《单片机原理及应用》课程设计报告课程设计题目：单片机间串行通信原理专业班级：2012级电子信息科学与技术学生姓名：罗滨志学号：120802010051成绩：2014 年12 月27日目录摘要 (1)1 设计任务 (1)1.1 功能要求 (2)1.2 总体方案及工作原理 (2)2 系统硬件设计 (2)2．1 器件选择 (2)2.1.1主要器件的型号 (2)2.1.2 AT89C51 (3)2.1.3键盘输入电路 (5)2.1.4晶振电路方案 (6)2.1.5数码管显示 (6)2.1.6复位电路方案 (6)2.2 硬件原理图 (7)3 系统软件设计 (7)3.1基本原理 (8)3.2系统软件设计流程图 (8)3.3 按键程序设计 (9)3.3.1串口通信程序设计： (10)3.3.2 显示程序设计： (10)3.4软件清单 (10)3.4．1发送端程序 (10)3.4．2接收端程序 (9)4实验步骤 (14)4.1实验程序调试 (14)4.1.1发送端程序调试 (14)4.1.2接收端程序调试 (15)4.2实验仿真 (16)5设计总结 (17)6参考文献： (17)摘要单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。

而AT89C51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种，本设计是基于MCS51系列单片机中AT89C51所设计的一种具有一个全双工的串行通信口，可以实现单片机与单片机之间点对点串行通信，主从通信以及上，下位机互相通信等。

本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89C51作为核心控制器，由单片机与键盘控制数码管的显示，修改设置LED显示由按键开关控制，通过硬件电路制作以及软件程序的编制，设计制作一个简单的单片机间串行通信。

关键词：单片机 AT89C51 串行通信1 设计任务单片机间串行通信，是工业自动化、智能终端、通信管理等领域传统且重要的通讯手段。

此次设计单片机串行通信，就是为了了解单片机的工作原理，从而学会制作数字钟。

本次课程设计通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《单片机原理与应用及C51程序设计》中所学的理论知识和实验技能，掌握单片机应用系统的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。

1.1 功能要求设计一个单片机与单片机之间点对点串行通信的应用电路，要求按下发送端单片机键盘上的按钮，该键的键号通过串行异步通信传送到接收端单片机中，并在LED上显示出来，其晶振频率为6MHZ。

1.2 总体方案及工作原理本设计2个相同单片机之间通过串口进行通信，通过按键输入要发送的数据，该数据为数字，并可在数码管上显示出来，设置完后通过串口通信发送给另一个单片机，另一个单片机接收到后在数码管上显示出来，2个单片机可以互相发送数据，通过2个单片机系统的数码管显示的数字可以判断串口通信发送的数据的正确性。

系统设计框图如图2-1所示。

本设计主要由按键输入电路、单片机控制电路和数码管显示电路组成，2个单片机的电路图完全相同，实现的功能也相同，所以本文只介绍其中一块单片机电路的设计方法和串口通信的原理。

整个串行通信的工作原理是：在正常的供电状态下，首先利用发送端单片机读入键盘输入的数据，在将读入的数据传送到接收端，由单片机将所需要显示的数据送到LED显示器的输入口，当有键按下时则进入相应的按键调整状态，进行按键调整。

2 系统硬件设计2．1 器件选择2.1.1主要器件的型号元件名称数量AT89C51芯片 27SEG-MPX2-CA数码管 16MHZ晶振（CRYSTAL） 110uF电解电容（CAP-ELEC） 130pF普通电容(CAP) 274LS06六驱动器 2200R电阻(RES) 210K电阻(RES) 15.1K电阻(RES) 4按钮(BUTTON) 16BUS 22.1.2 AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-FALSH PROGRAMMABLE AND ERASABLE READ ONLY MEORY）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机，单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，AT89C51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。

其基本结构如图1图 1 AT89C51单片机的基本结构AT89C51 是一个低电压，高性能CMOS 8 位单片机，片内含8kB 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256B 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，与标准MCS-51 指令系统及8052 产品引脚兼容，片内置有通用8 位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元。

