基于AT89S51单片机的多机通信系统的研究与设计

２０１０年第１期　（总第７Ｏ期）　牡丹江师范学院学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｕｄａｎｊｉａｎｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ＮＯ．１，２０１０　ＴｏｔａｌＮＯ　７０　件．　低温等离子体是一种本征参数分布非常宽的　物质，就人工产生的低温等离子体而言，日光灯中　的辉光放电等离子体，密度约为１０８个／ｍ。，电子　温度约１　ｋｅＶ；而在磁约束核聚变实验中的等离　子体密度可达１０１３个ｍ。以上，电子温度可达　子体中化学成分及物理状态的分布，则可能的物　理状态有无穷的变化．如此多的参数变化使得低　温等离子体获得了极其广泛的应用，但也正因为　等离子体参数分布的广泛性和状态的复杂性，使　得对其本身的研究产生了众多的困难．随着高技　术的深人推广，克服这些困难只是时间问题，低温　ｌｋｅＶ；在某些局域热平衡的热等离子体中，等离　等离子体的应用必将有重大的发展．　子体密度可达１０１５个／ｍ。，如果再考虑各种等离　参考文献　［１３张卫华，後晓淮．等离子体引发丙烯酰胺水溶液聚合［Ｊ］．高分子学报，２０００（５）：７７７．　［２３张正彪，程振平，朱健．等离子体引发聚合法制备的聚甲基丙烯酸长链烷基酯［Ｊ］．油田化学，２００３，２０（３）：２７３．　［３］齐尚奎，吕晋军，张平余．射频等离子沉积聚硅氧烷薄膜的ＸＰＳ研究［Ｊ］．化学物理学报。２００１，１４（４）：４５９．　［４３张菁，冯祥芬，谢涵坤．脉冲射频等离子体聚合沉积乙烯基乙酸［Ｊ］．物理学报，２００３，５２（７）：１７０７．　［５３颜永红，曾云，彭景翠．等离子体聚合正丁胺微加工技术［Ｊ］．微细加工技术，１９９６（３）：６６．　［６］汤宝寅，王松雁，刘爱国。等．等离子体浸没离子注入及表面强化工艺的进展［Ｊ］．材料科学与工艺，１９９９（７）：１８１．　［７］夏立芳．材料的等离子体基离子注入表面改性［Ｊ］．材料热处理学报，２００１，２２（１）：４２．　［８］汤宝寅，王浪平，曾照明．窄脉冲保形全方位离子注入技术［Ｊ］．中国表面工程，２００４，１７（１）：１０．　［９］童洪辉，陈庆川Ｉ．全方位离子注入及增强沉积工业机和应用口］．核技术，２００２，２５（９）：６８４．　［１Ｏ３方志，罗毅，邱毓昌．空气中大气压下低温等离子体对聚四氟乙烯进行表面改性的研究［Ｊ］．真空科学与技术，２００３，２３（６）：４０８．　编辑：琳莉　基于ＡＴ８９Ｓ５１单片机的多机通信系统的研究与设计　熊　娟，劐　歹了蛊岛　（黄淮学院，河南驻马店４６３０００）　摘要：利用ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ８９Ｓ５１芯片作为通信系统的控制器，采用异步半双工通信模式实现了一　种有效的多机通信系统，该系统操作方便，简单，灵活，性价比高．　关键词：单片机；多机通信；数据接收　［中图分类ｊ￣＂］ＴＰ４　［文献标识码］Ａ　［文章编－￣－．］Ｊ００３—６Ｊ８０ｆ２０１０）０１—００２２—０３　在网络通讯与数据传输、工业自动化的实时　控制和数据处理等操作过程中，通常需要一个集　１　系统硬件设计　中控制系统能够对现场的运行数据进行监测和控　本系统的硬件部分主要由单片机ＡＴ８９Ｓ５１、　制，以使各系统问能够高速、即时地进行通信．由　ＲＳ一２３２电平转换芯片、ＰＣ机等组成．　计算机和单片机构成的多机网络系统已成为一种　１．１　单片机芯片ＡＴ８９Ｓ５１　有效的通信手段，由于它具有控制方便、简单、灵　ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ８９Ｓ５１芯片是一种低功　活、可靠等优点，又遵循统一的标准，因而得到了　耗、高性能ＣＭＯＳ　８位单片机，片内含４　Ｋ字节　广泛的应用．