1、基于单片机实现点对点对点数据传输 院（系）：电气信息工程学院 班级：自动化11-2 姓名：学号：20110650 应用背景应用背景 设计思路分析设计思路分析 总体方案设计总体方案设计 硬件设计硬件设计 软件设计软件设计 总结总结 应用背景应用背景2121世纪是全人类进入计算机时代的世纪，许多人不世纪是全人类进入计算机时代的世纪，许多人不是在制造计算机便是在使用计算机。在使用计算机的人们是在制造计算机便是在使用计算机。在使用计算机的人们中，只有从事嵌入式系统应用的人才真正地进入到计算机中，只有从事嵌入式系统应用的人才真正地进入到计算机系统的内部软、硬件体系中，才能真正领会计算机的智能系统的内部软
2、、硬件体系中，才能真正领会计算机的智能化本质并掌握智能化设计的知识。从学习单片机应用技术化本质并掌握智能化设计的知识。从学习单片机应用技术入手是当今培养计算机应用软、硬件技术人才的最佳之一。入手是当今培养计算机应用软、硬件技术人才的最佳之一。现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与现代的单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、了单片机智能控制，从
3、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，无线对讲机等。随处可见的移动电话，集群移动通信，无线对讲机等。5151单片机在控制本地的外围器件时，信息的交互是单片机在控制本地的外围器件时，信息的交互是通过通过8 8位并行数据线进行的，但是在较大规模的现代位并行数据线进行的，但是在较大规模的现代控制系统中，单片机还需要控制远端的设备，需要实控制系统中，单片机还需要控制远端的设备，需要实现单片机的通信。使用现单片机的通信。使用5151单片机自带的串行通信模块，单片机自带的串行通信模
4、块，可以方便的实现单片机的串行通信。可以方便的实现单片机的串行通信。5151单片机自身具有一个串行口，单片机之间的数据单片机自身具有一个串行口，单片机之间的数据可以通过此串口实现。数据传输过程的本质是通信过可以通过此串口实现。数据传输过程的本质是通信过程，是通信过程就需要通信协议。而应用单片机实现程，是通信过程就需要通信协议。而应用单片机实现数据的传输，协议较为简单，较容易实现。数据的传输，协议较为简单，较容易实现。两个单片机应用系统之间距离很短，那么可以采用两个单片机应用系统之间距离很短，那么可以采用两个两个80c5180c51的串口直接实现相连的方法，而对于远距的串口直接实现相连的方法，而
5、对于远距离的数据传输，我们可以采用离的数据传输，我们可以采用RS-232RS-232接口实现，应用接口实现，应用RS-232RS-232来延长数据的传输距离。来延长数据的传输距离。设计思路分析 一、串行通信的原理 在通信领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串行通信。随着计算机网络化和微机分级分布式应用系统的发展，通信的功能越来越重要。通信是指计算机与外界的信息传输，既包括计算机与计算机之间的传输，也包括计算机与外部设备，如终端、打印机和磁盘等设备之间的传输。串行通信是指通信双方的数据一位一位地依次传输的通信方式。每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别
6、使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。二、串行通信的方式二、串行通信的方式串行通信的通信方式按照信号传送方向与时间的关系，可以分为单工、半双工和全双工三种方式。(一)单工 单工通信只支持信号在一个方向上传输（正向或反向），任何时候不能改变信号的传输方向，如图2-1-7所示。为保证正确传送数据信号，接收端要对接收的数据进行校验，若校验出错，则通过监控信道发送请求重发的信号。例如曾经风靡一时而现在又被淡化的寻呼机。(二)半双工半双工通信允许信号在两个方向上传输，但某一时刻只允许信号在一个信道上单向传输。因此，半双工通信实际上是一种可切换方向的单工通信，如图2-1-8所示。传统的对讲机
