基于单片机的双机通信实训报告

一． 设计方案

根据题目分析可知硬件电分为主机模块和从机模块。主机模块中包含单片机子模块、lcd1602显示子模块和矩阵键盘模块，从机模块则包括单片机子模块、LED 显示模块。在主模块中由AT89C51单片机担任主机，LCD1602担任显示设备和由4位独立按键做矩阵键盘。在整个系统中有一个从机模块，有一片AT89C51单片机担任从机模块的控制模块，串口采用单工及异步通信方式。整个硬件结构原下图所示。

二．硬件分析 （1）控制模块

控制模块采用AT89C51作为主控芯片，11.0592MHZ 的晶振频率作为时

钟震荡电路。基本电路图如下所示。

矩阵键盘

显示模块

控

制模块

AT89C51

控制模块

AT89C51

LED 显示

主机 从机

仿真图

由于在protues里面，单片机内部默认自带晶振，所以不需要再连接振荡电路。

控制模块原理图

（2）显示模块

采用LCD1602作为显示模块，LCD1602用来显示当前从机LED的状态。仿真图如下所示：

仿真图

在画原理图时，由于没有LCD1602的封装。所以，本人直接用16跟引脚的排针代替。然后在给相应的引脚表上网络位口。但是再画PCB，必须控制好原件之间的距离，以免导致制版时，元件位置冲突。原理图如下所示：

原理图

（3）矩阵键盘模块

矩阵键盘用来给单片机输入一个电平值，然后再通过主机CPU发送给从机，最后从机CPU接收，并通过LED显示出结果。当按键按下，相当于给主机CPU 送入一个低电平，主机再把这个电平值发送给从机。因为LED是采用共阳连接的方式，所以可以点亮LED。

矩阵键盘仿真图，以及原理图如下所示：

仿真图

原理图

（4）LED显示模块

LED显示模块，主要用来显示主机送给从机的电平值是高电平还是低电平，同时也可以用来检测，整个通信系统是否能够正常工作。

为了整个电路简化，以及效果更明显，所以决定采用共阳连接的方式。

LED显示模块的仿真图，以及原理图如下所示：

仿真图

原理图

三．软件分析

根据题目分析可知硬件电分为主机模块和从机模块。AT89C51单片机担任主机模块和从机模块的控制模块，串口采用单工及异步通信方式。设置波特率位9600，定时器T1为方式2.主机和从机均采用11.0592MHz的晶振频率。（ ）主机程序

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit key1=P2^0;

sbit RS=P2^5;

sbit RW=P2^6;

sbit EN=P2^7;

uint temp=1,i=0;

uchar flag=0; //状态标志位

uchar code s1[]={"led zhuang tai:"}; uchar code s2[]={" on "};

uchar code s3[]={" off"};

void delay(uint xms)

{

uint i,j;

for(i=xms;i>0;i--)

for(j=110;j>0;j--);

}

void delay1ms(uint ms)//延时1毫秒（ {unsigned int i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j<100;j++);

}

void wr_com(uchar com)//写指令

{ delay1ms(1);

RS=0;

RW=0;

EN=0;

P0=com;

delay1ms(1);

EN=1;

delay1ms(1);

EN=0;

}

void wr_dat(uchar dat)//写数据

{ delay1ms(1);;

RS=1;

RW=0;

EN=0;

P0=dat;

delay1ms(1);

EN=1;

delay1ms(1);

EN=0;

}

void lcd_init()//初始化设置

{

delay1ms(15);

wr_com(0x38);

delay1ms(5);

wr_com(0x08);

delay1ms(5);

wr_com(0x01);

delay1ms(5);

wr_com(0x06);

delay1ms(5);

wr_com(0x0c);

delay1ms(5);

}

void xianshi() //LCD1602显示函数（显示第一行的固定文字）{

uint i;

for(i=0;i<14;i++)

{

wr_com(0x80+i);

wr_dat(s1[i]);

}

}

void flag_xianshi()//显示当前LED的状态（跟按键是否按下有关）{

uint j;

if(flag==1)

{

for(j=0;j<8;j++)

{

wr_com(0xc0+j);

wr_dat(s2[j]);

}

}

else if(flag==0)

{

for(j=0;j<8;j++)

{

wr_com(0xc0+j);

wr_dat(s3[j]);

}

}

}

void key() //键盘扫描函数

{

if(key1==0) //按键按下

{

delay(5);

while(key1!=1);//检测按键是否放开

i++; //用来计算按的次数

if(i%2==1) //当按的是奇数下，点亮LED

{

temp=0;

flag=1;

}

Else //偶数下，LED熄灭

{

temp=1;

i=0; //清零I(可有可无)

flag=0;

}

}

}

void init() //中断初始化

{

TMOD=0x20;

TH1=0xfd; //设置波特率为9600

TL1=0xfd;

SCON=0x40; //设置串口方式1，只发送不接收

PCON=0x00; //SMOD=0

ES=1; //允许串口中断

EA=1; //开总中断

TR1=1; //启动定时器T1

}

void main()

