【51单片机多机通信】主机控制从机1步进电机、从机2超声波测距（主机可集中显示步进电机的转速、转向、启停状态以及超声波测距结果）
2024-04-02 20:32:58
一、设计目标
使用三个51单片机，实现多机通信。
二、实现功能
1号单片机可遥控2、3号单片机、超声波测距等；
1号单片机可集中显示步进电机的转速、转向、启停状态以及超声波测距结果。
三、硬件原理
51单片机，超声波测距模块，四相双极步进电机，导线，静态数码管，动态数码管，独立按键，74HC245芯片，74HC138芯片。
图1
图2
图3
图4
图5
图6
图7
图8
图9
图10
图11
图12
图1为超声波测距模块的内部电路图。
图2为超声波测距的输出和接收声波的时序逻辑图。
图3、图5为动态数码管的控制。使用51单片机的P0_0、P0_1、P0_2端连接74HC138芯片的A、B、C引脚，从而控制哪一个数码管被点亮。
图6为静态数码管的内部电路图；
图7为控制步进电机的部分的内部电路图；
图4为独立按键设置；
图8为四线双极性步进电机内部原理图；
图9为步进电机转动的原理图：
①A加正极，A-加负极，B加负极，B-加负极（电机状态，N极朝上）。
②A加负极，A-加负极，B加正极，B-加负极（电机状态，N极朝右，旋转90度）。
③A加负极，A-加正极，B加负极，B-加负极（电机状态，N极朝下）。
④A加负极，A-加负极，B加负极，B-加正极（电机状态，N极朝左）。
只要依次给相应引脚相应的电平就可以使得电机转动，转动的最小角度为90度。为了实现更加小角度的供电，本次设计中的供电顺序：A、AB、B、BA-、A-、A-B-、B-、B-A，转动的最小角度为45°。
图10、图11、图12为多机通信工作原理。
在多机通信中，主机必须要能对各个从机进行识别，在51系列单片机中可以通过SCON寄存器的SM2位来实现。当串口以方式2或方式3发送数据时，每一帧信息都是11位，第9位是数据可编程位，通过给TB8置1或置0来区别地址帧和数据帧，当该位为1时，发送地址帧；该位为0时，发送数据帧。
四、程序流程图
五、代码说明
主机的代码由主程序、握手子程序、判断按键抬起子程序、延时程序、发送数字程序、同步电机程序、校验速度程序、清零程序、测距程序、显示中断程序组成。
1号从机代码由主程序、延时程序、通信中断程序、调速程序、速度校验程序、显示程序组成。
2号从机代码由主程序、延时程序、通信中断程序、测距程序组成。
1.主函数
①主机
/**********************主函数*************************/
void main()
{zjcsh();key();lian();return 0;
}②从机1
/*************************主函数**********************************************************/
void main()
{csh();Int0Init();//声明加速的中断Int1Init();//声明减速的中断while(1){mode(key());//先按键扫描，后选择模式}
}③从机2
/*************************主函数*******************************/
void main()
{unsigned int time = 0;csh();while(1){ time = RunOnce();//传感器接收到高电平的时间distance = GetDistance(time);xianshi(distance);}
}2.子函数1
主机的延时函数。
/**********************延时函数*************************/
void delay(unsigned int t)//调节给电机供电的时间，从而调速
{while(t--);3.子函数2
主机的动态数码管显示函数。用于动态数码管显示超声波测距的结果。
}/*********************动态数码管显示*************************/
void shumaguan(unsigned char wei,num)//第几位（wei）显示
{switch(wei){case 1:P3_5=0;P3_6=0;P3_7=0;break;case 2:P3_5=0;P3_6=0;P3_7=1;break;case 3:P3_5=0;P3_6=1;P3_7=0;break;case 4:P3_5=0;P3_6=1;P3_7=1;break;case 5:P3_5=1;P3_6=0;P3_7=0;break;case 6:P3_5=1;P3_6=0;P3_7=1;break;case 7:P3_5=1;P3_6=1;P3_7=0;break;case 8:P3_5=1;P3_6=1;P3_7=1;break;}P1=shuzi[num];delay(1);
}4.子函数3
主机的测距显示函数。用于控制动态数码管显示超声波测距的结果。
/**********************测距显示*************************/
void xianshi(int d)
{int k=8,m;while(d!=0){m=(d%10);//在数码管上显示个位，从后往前显示shumaguan(k,m);k--;//数码管向前移位d=d/10;}
}5.子函数4
主机的初始化函数。定义工作方式3，定义SM2的初态。定义波特率9600。
/**********************主机初始化*************************/
void zjcsh()
{TMOD=0x20;SCON=0xd0;TH1=TL1=0xfd;PCON=0X00;;TR1=1;ES=1;EA=1;
}6.子函数5
主机与从机建立联系的函数，并且发地址用于呼叫。
/**********************建立联系——发地址*************************/
void lian(date)
{TB8=1;//发送的地址if(date==1&&2&&3&&4&&5&&6){SBUF=0xA1;//从机1 步进电机}else{SBUF=0xA2;//从机2 超声波测距}while(!TI);TI=0;
}7.子函数6