7、使用的就是半双工通信方式。（三）全双工（三）全双工全双工通信允许数据同时在两个方全双工通信允许数据同时在两个方向上传输，即有两个信道，因此允许向上传输，即有两个信道，因此允许同时进行双向传输，如图同时进行双向传输，如图2-1-92-1-9所示。所示。全双工通信是两个单工通信方式的结全双工通信是两个单工通信方式的结合，要求收发双方都有独立的接收和合，要求收发双方都有独立的接收和发送能力。全双工通信效率高，控制发送能力。全双工通信效率高，控制简单，但造价高。计算机之间的通信简单，但造价高。计算机之间的通信是全双工方式。例如电话线就是一个是全双工方式。例如电话线就是一个全双工的信道全双工的信道。三、
8、串行通信传送方式三、串行通信传送方式串行通信又可分为同步通信和异步通信两串行通信又可分为同步通信和异步通信两种方式。种方式。（一）所谓异步通信，是指数据传送以字符（一）所谓异步通信，是指数据传送以字符为单位，字符与字符间的传送是完全异步的，位为单位，字符与字符间的传送是完全异步的，位与位之间的传送基本上是同步的。异步串行通信与位之间的传送基本上是同步的。异步串行通信的特点可以概括为：的特点可以概括为：（二）所谓同步通信，是指数据传送是以数（二）所谓同步通信，是指数据传送是以数据块（一组字符）为单位，字符与字符之间、字据块（一组字符）为单位，字符与字符之间、字符内部的位与位之间都同步。同步串行通
9、信的特符内部的位与位之间都同步。同步串行通信的特点可以概括为：点可以概括为：四、四、RS-232标准介绍标准介绍RS-232C是由美国电子工业协会（是由美国电子工业协会（EIA）正式公布）正式公布的，在异步串行通信中应用最广泛的标准总线。的，在异步串行通信中应用最广泛的标准总线。RS-232C标标准最初是远程通信连接数据终端设备准最初是远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)与数据通信设备与数据通信设备DCE（Data Communication Equipment)而制定的。而制定的。RS-232C 标准（协议）的全称是标准（协议）的全称是EIA-RS
10、-232 标准，标准，232是标识符，是标识符，C代表代表RS-232的最新一的最新一次修改（次修改（1969年），在这之前，有过年），在这之前，有过RS-232A、RS-232B标标准，它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过准，它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。现在，计算机上的串行通信端口（程。现在，计算机上的串行通信端口（RS-232）是标准配置）是标准配置端口，已经得到广泛应用，计算机上一般都有端口，已经得到广泛应用，计算机上一般都有12个标准个标准RS-232串口，即通道串口，即通道COM1和和COM2。RS-232C接口最大传接口最大传输速率为输速率为20
11、Kbps，线缆最长为，线缆最长为15米。米。RS-232C接口通常被接口通常被用于将电脑信号输入控制，当通信距离较近时，可不需要用于将电脑信号输入控制，当通信距离较近时，可不需要Modem，通信双方可以直接连接，这种情况下，只需使用少，通信双方可以直接连接，这种情况下，只需使用少数几根信号线数几根信号线。五、与五、与RS-232CRS-232C相匹配的连接器相匹配的连接器 与与RS-232CRS-232C相匹配的连接器又相匹配的连接器又DB-25DB-25、DB-15DB-15和和DB-9DB-9三种。三种。RS-232CRS-232C有有2020跟线，使用跟线，使用DB-25DB-25连接器
12、实现，其中除了用于连接器实现，其中除了用于全双工串行的两根信号外，标准还定义了若干捂手线，如全双工串行的两根信号外，标准还定义了若干捂手线，如DTRDTR、RTSRTS、CTSCTS等，实际应用中这些捂手线都不必使用。后等，实际应用中这些捂手线都不必使用。后来为了简化的来为了简化的9 9芯芯DB-9DB-9连接器，如图所示：连接器，如图所示：其引脚功能如表：其引脚功能如表：引脚引脚简写简写功能说明功能说明1 1CDCD载波侦测载波侦测2 2RXDRXD接收数据接收数据3 3TXDTXD发送数据发送数据4 4DTRDTR数据终端设备数据终端设备5 5GNDGND地线地线6 6DSRDSR数据准备