{

lcd_init(); //先初始化1602显示函数

init(); //中断初始化

xianshi(); //在这里调用显示函数的原因是因为1602第一行为固定显示，所以可以

不用参与循环

while(1)

{

key(); //检测是否有按键按下

flag_xianshi();//显示LED状态

SBUF=temp; //temp的数据送给串行口发送

while(TI==0);//等待数据，也可以说是检测数据是否发送完

TI=0; //已发送完，就清零T1

}

}

（ ）从机程序

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit led=P2^0;

void init() //中断初始化

{

TMOD=0x20;

TH1=0xfd; //设置波特率为9600

TL1=0xfd;

SCON=0x40; //设置串口方式1，只发送不接收

PCON=0x00; //SMOD=0

ES=1; //允许串口中断

EA=1; //开总中断

TR1=1; //启动定时器T1

}

void main()

{

init();

while(1)

{

while(RI==0);//等待数据，也可以用来判断数据是否接收完毕

RI=0; //数据接收完毕，清零RI

led=SBUF; //数据直接送给IO口，控制LED的亮灭

}

}

四．实物展示

实物图

PCB 五．元件汇总

元件名数量单位

AT89C51 2 片103蓝白电位器 1 个40脚芯片底座 2 个

20脚排针 5 条

轻触开关 6 个

220Ω电阻10 个

2K电阻 2 个

红色LED 8 个11.0592MHz晶振 2 个

LCD1602 1 个22PF瓷片电容 4 个10uf电解电容 2 个103排阻 2 条

杜邦线 2 条

单面覆铜板 1 片

六．心得体会

这次单片机实训收获还是有的！本来没打算做双机通信的，但是其他的题目都已经有接触了，所以后来还是选了一个以前没接触过的东西玩玩，毕竟能学到东西才是王道！没想到，瞎猫碰到死耗子了，以为双机通信很难，结果却是所有实训题目里面最简单的。真是有够意外的。很顺利的在第一天就把仿真和程序给搞定了，这个跟有扎实的程序思维是密不可分的。然后接下来解释调试了。。本打算直接用实验室的单片机学习板进行调试的。后来发现，太麻烦了，还是自己做块板吧，反正时间多着呢。

周二搞定原理图，周二晚上搞定PCB，整个过程有条不紊的进行的。好了，本以为本次实训能完美收场的，结果是我想太多了。周三整天都是在帮同学，指导程序啊，知道原理图，别人的完成了自己的到是落下了。制版过程浪费太多时间了，终于在周四做好了板。因为实训只剩最后一天了，我还没开始焊元器件，以及调试。我开始有些着急了。人越急，就越容易出错。就因为这个小小的错误，我让我调试付出了太多时间。所以，做事千万要沉得住气，别急慢慢来。

下面，讲讲我调试遇到的麻烦吧。

第一次调试，当板接上电源，整个板完全没反应，LCD1602没亮。用万用表检测了所有的线路，没有出现断路现象，均连接正常，LCD1602就是不亮，在继续查资料，后来终于发现问题所在，原来是背光没连接电源。所以直接用跳线将LCD1602最后两个引脚A,K脸上VCC和GND。

LCD1602搞定，终于可以亮了，本以为成功了一半，但是后来才知道，还远远没有结束。

第二次调试，接好LCD1602的A,K。分别给主机，和从机烧入程序。1602没有显示字符，按键，按下，LED没有反应。问题出现，继续找原因。刚开始以为是程序问题，原理图的连接，和程序的IO口声明出现了错误，后来经过检测，程序没问题，IO口声明也没问题。那最有可能是单片机的系统没工作。

用万用表检测了单片机引脚与排针的连接，均是正常的，检查复位电路，振荡电路，终于找到了问题所在，原来我把振荡电路的两个瓷片电容的数值焊错了。本来要22PF的瓷片电容，我换成了103瓷片电容，好吧，问题发现，从新换上22PF的电容。

第三次调试，整个系统还是不能工作，把前两次的工作从新做了一遍，还是没发现问题。当时时间已经过了1礼拜，差点跪了。。太折磨人了。后来在看PCB时，无意间让我看到了一目，下面附图：

可能这样看不是很明显，好我们放大看看：

这下看清楚了吧！！坑爹啊~~！！我竟然没有还有一条线没连到GND，我靠还有一条线躲在那里啊！！这就是我辛辛苦苦排查的原因的，竟然是忘了连一天GND。

所以说：画板需谨慎，注意看看那些线没连的，电路板的每条线都是关键！！元器件参数要认真看，本来都是不必要的问题，却因为我的粗心大意，浪费了那么多时间，可惜啊~！！

以上就是我这次实训的体会了，说多了都是泪和累啊！

七．参考文献

【1】单片机原理及应用—C51编程+Proteus仿真主编：张毅刚出版社：高等教育出版社

【2】Altium Designer 电子设计应用教程主编：高歌出版社：清华大学出版社