基于单片机的多机并行通信设计 - 全文

　　1. 问题的提出

　　某系统中使用了三路串行接口的传感器（GPS、压力和风向）及三路模拟电流（4～20mA）接口的传感器（湿度、温度和水位）。现需要将这些数据汇总后通过串口上传给PC机，并且要求每路信号数据都能够实时独立的接收。

　　2.系统设计

　　经过分析，我们分别使用一块2051单片机接收各路串口传感器的数据，同时使用一块多路高精度 ADC对转换成电压的温度等信号采样，系统结构图如图1所示。主从机之间的具体管脚连接参见图2。

图1 系统结构框图

　　系统中51单片机作为主机控制着整个系统的动作并发起每次通信，每块2051作为实时从传感器获取数据并在主机控制下完成通信。主机和各从机之间通过并口连接通信。主从机工作流程如下：

主机上电初始化后，通过P0口发送从机地址选中一路从机并等待应答。
各从机上电初始化后接收传感器串行数据，然后通过P1口接收主机地址，当地址与自己相符后，调整245方向并由245向主机发送传感器数据，此过程由握手线负责控制。
从机发送完所有数据后再次将245方向改为接收，重新开始接收传感器数据和主机发送的地址。
主机按照同样方式接收所有各路2051数据。
串口数据接收完毕后，主机控制AD转换并获取三路信号数据。
主机将所有数据集合成规定格式后通过232发送给PC机。
　　主从机的工作流程图如图3所示：

图2 主从机间的管脚连接

图3 主从机工作流程图

主要程序代码分别如下，主机为：

……
sbit adc_busy=P3^2;
sbit adc_hben=P3^3;
sbit hand1=P2^0;//GPS
sbit hand2=P2^1;//PRESSURE
sbit hand3=P2^2;//WIND
sbit hand4=P2^3;//BAK1

uchar idata gps[96];
uchar idata pressure[9];
uchar idata wind[26];
uchar idata tem[6];
uchar idata hum[6];
uchar idata water_tem[7];
……
P1=0x01;
for(i=0;i<96;i++){
    while(hand1!=0);
    gps[i]=P1;
    while(hand1==0);
}
sendbyte2pc(’#’);
sendbyte2pc(’#’);
sendbyte2pc(’1’);
sendbyte2pc(’ ’);
sendbyte2pc(’ ’);
send2pc(gps,96);
……
        从机为：
……
sbit dir="P3"^2;
sbit en="P3"^3;
sbit hand="P3"^4;
……
loop:
    RI="0";i=0;
    while(!RI);//wait for receiving ready
    if (SBUF!=0x40)//data head
        goto loop;
    data_str[i]=0x40;i++;

    RI="0";
    while(!RI);//wait for receiving ready
    if (SBUF!=0x40)//data head
        goto loop;
    data_str[i]=0x40;i++;
    do{
        RI="0";
        while(!RI);
        data_str[i]=SBUF;
         i++;
    }

while(i!=96);

    dir="0";en=0;//enable data receiving    P1=0xff;
    for(i=0;i<100;i++){
        if(P1==0x01)
            goto send;
    }
    en="1";
    goto loop;
send:
    for(i=0;i<96;i++){

   dir="1";
        P1=data_str[i];
        hand="0";
        for(j=0;j<5;j++){;}
        hand="1";
    }
    en="1";dir=0;
    goto loop;
……