13、好数据准备好7 7RTSRTS请求发送请求发送8 8CTSCTS清除发送清除发送9 9RIRI振铃指示振铃指示 接口电平转换接口电平转换如果连个如果连个5151单片机系统之间的距离很短，可以通过将他们单片机系统之间的距离很短，可以通过将他们的自带串口直接相连的方法实现双机的通信，连接时注意要将一的自带串口直接相连的方法实现双机的通信，连接时注意要将一方的方的TXDTXD和另一方的和另一方的RXDRXD引脚连接，如图引脚连接，如图 如果通信距离较远，可以利用如果通信距离较远，可以利用RS-232CRS-232C接口延长通信距离。接口延长通信距离。由于由于RS-232CRS-232C标准规定的逻辑
14、电平与标准规定的逻辑电平与TTLTTL等数字电路的逻辑电平不等数字电路的逻辑电平不兼容，因此二者之间必须将单片机的兼容，因此二者之间必须将单片机的TTLTTL电平和电平和RS-232CRS-232C标准电平标准电平转换。这需要在双方的单片机接口部分增加转换。这需要在双方的单片机接口部分增加RS-232CRS-232C电气转换接电气转换接口。能够实现口。能够实现RS-232CRS-232C电平转换的芯片有多种，这里就选用电平转换的芯片有多种，这里就选用MaximMaxim公司的公司的MAX3232MAX3232集成芯片。集成芯片。MAX3232MAX3232是一款可以实现是一款可以实现EIA-2
15、32EIA-232接口接口的低功耗电平转换芯片。他有两路收发器，数据传输速率可保证的低功耗电平转换芯片。他有两路收发器，数据传输速率可保证在在150kbps,150kbps,具有较强的静电保护能力。具有较强的静电保护能力。总体方案总体方案结构框图结构框图串口电平转换电路串口电平转换电路 51单片机51单片机主要器件主要器件 本设计的核心部件是单片机芯片和接口电平转本设计的核心部件是单片机芯片和接口电平转换芯片。单片机芯片选用换芯片。单片机芯片选用AtmelAtmel公司的公司的AT89C52AT89C52，接口电平转换芯片选用接口电平转换芯片选用MaximMaxim公司的公司的MAX3232,
16、MAX3232,其引其引脚的分布如图：脚的分布如图：电路原理图及说明电路原理图及说明一、MAX3232实现的接口电平转换电路原理图本设计要实现单片机双方的本设计要实现单片机双方的数据传输。数据传输。MAX3232MAX3232具有两路收具有两路收发器，这里只用了一路，其发器，这里只用了一路，其R1OUTR1OUT、T1INT1IN分别和单片机的分别和单片机的RXD(P3.0)RXD(P3.0)、TXD(P3.1)TXD(P3.1)连接，连接，而而T1OUTT1OUT和和R1INR1IN则通过则通过DB-9DB-9连接连接器和数据传输的另一方连接。器和数据传输的另一方连接。需要注意的是，是方在连
17、接时，需要注意的是，是方在连接时，是依法的是依法的T1OUTT1OUT和另一方的和另一方的R1INR1IN相连。即双方相连。即双方DB-9DB-9连接器的连接器的2.2.、3 3脚交叉连接。脚交叉连接。二、单片机部分电路原理图二、单片机部分电路原理图总电路图图中单片机芯片图中单片机芯片AT89C52，它工作于，它工作于11.059MHz，此时钟决定了串口输波特率的，此时钟决定了串口输波特率的装置。单片机装置。单片机RXD和和TXD和电平转换芯片和电平转换芯片MAX3232连接，他们是单片机的串行输入、连接，他们是单片机的串行输入、输出信号。就实现点对点数据传输，这样的输出信号。就实现点对点数据
18、传输，这样的电路连接就可以完成要求了，但从整体考虑，电路连接就可以完成要求了，但从整体考虑，还增加了还增加了P0端口的使用。其端口作用又两个：端口的使用。其端口作用又两个：对于发送端，对于发送端，P0端口用于主机的数据采集。端口用于主机的数据采集。通过读取通过读取P0口的内容完成对发生数据的缓冲口的内容完成对发生数据的缓冲区的初始化，每隔区的初始化，每隔100ms扫描一次，当扫描扫描一次，当扫描到到00H，则表明读取完了。，则表明读取完了。对于接收端，对于接收端，P0端口用于判断从机是否在工端口用于判断从机是否在工作状态，当扫描到作状态，当扫描到P0端口为端口为BB时，认为当前时，认为当前从机忙，向主机发送从机忙，向主机发送15H。软件设计软件设计主机的程序流程图开始从P.0口获取数据发送呼叫信号24H等待从机应答从机准备收到00H?调用senddata()函数发送数据等待从机应答发送成功收到2AHNoYesYesNo从机的程序流程图从机的程序流程图开始初始化等呼叫信号24H?接受字节为24H检测P0口确定从机忙P0口为数据BBH发送00H表示可以接受的数据调用recvdata（）函数接收数据校验正确?发送接收正确信号2AH发送15H表示从机忙NoYesNoYesNo