图2 AT 89C51单片机的引脚VCC/GND：供电电源。

P0口：可以被定义为数据/地址的低八位，能够用于外部程序/数据存储器。

在FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：标准输入输出I/O口，P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：既可用于标准输入输出I/O，也可用于外部程序存储器或数据存储器访问时的高八位地址。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：既可以作标准输入输出I/O，也可作为AT89C51的一些特殊功能口，管脚备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）RST：复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

PSEN：外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

EA / VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：来自反向振荡器的输出。

2.1.3键盘输入电路键盘输入电路由发送端单片机接口“P0.0/P0.1/P0.2/ P0.3/ P0.4/ P0.5/ P0.6/ P0.7/四个按键—组串联”构成，按下S1按键，LED显示器显示相应键盘值，同理其余15个按键如此。

图3 键盘输入原理图2.1.4晶振电路方案晶振电路的功能在于给单片机提供振荡时钟信号，使单片机正常工作。

本设计中采用了常用的晶振电路组成方案，具体如下图所示。

图4晶振电路2.1.5数码管显示引脚接口A P1.0B P1.1C P1.2D P1.3E P1.4F P1.5G P1.6DP P1.71 R82 R92.1.6复位电路方案复位电路的功能在于对单片机进行复位从而达到对整个电路复位的功能。

要达到目的则要求在复位按键按下后在RST引脚上要出现一个维持2个机器周期高电平[4]。

考虑到可以利用电容的电压不能突变（需要一定的充放电时间），于是采用如下复位电路。

图5复位电路2.2 硬件原理图3 系统软件设计3.1基本原理它是利用单片机的全双工的串行通信口，实现单片机与单片机之间点对点串行通信，主从通信以及上，下位互相通信。

然后数码管把他们的内容在相应的位置显示出来。

在具体的设计时按键采用中断方式工作，对LED显示的在中断程序中实现，在发送端程序只是对键盘输入数据的定义初始化，调用显示程序和控制程序的初始化。

本设计的软件程序包括发送端程序、接收端程序、中断子程序、时钟显示子程序等等。

另外电路中有按键控制程序。

3.2系统软件设计流程图本系统软件设计分为发送机和接收机，发送机程序设计流程图如图6所示，接收机程序设计流程图如图7所示。

图6 发送端流程图图7 接收端流程图数据发送完成？结束开始初始化读取数据送数码管显示数据发送至串口扫描按键NY数据接收完成？开始初始化读取数据送数码管显示NY触发串口中断？NY3.3 按键程序设计单片机读取按键值的方法有两种：查询方式和中断方式。

查询方式是利用键盘程序不断查询是否有按键按下，有按下则进入相应按键的子程序进行数据处理，没有则一直循环查询；中断方式是将按键动作与单片机的中断系统联系起来，有按键按下时，就引起单片机中断，使系统进入中断处理程序。

本设计中有16个按键，且主要程序就是按键的处理，所以采用查询方式来处理读取按键值程序。

设计按键程序时，首先应注意的是按键的机械触点效应，原理上，按键按下时，单片机端口为低电平，但是由于按键的机械触点效应，按键在断开和闭合瞬间会有抖动过程，这个过程会出现一系列的负脉冲，这样会让单片机引起误判，因次，必须采取措施去掉按键抖动的影响。

去按键抖动常用的有两种方法：硬件方法和软件方法。

硬件方法一般是并接电容，或者加R-S触发器；软件去抖动一般采用延时的方法，按键抖动的过程一般持续5-10ms的时间，在判断按键状态时，只要加一个5-10ms的延时程序，再次判断按键是否状态不变，即可实现去抖动的作用。

本设计中选用软件延时的方法去按键抖动。

3.3.1串口通信程序设计：AT89C51的串行口是一个全双工的异步串行通信口，可以同时进行接收数据和发送数据，因为口内的接受缓冲器和发送缓冲器在物理上是隔离的，即是完全独立的。

可以通过访问特殊功能寄存器SBUF，来访问接收缓冲器和发送缓冲器。

接收缓冲器还具有双缓冲的功能，即它在接收第一个数据字节后，能接受第二个数据字节，但是，在它完成接收第二个数据字节之后，若第一个字节仍未取走，那么该字节数据将丢失。