本文遵循在不影响系统功能的情况　ＩＳＰ的可反复擦写１　０００次的Ｆｌａｓｈ只读存储器　下，使设计电路简单化的原则，对多机通信系统的　（ＦＰＥＲＯＭ）．该器件采用ＡＴＭＥＬ技术，与ＭＣＳ　硬件部分和软件设计部分进行了研究，利用ＡＴ—　５ｌ指令集和８０Ｃ５１引脚相兼容，芯片内集成了　ＭＥＬ公司的单片机芯片ＡＴ８９Ｓ５１结合其他一些　通用８位中央处理器和ＩＳＰ　Ｆｌａｓｈ存储单元．功　外围电路，实现了多机通信系统的硬件电路设计，　能强大、低价位的ＡＴ８９Ｓ５１可为许多嵌入式控制　并在此基础上完成了系统的软件部分设计．＿】　］　应用系统提供高性价比的应用场介，广泛应用于　收稿日期：２００９　１０－３　２２　·　２０１０年第ｌ期　（总第７Ｏ期）　牡丹江师范学院学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｕｄａｎｊｉａｎｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ＮＯ．１，２Ｏ１０　ＴｏｔａｌＮＯ　７０　各种控制领域“。。　．ＡＴ８９Ｓ５１管脚排列如图１所示．　处理器一直查询串口状态，来判断是否接收到数　Ｐ１．０　Ｐｌ　ｌ　Ｐ１．２　Ｐ１．３　Ｐ１．４　舶ＳＩ，Ｐ１．５　ＸＩＳ０，Ｐ１。６　Ｖｃｃ　Ｐ０．０，矗ＤＯ　Ｐ０．３，ＡＤ３　５６　２ｌＤ　暑＝＂＝＝　孤‘　此地　Ｐ０．４，／ｔＤ４　Ｐ０．５，ＡＤ５　ｌＰ０．６，ＡＤ６　ｌｌｌ１ｌ２　５６卜－８９Ｏ　Ｐ０．１ｔ矗ＤＩ　Ｐ０．２，矗Ｄ２　，，，脚蔓　　Ｋ　ＳＣＸ，Ｐ１．７　ｌ２３４５　６７８粤ｌｌｌｌＯｌ２３４ＲＳＴ　ｌｌＸＤ，Ｐ３．０　ＴＸＤ，Ｐ３．１　Ｉ盯０，Ｐ３．２　据．二是中断接收，在一对多的系统中，首先在接　收中断中解析“连接”命令，连接命令接收到后主　程序进入设置状态，采用查询的方式来解析其余　的协议．协议解析首先要判断数据包的完整性，正　确性，然后提取数据类型和数据，存放起来用于主　程序处理．一般采用中断接收的方法比较好．［８　主机接收数据的过程与从机可以做到完全一　致，在打开串口后，开启远程监视串口的数据接　收，将接收的数据保存到缓冲区，并向主程序发送　ＩＮＴｌ，Ｐ３．３　如　始＂；｛｝　辩斡　札∞　；８　甜勰雒　Ｔ０／Ｐ３．４　ＰＰＰＰＰＰＰＰ　２２２２２２２２　卜．６５４３２ｌ０　，，，，，，，，　ＡＡＡＡＡＡＡ矗　ｌｌｌｌｌｌ９８　５４３２ｌＯ　图１　ＡＴ８９Ｓ５１管脚排列图　１．２单片机芯片的接口电路设计　本设计所用的数据传输方式为串口通讯．串　口通讯既可以将单片机的数据传输到计算机端，　又可以实现计算机对单片机的控制，而且串口通　讯所需电缆线少，接线简单，因此在较远距离传输　中得到了广泛的运用．¨５Ｊ　由于单片机的串行口大部分是采用ＴＴＬ电　平标准，它的逻辑１电平是５　Ｖ，逻辑０电平是　０Ｖ．电脑串行口所使用的是ＲＳ２３２Ｃ的电平标　准，它的逻辑１电平是一３．３　Ｖ，逻辑０电平是＋　３．３　Ｖ．因为两者的电平范围相差很远，所以连接　时需要用到电平转换电路．本设计选用的是专用　电平转换电路ＲＳ２３２芯片，图２为单片机的电平　转换接口电路．　Ｇ　图２　８９Ｓ５１与ＲＳ一２３２接口连接　２　系统软件设计　为了能让系统正常工作，还要立即进行软件　部分的设计，这一部分的设计在整个设计系统里　所占的位置非常重要．［６　２．１通信协议模块　通信协议工作过程主要包括发送数据过程和　接收数据过程．本系统采用异步半双工通信模式，　在同一时间内可以是主机发送，从机接收，也可以　是从机发射，主机接收．