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科 技 天 地 95 INTELLIGENCE 双机串行通信设计 信阳农业高等专科学校 冯玉涵 摘 要：本方案以AT89C51为核心，以键盘和显示器为辅助外围电路，用软件控制硬件 电路，通过键盘操作实现两个单片机之间的数据传输。 关键词：AT89C51单片机 串行通信 全双工的串行口 引言 单片机技术作为计算机技术的一个重要分支，由于单片 机体积小，系统运行可靠，数据采集方便灵活，成本低廉等 优点，在通信中发挥着越来越重要的作用。但能在一些相对 复杂的单片机应用系统中，仅仅一个单片机资源是不够的， 往往需要两个或多个单片机系统协同工作。这就对单片机通 信功能的要求不断增加。因此，单片机通信功能是否满足设 计要求是设计中的一个关键问题。 单片机之间的通信可以分为两大类：并行通信和串行通 信。串行通信传输线少，长距离传输时成本低，且可以利用 电话网等现成的设备，所以本系统采用串行通信来实现单片 机之间可靠的，有效的数据交换。 一、概述 1、系统概述 MCS-51单片机系列是Intel 公司推出的功能强、速度快 的 8 位高档单片微型计算机系列产品，是当前工业测试系统 中较理想的一种，内部有一个可编程的全双工的串行通信口， 即串行通信和发送缓冲器（SBUF），这两个在物理上是独立 的接收发送器，既可以发送数据，也可以接收数据。全双工 的串行通信只需要一根输出线（发送数据TXD）和一根输入 线（接收数据RXD）。串行通信中主要有两种技术问题，一 个是数据传送，另一个是数据转换。具体说，在发送端，要 把并行数据转换为串行数据；而在接收端，则要把接收到的 串行数据转换为并行数据。 串行数据传送是将构成字符的每个二进制数据按一定的 顺序进行传送的方式， 串行通信协议规定字符数据的传送格式如图 1 所示，每 个串行数据由起始位、数据位、奇偶校检位和停止位组成。 本系统就是利用单片机的串行口，以串行通信方式，实现两 单片机之间的数据交换，信息共享。 图 1 串行通信格式 2、方案设计 本系统利用单片机的串行口，由软件和硬件两部分协调 实现两单片机的串行数据传输。硬件电路以AT89C51 单片机 为核心，外围电路包括键盘电路（数据的输入），显示电路（数 据的输出）。工作在硬件电路基础上的软件主要完成数据的 输入，存储，显示，发送和接收。由于两单片机相距很近， 可以直接将其串行口相连。系统整体电路图如图 2 所示。 图 2 系统整体电路框 3、研究方向和技术关键 本系统主要研究两单片机之间的串行数据传输，实现两 单片机之间的信息共享。将 P1 口连接 2 个键盘，作为输入数 据控制端。利用单片机的定时 / 计数器 T1 来设定 P2 口的数 据显示，并通过传输线把数据发送给另外一个单片机。本系 统的技术关键在于准确的，高效率的传输信息。主要技术指标： （1）比特吞吐特性（2）有效性（3）数据的安全性 二、设计原理 此设计以 AT89C51 单片机为核心，利用其内部的串行口， 通过硬件与软件相结合的方式，实现双机的全双工的串行通 信。硬件电路包括键盘电路，显示电路，单片机主控电路， 串行通信线和电源电路。软件包括键盘扫描程序，显示程序， 发送程序和接受程序。发送和接收都采用 中断方式。硬件电路的组成如图 3 所示。 图 3 硬件电路的组成 由于两个单片机应用系统相距很近，近程通信时（通信 距离小于 15 米），可以 不使用调制解调器，将它们的串行口直接相连就可以实 现全双工的串行通信。 1、硬件设计 （1）系统组成 下面就以1号机为例，介绍硬件。硬件电路包括 AT89C51 单片机，共阳性 LED 数码管以及传输线。 AT89C51 是一个低电压，低功耗，高性能 CMOS 8 位单片 机，40 个引脚，32个外部双向输入 / 输出（I/O）端口，同 时内含 2 个外设中断口，2 个 16 位可编程定时计数器，2 个 全双工串行通信口。AT89C51 可以按照常规的方法进行编程， 也可以在线编程。片内含 4k bytes 的可反复擦写的 Flash 只 读程序存储器和 128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM）， 器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼 容标准 MCS-51 指令系统。 共阳极七段 LED 数码管见图 4 所示。 科 技 天 地 96 INTELLIGENCE 图 4 七段数码管（共阳极） （2）单片机主控电路 AT89C51 是片内有ROM/EPROM 的单片机，用其构成最小 应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可。 ①晶振电路 AT89C51 单片机的时钟信号通常有两种形式：一种是内 部时钟方式，另外一种是外部时钟方式。内部时钟方式是在 单片机的XTAL1 和 XTAL