基于PROTEUS仿真的UART的多级通信.docxVIP

课程设计题目：基于PROTEUS仿真的UART多机通信学 院：**********专 业：***班 级：***班学 生：*** 学 号： **指导教师：温**摘要通信技术和通信产业是20世纪80年代以来发展最快的领域之一。不论是在国际还是在国内都是如此。这是人类进入信息社会的重要标志之一。通信包括人与人之间的语言表达，更包括电子产业中的通信。特别是在在嵌入式行业中，CPU与外设，CPU与CPU之间的信息交换等。在这些通信中，涉及到各种通信协议以及通信方式。包括串行通信：I2C，SPI，UART等，并行通信。本系统是基于PROTEUS软件仿真的UART的多机通信，即实现三个80C51单片机的通信。关键词： 80C51,UART多机通信，PROTEUS目录第1章系统的设计模块选择41.1 I2C总线通信41.2 SPI通信41.3 UART通信51.4 模块选取5第2章系统硬件模块概述62.1单片机80C51简介62.1.1硬件结构72.1.280C51中断控制系统72.1.380C51的串行通信82.2MAX487串行通信接口简介92.3DAC0832芯片简介9第3章系统具体设计概述113.1 系统结构流程图113.2 系统硬件设计123.3 系统软件设计12第 4 章系统性能测试124.1主机向从机1发送数据测试124.2主机向从机2发送数据测试13总结14附录A151主机程序：152从机1程序：173从机2程序：18第1章系统的设计模块选择1.1 I2C总线通信I2C总线系统的硬件结构图如图 所示。其中，SDA是数据线，SCL是时钟线。连接到总线上的器件的输出级必须是集电极或漏极开路，以形成线“与”功能，因此SDA和SCL均需接上拉电阻。总线处于空闲状态下均保持高电平，连接总线上的任一器件输出的低电平都将使总线的信号变低。I2C总线支持多主和主从两种工作方式。通常采用主从工作方式，因为不出现总线竞争和仲裁，所以工作方式简单，在主从工作方式中，主器件启动数据的发送，产生时钟信号，发出停止信号。1.2 SPI通信SPI总线由三条信号线组成：串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)。SPI总线可以实现 多个SPI设备互相连接。提供SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备(Master)，其他设备为SPI从机或从设备(Slave)。主从设备间可以实现全双工通信，当有多个从设备时，还可以增加一条从设备选择线。???? 如果用通用IO口模拟SPI总线，必须要有一个输出口(SDO)，一个输入口(SDI)，另一个口则视实现的设备类型而定，如果要实现主从设备，则需输入输出口，若只实现主设备，则需输出口即可，若只实现从设备，则只需输入口即可。1.3 UART通信? UART总线是异步串口，因此一般比前两种同步串口的结构要复杂很多，一般由波特率产生器(产生的波特率等于传输波特率的16倍)、UART接收器、UART发送器组成，硬件上由两根线，一根用于发送，一根用于接收。1.4 模块选取I2C线更少，比UART、SPI更为强大，但是技术上也更加麻烦些，因为I2C需要有双向IO的支持，而且使用上拉电阻，抗干扰能力较弱，一般用于同一板卡上芯片之间的通信，较少用于远距离通信。SPI实现要简单一些，UART需要固定的波特率，就是说两位数据的间隔要相等，而SPI则无所谓，因为它是有时钟的协议。综合对各项因素的考虑，本次设计选取UART串口通信方式。本系统实现的是三块单片机之间的多机通信，通信的方式为UART。在主机处设置一个按键，按键每按下一次计数加一，通过比较计数值的大小来确定主机具体与哪个从机进行通信。每一次，主机只能与一个从机通信，主机将数据通过UART发送给从机，主机与从机在相应数码管上同步显示相同的数据。UART通信通过MAX487进行。图1.5系统结构图第2章系统硬件模块概述单片机80C51简介80C51单片机属于美国Intel 公司的MCS-51系列 产品中的一个型号，采用CMOS 工艺，功耗低，性能优良，在市场中获得了广泛的应用。80C51系列单片机，泛指所有具有MCS-51指令系统，同时采用CHMOS工艺的单片机。在我国，80C51系列单片机因其性能价格比高、开发方式多、芯片功能适用、且为国内技术人员所熟知等特点得到了极其广泛的应用。单片机的应用特点：常用来替代微机实现控制系统的在线应用用单片机代替模拟电路或数字电路，软硬件结合控制 可以提高控制系统的技术性能、技术含量和防盗能力。与PC机相比，能适应较为恶劣的工作环境 例如，民用单片机的环境适应温度范围是0～+70℃。有些单片机芯片可以在2.2V甚至是0.9V到1.2V的低电压下正常工作（通常单片机的工作电