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完整版（2022年）
单片机的双机通信技术研究
[ 摘 要] 由单片机构成的双机通信系统采用总线型主从式结构。所谓主从式结构，即在两个单片机中，一个主机负责通信管理，另 一个为从机，从机要负责主机的调度与支配。该设计用 AT89C51 芯片， 并用
C 语言程序来控制 AT89C51 ，使之能实现两个单片机之间的通信。通 信方式为单工通信，一个为主单片机，作为发送方，另一个为从单片 机，作为接收方。对于两片 8051，发送方的数据由串行口 TXD 端输出， 通过 74LS05 反向驱动，经光电耦合器至平衡差信号输出，经过传输线 （双胶线）将信号传送到接收端。接收方通过平衡差分长线接收芯片 75175 将差分信号转换成 TTL 电平信号，通过反向驱动后，经光电耦合器到达接收方串行口的接收端。
[ 关 键 词] AT89C51；单片机；双机通信
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I -
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two-machine communication
[Abstract]
Dual
posed by the MCU using bus-based communication system master-slave
structure.
The so-called master-slave structure, that is, two microcontrollers, a master is responsible for communication management, and the other from
the
machine, the host
from
the confidential
responsible for scheduling and
disposal.
AT89C51 chip with the
design and use of C language
program to
control
the AT89C51,
so that
it can achieve communication
between
two
microcontrollers. Communication is simplex, a main microcomputer, as the sender, the other is from the microcontroller, as receiver. For the two 8051, the sender of the data from serial port TXD-ended output,
driven by 74LS05 reverse, the optocoupler
to balance
the difference
signal
output,
through the transmission line (Shuangjiao line) the signal to the receiver. Long-term through a balanced differential
receiver chip 75175 to
receive the differential
signal into
a TTL level
signal,
through the
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II -
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reverse drive, via optocoupler receiver serial port to reach the receiver [Key words] AT89C51; SCM; two-machine communication
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目 录 摘 要 ...............................................I Abstract .............................................II 1 绪 论 ............................................ 3 1.1 课题背景 ..................................... 3
1.1.1 单片机 .................................. 错 误 ！
未
定义书签。
1.1.2C 语言 ................................... 错 误 ！
未
定义书签。
1.2 双机通信 ..................................... 3 2 方案论证 [ 单击此处输入标题 ] \* MERGEFORMAT ........ 5 2.1 基于 PC机的双机通信 ........................... 5 2.2 基于单片机的 C语言双机通信 ................... 5 2.2 方案论证 ...................................... 5 3 原理简介 [ 单击此处输入标题 ] \* MERGEFORMAT ........ 6 3.1 原理说明 ...................................... 6
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3.2 总体设计 ..................................... 7 3.3 运行环境 ..................................... 7
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4.4 数码管 ....................................... 13 结 论 .............................................. 15 致 谢 .............................................. 17 参考文献 ........................................... 18 附 录 .............................................. 34 3.3.1Proteus .................................. 7 3.3.2 Keil uVision3 ........................... 9 4 元器件介绍 [ 单击此处输入标题 ] \* MERGEFORMAT ..... 11 4.1AT89C51 ...................................... 11 4.24*4 键盘 ...................................... 13 4.3 排阻 . ........................................ 13
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1. 绪 论
1.1 课题背景
1.1.1 单片机
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具
有数据处理能力的中央处理器 CPU随机存储器 RAM、只读存储器 ROM 、多种 I/O 口和中断系统、定时器 /
计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、 A/D 转换器等电路）集成到一块 硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
在我国，单片机已经不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。在单片机诞生之前，为了满足工程对象的嵌入式应用要求，只能将通用计算机进行机械加固、电气加固后嵌入到对象系统中构成。由于通用计算机的巨大体积和高成本，无法嵌入到大多数对象体系中。单片机则应嵌入式应用而诞
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生。单片机的单芯片的微小体积和极低的成本，可广泛的嵌入到玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通讯产品中，成为现