主机的中断接受及发数据函数。判断收到的从机反馈信息，判断是哪个从机发来的，并给两个从机分别发送不同的指令信息用于控制。若收到的是从机反馈的数据，则分别通过不同方式进行显示。动态数码管显示超声波测距结果，静态数码管显示步进电机的转速。
/**********************中断接收——发数据*************************/
void zd()interrupt 4
{RI=0;addr=SBUF;if(RB8==1)//判断是否为地址{if(addr==0xA1){TB8=0;//发送的是数据SBUF=date;//给从机1发数据while(!TI);TI=0;}if(addr==0xA2){TB8=0;//发送的是数据SBUF=date;//给从机2发数据while(!TI);TI=0;}}else{if(RB8==0)//判断是否为数据{dat=SBUF; if(addr==0xA1){P0=smg[dat];//显示电机速度}else{xianshi(dat);//显示测距结果} }}
}8.子函数7
主机的按键判断函数。用于生成对步进电机的控制指令。
/**********************按键判断*************************/
void key()
{if(P2_0==0) date=1;//顺时针if(P2_1==0) date=2;//逆时针if(P2_2==0) date=3;//启动if(P2_3==0) date=4;//停机if(P2_4==0) date=5;//加速if(P2_5==0) date=6;//减速if(P2_6==0) date=7;//超声波测距if(P2_7==0) date=8;
}9.子函数8
从机1的延时函数。
/***************************延时函数*******************************/
void delay(unsigned int t)//调节给电机供电的时间，从而调速
{while(t--);
}10.子函数9
从机1的按键扫描函数。用于在从机端控制步进电机。
/***************************按键扫描***************************************/
int key()
{if(P0_0==0) i=1;//顺时针if(P0_1==0) i=2;//逆时针if(P0_2==0) i=3;//启动/回到初速度if(P0_3==0) i=4;//停机return i;
} 11.子函数10
从机1的模式判断函数。用于控制步进电机。
/****************************模式判断**************************************/
void mode(int i)//由按键扫描返回值判断
{switch(i){
/****************模式1 正转****************/case 1:while(1){for(n=0;n<8;n++)//循环供电{P2=SSZ[n];//供电delay(V);//延时P1=~smg[D];//显示速度档}break;} break;
/****************模式2 反转****************/case 2:while(1){for(n=0;n<8;n++)//循环供电{P2=NSZ[n];//供电delay(V);//延时P1=~smg[D];//显示速度档}break;}break;
/****************启动/重启****************/ case 3:V=500;//启动的速度/初速度D=1;//速度1档，自动进入模式1
/****************停机****************/case 4:P2=0X00;//不给电机供电P1=~smg[0];//数码管显示0 共阳极 取反供电 break; }
}12.子函数11
从机1的中断初始化函数。
/*************************中断初始化*****************************/
void Int0Init()//加速
{IT0=1;//下降沿有效 EX0=1;//IT0中断允许 EA=1;//总开关打开
}void Int1Init()//减速
{IT1=1;EX1=1;EA=1;
}13.子函数12
从机1的调速函数。
/*************************调速函数****************************/
void Int0() interrupt 0 //加速
{if(P3_2==0)//判断加速键是否被按下{delay(2000);//消抖if(P3_2==0)//消抖后再次判断{V=V-50;//延时时间减少，所以速度增加D=D+1;//速度档加1}}
}void Int1() interrupt 2 //减速
{if(P3_3==0)//判断减速键是否被按下{delay(2000);//消抖if(P3_3==0)//消抖后再次判断{V=V+50;//延时时间增加，所以速度减少D=D-1;//速度档减1}}
}14.子函数13
从机1 的通信初始化函数。
/*************************初始化*******************************/
void csh()
{TMOD=0x20; //定时器工作方式2 REN=1;SM0=1;SM1=1;SM2=1;//主机置0 从机置1TH1=TL1=0xfd; //9600波特率SCON=0X00;TR1=1;//开定时TI=0;RI=0;ES=1;//开串口中断EA=1;//串口总开关
}15.子函数14
从机1的中断收函数。
/*************************中断收*******************************/
void zd() interrupt 4
{RI=0;if(RB8==1)//再判断接受数据=地址{if(addr==SBUF){SM2=0;P2_0=0;TB8=1;SBUF=0XA1;while(!TI);TI=0;}}else{date=SBUF;P2_1=0;mode(date);TB8=1;SBUF=D;while(!TI);TI=0;SM2=1;}
}16.子函数15
从机2的延时函数。
/******************************************延时函数***************************************/
