模块则包括单片机 子模块、AD转换子模块和串口电平转换子模块。在主模块中由AT89S5仲片机担任主机，六个led数码管担任显示设备和一片 MAX485S任串口的电平转换。 在整个主机系统中有三个从机模块三个从机模块结构一样，有一片AT89S51单片 机担任从机外接一片ADC0809专换芯片和一片MAX485S任串口的电平转换。串 口采用单工及异步通信方式。整个硬件结构原如图1所示。AT89S51数码管显示设备主机TXDRXDMAX485MAX485MAX485MAX485TXDRXDTXDRXDTXDRXD从机1从机2从机3AT89S51AT89S51AT89S51AD转换设备1AD转换设备2AD转换设备3系统结构原理图2.2系统的工作原理主机AT89S51编程可实现循环访问个从机，当从机接受主机访问后启动AD转换设备ADC0809对外部模拟信号进行转换。当从机获得转换结果后通过串口将 其发送到主机，主机接受到转换结果后再将其发送到相应的led数码管显示。2.3硬件电路原理图设计(1) led数码管显示电路 led数码管显示电路如图2所示显示子模块由六个 数码管和相应的启动芯片构成。其中每路通道的采集值用量为数码管显示。为了 节约单片机的I/O 口本题的数码管采用MAX7219S片。给芯片的优点在于可完成 电路的刷新。MAX721芯片的SEGA-SEGDP为数码管段码接口， DIG0-DIG7为位 码接口，CLK DIN、LOAD分别与单片机P1.0、P1.1、P1.2连接。单片机通过串 行的方式将要显示的数据通过 CLK DIN、LOADE个接口送入相应的显示寄存器 内，MAX721将自动完成对数码管的刷新工作。具体的电路如图2所示。DFY TR DP2 DE DDPY_-SEG_DPC3|DN SEG BSEGCSEGDEGESEGF51GGIS ETSEG DPcue0DU 1LOADDB2DOCTDE iD E 3GXDDE EC 115T图2 led显示电路(2)串口电平转换电路 串口电平转换电路的电路图如图 3所示：本实验中采 用MAX485I勺电平转换芯片。MAX48是一种RS-485标准接口的电平转换芯片。 RS-485采用差分式半双工通信方式，真正实现多点总线连接，具有传输距离远 可靠性高的特点。基于以上原因本小组选择该芯片实现电平转换。MAX485勺1号引脚RO为接收端接单片RXD, 4号引脚DI为发送端接单片TXD, 2、3号引脚分别为发送接收使能端端接单片 P1.3引脚。6、7号引脚总线接线口V CCJ1JP11H EA DER 3(3)主机模块电路T8VCCRO17BREn 2 *6,AD E3 15GNDDI1 81MA X4 8512345678P1.0P1 .1P1 .2P1 .3P1 .4(MOS I)P1 .5(MIS O)P1 .6(SC K)P1 .7图3电平转换电路9 RSTEOC根据设计要求绘制主机模块电路图如图 4所示D S5JP11H EADE R 3VCCRD101 1121314151617D S4二dpV CCROBAD EGNDD IX4 8 5D IN12.2Kbg1砂g dpce九c-d pb 11d f g beed :pAT8 9 S51 /5 25 1PFD S1f g b e e d c-d pDPY _,-sEG_Dpg dp8.2KSETC LK1 3SEG ASEG BSEG CSEG DSEG ESEG FSEG GSE G DP(RX D )P3. 0 (TX D)P3 .1 (IN T0 )P3. 2 (IN T1 )P3. 3 (T0 )P3 .4 仃1 )P3 .5 (WR )P3. 6 (RD )P3. 7VCC (P1 .0P0 .0(ADO)P1 .1P0 .1(AD 1 )P1 .2P0 .2(AD 2)P1 .3P0 .3(AD 3)P1 .4P0 .4(AD 4)(MOS I)P1 .5P0 .5(AD 5)(MIS O)P1 .6P0 .6(AD 6)(SC K)P1 .7P0 .7(A D 7 )2R ST(RX D )P3. 0eaTVp p(TX D)P3 .1A LE/PR O G(INW)P3. 2PSEN(IN7T)P3. 3(TO )P3 .4(T1 )P3 .5P2 .7(A1 5 )X(WR)P3. 6P2 .6(A1 4)(RD)P3. 7P2 .5(A1 3)P2 .4(A1 2)XTA L2P2 .3(A1 1 )XTA L1P2 .2(A1 0)P2.1 (A9)C NDP2.0(A8)“3 1C LKD IND IGD IGi 1g dpbdf厂-4-1819XTA L2XTA L120 GNDAT89S51LO AD OUG NDG NDMA X7 21 9D IGD IGD IGD IGD IGD IG21 1.0 5 92 MJ sersy angD eskto p 主A(4)从机模块电路图4主机模块电路图根据设计要求绘制从机模块电路图如图 5所示JP1UteG NDBAV CC:30 uF3.2 kC1fC2fD ED IMA X4 8 5111 .0 59 2 MU 1三U 2(SC K)P1.7P0 .7 (AD 7 )1 D1 QA DD ARST0AFOC 136D 0A DC LKC LK1GNDA DCT4XTA L2XTA L1P1 .0P1 .1.123.5.68Q7QA LFST ARD 7D 6D 5D4D 3D 2D 1A DD CA DD BP1 .2P1 .3P1 .4(MOS I)P1(MIS O)P1FAJVP PLF/PR O GPSFN28 A DC272421P0 .0 (AD 0 )P0 .1 (AD 1 )P0 .2 (AD 2 )P0 .3 (AD 3 )P0 .4 (AD 4 )P0 .5 (AD 5 )P0 .6 (AD 6 )U340-rLF8D7D6D5D4D3D2D6Q5Q4Q3Q2Q(RX D )P3.(TX D)P3(IN T0 )P3.(IN