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代电子系统中最重要的智能化工具。
单片机作为最典型的嵌入式系统，它的成功应用推动了嵌入式系统
的发展。近年来。除了各种类型的工控机，各种以通用微处理器构成的
计算机主模板快、以通用处理器为核，片内扩展一些外围功能电路单元
构成的嵌入式微处理器，甚至单片形式的 PC 及等，都实现了嵌入式应用，成为嵌入式系统的庞大家族。
作为典型的嵌入式系统的单片机，在我国大规模应用已有十余年历史。在全国高等工科院校中，已普遍开设单片机及相关课程。单片机已成为电子系统中最普遍的应用手段。除了单设课程外，在涉及的许多环节，如课程设计、毕业设计、研究生论文课题中，单片机系统都是最广 泛的应用手段。目前，许多单片机教材都
Shiite
以 80C51系列为基础来讲述其原理及应用的。这是因为
MCS-51系列单片机奠定了
8 位单片机的基础，形成了单片机的经典体系结构。单片机是现代计算机、电子技术 的新兴领域，无论是单片机本身还是单片机应用系统设计方案都会随着时代不断发生变变化。
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1.1.2 C 语言：
C 语言是 Combined Language（组合语言）的中英混合简称。是一种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特
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点。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。因此，它的应用 范围广泛，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到 C 语言， 具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。
C 语言特点：
是一种成功的系统描述语言，用
C语言开发的 UNIX操作系统就是一个成功的范例 ; 同时C
语言又是一种通用的程序设计语言，在国际上广泛流行。世界上很多著名的计算公司都成功的开发了不同版本的
C 语言，很多优秀的应用程序也都使用 C 语言开发的，它是一种很有发展前途的高级程序设计语言。
1. C 是中级语言。它把高级语言的基本结构和语句与
低级语言的实用性结合起来。
C
语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，
而这三者是计算机最基本的工作单元。
2.C 是结构式语言。结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分 除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰，
便于使用、维护以及调试。
C 语言是以函数形式提供给用户的，这些函
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数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程
序完全结构化。
3.C 语言功能齐全。具有各种各样的数据类型，并引入 了指针概念，可使程序效率更高。另外 C 语言也具有强大的图形功能，
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支持多种显示器和驱动器。而且计算功能、逻辑判断功能也比较强大，
可以实现决策目的的游戏。
C 语言适用范围大。适合于多种操作系统， 如
Windows、DOS、UNIX 等等；也适用于多种机型。
C 语言对编写需要硬件进行操作的场合，明显优于其它解释型高级语言，有一些大型应用软 件也是用 C 语言编写的。
C 语言具有绘图能力强，可移植性，并具备很强的数据处理能力，因此适于编写系统软件，三维，二维图形和动画。
它是数值计算的高级语言。
5.C 语言文件由数据序列组成，可以构成二 进制文件或文本文件。常用的 C语言 IDE（集成开发环境）有 Microsoft Visual C++ ， Dev-C++， Code::Blocks
， Borland C++ ， Watcom C++ ， Borland C++ Builder ， GNU DJGPP C++， Lccwin32 C Compiler 3.1 ， High C ， Turbo C ， C-Free ， win-tc 等等,, 对于一个初学者， Microsoft Visual C++
是一个比较好的软件。界面友好，功能强大，调 试也很方便。
1.2 双机通信
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两台机器的通信方式可分为单工通信、半双工通信、双工通信，他们的通信原理及通信方式为：
单工通信：是指消息只能单方向传输的工作方式。单工通信信道是
单向信道，发送端和接收端的身份是固定的，发送端只能发送信息，不
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能接收信息；接收端只能接收信息，不能发送信息，数据信号仅从一端
传送到另一端，即信息流是单方向的。通信双方采用“按——讲” （ Push To Talk,PTT ）单工通信属于点到点的通信。根据收发频率的异同，单工 通信可分为同频通信和异频通信。
半双工通信：这种通信方式可以实现双向的通信，但不能在两个方向上同时进行，必须轮流交替地进行。也就是说，通信信道的每一段都可以是发送端，也可以是接端。但同一时刻里，信息只能有一个传输方向。如日常生活中的例子有步话机通信等。
双工通信：双工通信是指在同一时刻信息可以进行双向传输，和打电话一样，说的同时也能听，边说边听。这种发射机和接收机分 别在两个不同的频率上（两个频率差有一定要求）能同时进行工作 的双工机也称为异频双工机。双工机的特点是使用方便，但线路设 计较复杂，价格也较高。
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2 方案论证 [ 单击此处输入标题 ] \* MERGEFORMAT
2.1 方案一：基于 PC系统的双机通信
该 设计 用 8251A 可 编程接 口 电路设 计 该 电路， 系 统提供 时钟384KHZ，使用波特率因子 16 或
64 获得
4800HZ的频率。设计中要对信号进行分频处理。系统采用中断实现实时的收发处理，其通信程序大多用 汇编语言。
2.2 方案二：基于单片机 C语言的双机通信
该设计用 AT89C51芯片，并用 C 语言程序来控制 AT89C51，使之能实现两个单片机之间的通信。通信方式为单工通信，一个为主单片机， 作为发送方，另一个为从单片机，作为接收方。
2.3 方案论证：
由于单片机是靠程序运行的，并且可以修改，通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大 力气才能做到的。并且应用广泛，操作方便。而且 C 语言具有绘图能力
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强，可移植性，并具备很强的数据处理能力，所以本次我们选择用基于 单片机 C语言程序来实现这个双机通信系统。其原理图为：
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图 2.3.1 双机通信原理图
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3 原理简介 [ 单击此处输入标题 ] \* MERGEFORMAT
3.1 原理说明：
由单片机构成的双机通信系统采用总线型主从式结构。所谓主从式
结构，即在两个单片机中，一个主机负责通信管理，另一个为从机，从
机要负责主机的调度与支配。
51 单片机的串行口方式二和方式三适用于 这种 主 从 式的 通信 结构 。
在 实际的 双 机通 信 系 统中 ， 常 采用 RS- 232C,RS-422， RS-485 串行标准总线进行数据传输。当采用不同的通信 标准时需进行相应的电平转换，有时还要对信号进行光电隔离。
在双机通信中，要保证主从机之间的顺利通信，必须具有从机身份的
识别功能，每个从机都有唯一的地址码，该地址码就是从机身份的识别标志。串行口控制寄存器
SCON中的
SM2位就是为满足这一要求而设置的控制位。串行口以方式 2
或 3 实现双机通信时，主机发出的信息有两类：一类为地址信息，用来确定需要和主机通信的从机，其特点是主机 串行传送的第九位信息 TB8为 1，即主机令
TB8=1，呼叫从机；另一类是
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数据信息，特征是穿行传送的第九位信息
TB 为 0，实现主从机间的信息传送。
对从机来说，也要利用 SCON寄存器中的 ...