［７］　从机有两种接收数据的方式：一是等待接收，　接收数据的消息，数据将随消息一起发送到主程序．　主程序开启此消息的处理函数，进行数据处理．　２．２驱动程序设计　数据收发是通过ＤＭＡ方式进行的，按数据　链路不同划分为远程ＤＭＡ（ｒｅｍｏｔｅ　ＤＭＡ）和本　地ＤＭＡ（１ｏｃａｌ　ＤＭＡ）两部分．远程ＤＭＡ完成主　处理器和网卡内部缓冲区数据交换，本地ＤＭＡ　完成缓冲区数据发送．ＣＰＵ发送数据时，先将一　帧数据通过远程ＤＭＡ通道送到ＡＴ８９Ｓ５１的发　送缓冲区，然后发出传送命令．当ＡＴ８９Ｓ５１收到　帧正确数据后，将其存放在接收缓冲区并置位　相关寄存器或产生中断．Ｅ９２　部分程序设计如下：　ｒｅｇ００—０ｘ２１；／／使芯片处于停止模式，这时　进行寄存器设置．停止模式下，将不会发送和接收　数据包　Ｄｅｌａｙｌｍｓ（１０）；／／延时１Ｏ毫秒，确保芯片进　入停止模式　ｐａｇｅ（０）；　ｒｅｇ０ａ一０ｘＯ０；ｒｅｇ０ｂ＝０ｘ００；　ｒｅｇＯｃ＝ＯｘｅＯ；／／ｍｏｎｉｔｏｒ　ｍｏｄｅ（ｎｏ　ｐａｃｋｅｔ　ｒｅ—　ｃｅｉｖｅ）　ｒｅｇＯｄ＝Ｏｘｅ２；／／ｌｏｏｐ　ｂａｃｋ　ｍｏｄｅ使芯片处于　ｍｏｎ和ｌｏｏｐｂａｃｋ模式，跟外部网络断开　ｒｅｇＯ１—０ｘ４ｃ；ｒｅｇ０２一Ｏｘ８０；ｒｅｇ０３一Ｏｘ４ｃ；　ｒｅｇ０４—０ｘ４０；　ｒｅｇ０７—０ｘｆｆ；／／清除所有中断标志位　ｒｅｇ０ｆ＝ＯｘＯ０；／／ｄｉｓａｂｌｅ　ａｌｌ　ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ　ｒｅｇＯｅ—Ｏｘｃ８；／／ｂｙｔｅ　ｄｍａ　８位ｄｍａ方式　ｐａｇｅ（１）；　ｒｅｇ０７一Ｏｘ４ｄ；ｒｅｇ０８—０ｘ００；ｒｅｇ０９＝：＝０ｘ００；　ｒｅｇ０ａ＝０ｘ００；ｒｅｇ０ｂ—ＯｘＯ０；　ｒｅｇ０ｃ—ＯｘＯ０；ｒｅｇＯｄ一０ｘ００；ｒｅｇ０ｅ一０ｘ００；　ｒｅｇ０｛＝ＯｘＯ０；　ｒｅｇ００—０ｘ２２；／／这时让芯片开始工作　ＲｅａｄＲｔｌ８０１９ＮｏｄｅＩＤ（）；／／读出网卡的物理　地址４８位　ＷｒｉｔｅＲｔｌ８０１９ＮｏｄｅｌＤ（）；／／将网卡地址写入　到ｍａｒ寄存器　２３　·　２０１０年第１期　牡丹江师范学院学报（自然科学版）　ＮＯ．１，２０１０　（总第７Ｏ期）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｕｄａ￣ｉａｎｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ＴｏｔａｌＮＯ　７０　ｐａｇｅ（０）；　术，采用ＭＣＳ一５１系列芯片８９Ｓ５１设计出了多　ｒｅｇ０ｃ＝Ｏｘｃｃ；／／将网卡设置成正常的模式，　机通信系统，并对系统软件部分进行了程序设计，　跟外部网络连接　该系统具有硬件电路简单、软件实现可靠等优点．　ｒｅｇ０ｄ：Ｏｘｅ０；　通过长时间长距离的测试，证明该方法思路简单、　ｒｅｇ００—０ｘ２２；／／这时让芯片开始工作　成本低、抗干扰能力强、温限宽、通讯可靠，是一种　ｒｅｇ０７—０ｘｆｆ；／／清除所有中断标志位　有效的多机通信方法，能够很好地解决网络通讯　３　结论　与数据传输等方面的多机通信问题．　本研究融合了单片机技术和计算机网络技　参考文献　［１］吴兴中，欧青立．一种ＰＣ与单片机多机ＲＳ２３２串口通信设计［Ｊ］．国外电子测量技术，２００９（１）：７４　７６．　［２］陈妙芳，胡晓东．基于ＡＴ８９Ｓ５１单片机的温度控制系统设计［Ｊ］．机械工程师，２００９（１）：１３６　１３７．　－１３］Ａ．Ｍｏｕｓａｖｉ，，Ｍ．Ｓａｒｈａｄｉ，Ｓ．Ｆａｗｃｅｔｔ，Ｓ．Ｂｏｗｌｅｓ，Ｍ．Ｔｒａｃｋｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｒａｃｅａｂｉｌｉｔｙ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｎｏｖｅｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｈａｎｄｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ［－Ｊ￣．Ｉｎ—　ｎｏｖａｔｉｖｅ　Ｆｏｏｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｍｅｒｇｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，２００５（６）：９１　１０５．　［４］岳学军．基于单片机与串行通信的电子密码锁设计［Ｊ］．云南农业大学学报，２００９（１）：１５４　１５７．　［５］陈粤初！单片机应用系统设计与实践ＥＭ］．北京：航空航天大学出版社，１９９３．　［６］Ｋａｔｅ　Ｇｒｅｇｏｒｙ．Ｖｉｓｕａｌ　ｃ＋＋６开发使用手册ＥＭ］．北京：机械工业出版社，１９９９．　１－７３林雪梅．彭佳红．姚志成．单片机多机通信协议的设计ＥＪ３．微计算机信息，２００６（２）：２４　２６．　［８］胡伟，季晓衡．单片机Ｃ程序设计及应用实例［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００３．　［９］杨金岩．８０５１单片机数据传输接口扩展技术与应用实例［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００５．　编辑：琳莉　浅谈波分复用器及其在光纤通信中的应用　李玉华　（黄冈师范学院物理科学与技术学院，湖北　黄冈４３８０００）　摘要：在光纤通信领域中使用波分复用技术，可以极大地提高网络的传输容量及速率，是解决现代通信　技术带宽危机的有效方法．本文介绍了波分复用器件的类型、特性、波分复用技术的原理及其在　光纤通信中的应用和优势．　关键词：波分复用器；工作原理；光纤通信　［中图分类法］ＴＰ９２９．１１　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１００３—６１８０（２０１０）０１—００２４—０３　计算机和通信技术的发展将人类迅速带人了　原理及其在光纤通信中的应用和优势．　信息时代，信息时代对通信的要求迅速增长，需要　提高现有光纤通信的容量．实现光纤通信扩容有　１　波分复用器的工作原理　多种方法，包括时分复用（ＴＭＮ）、波分复用　波分复用（ＷＤＭ）就是将一系列载有信息的　（ｗＤＭ）、频分复用（ＦＤＭ）、光孤子等．电域的时分　光载波，在光频域内以１至几百纳米的波长间隔，　复用技术已经成熟，应用广泛，但由于电子瓶颈的　在发送端经复用器（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）汇聚并耦合在一　限制而难以实现４０ＧＨＺ以上的商用通信系统．光　起沿单根光纤传输，在接收端再经解复用器（Ｄｅ—　域的时分复用（ＯＴＤＭ）和光孤子具有很大潜力，　ｍｕｌｄｐｌｅｘｅｒ）将各个不同波长的光载波分开的技　但离实际应用还有相当的距离，光域的频分复用　术．由于每个不同波长信道的光信号在同一光纤　对应光通信，也停留在实验阶段，而波分复用作为　中是独立传输的，因此，在一根纤芯中可实现多种　大容差的一种频分复用，具有易实现、低成本的优　信息（如声音、数据和图像等）的传输．它能充分　点，是目前提高光纤通信容量的最有效方法．本文　利用光纤宽带的传输特性，使一根光纤起到多根　介绍波分复用器件的类型、特性、波分复用技术的　光纤的作用．ＷＤＭ其实质是光频域上的频分复　收稿日期：２００９—１２—１０　２４　·