void delay(unsigned int xms)//延时x毫秒
{unsigned int i,j;for(i=xms;i>0;i--)for(j=112;j>0;j--);
return;
}17.子函数16
从机2的数码管显示函数。
/******************************************数码管控制函数***************************************/
unsigned char shuzi[]={0x3f/*0*/,0x06/*1*/,0x5b/*2*/,0x4f/*3*/,0x66/*4*/,0x6d/*5*/,0x7d/*6*/,0x07/*7*/,0x7f/*8*/,0x6f/*9*/};//显示的数字（num）的数组void shumaguan(unsigned char wei,num)//第几位（wei）显示
{switch(wei){case 1:P0_2=0;P0_1=0;P0_0=0;break;case 2:P0_2=0;P0_1=0;P0_0=1;break;case 3:P0_2=0;P0_1=1;P0_0=0;break;case 4:P0_2=0;P0_1=1;P0_0=1;break;case 5:P0_2=1;P0_1=0;P0_0=0;break;case 6:P0_2=1;P0_1=0;P0_0=1;break;case 7:P0_2=1;P0_1=1;P0_0=0;break;case 8:P0_2=1;P0_1=1;P0_0=1;break;}P3=shuzi[num];delay(1);
}18.子函数17
从机2的定时器函数。用于产生方波。
/**********************************定时器函数 延时10us*************************************/
void Delay10us()
{TMOD |= 0x01;//16位定时器/计数器TH0 = 0xFF;//赋初值TL0 = 0xF6;//赋初值TR0 = 1;//启动while(!TF0);//溢出TF0 = 0;//清溢出
}19.子函数18
从机2的算距离函数。
/******************************************算距离函数***************************************/
float GetDistance(unsigned int time)
{float distance;distance = (float)time * 0.017;//cm 距离=高电平时间×声速/2 0.017cm/usreturn distance;//将距离返回主函数
}20.子函数19
从机2的测时间函数。
/******************************************测时间函数***************************************/
unsigned int RunOnce()
{unsigned int time;/******************发送10us高电平信号*************/Trig = 0;Trig = 1;Delay10us();Trig = 0;
/**************等待高电平信号接收*****************/while(!Echo);
/*********T0清0重新计数（高电平持续时间）*********/TH0 = 0;TL0 = 0;TR0 = 1;
/*********等待高电平信号接收结束******************/while(Echo);
/*******************关闭T0计数********************/TR0 = 0;
/**********高电平时间赋值，单位us*****************/time = TH0*256 + TL0; TH0 = 0;TL0 = 0;return time;
}21.子函数20
从机2的动态数码管显示结果函数。用于处理数据后交给数码管函数显示结果。
/**************************************动态数码管显示结果***********************************/
void xianshi(int d)
{int k=8,m;while(d!=0){m=(d%10);//在数码管上显示个位，从后往前显示shumaguan(k,m);k--;//数码管向前移位d=d/10;}
}22.子函数21
从机2的通信初始化函数。
/*************************初始化*******************************/
void csh()
{TMOD=0x20; //定时器工作方式2 REN=1;SM0=1;SM1=1;SM2=1;//主机置0 从机置1TH1=TL1=0xfd; //9600波特率SCON=0X00;TR1=1;//开定时TI=0;RI=0;ES=1;//开串口中断EA=1;//串口总开关
}23.子函数22
从机2的中断接收函数。
/*************************中断收*******************************/
void zd() interrupt 4
{RI=0;if(RB8==1)//再判断接受数据=地址{if(addr==SBUF){SM2=0;P2_0=0;TB8=1;SBUF=0XA2;while(!TI);TI=0;}}else{date=SBUF;P2_1=0;TB8=0;SBUF=distance;while(!TI);TI=0;SM2=1; }
}六、源代码
1.主机
#include <REGX51.H>
int addr;
int date,dat;
int num;
int D=1;//V在延时函数中，用于调速；D用来控制数码管显示的数字
smg[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//用于显示档速 0-f
unsigned char shuzi[]={0x3f/*0*/,0x06/*1*/,0x5b/*2*/,0x4f/*3*/,0x66/*4*/,0x6d/*5*/,0x7d/*6*/,0x07/*7*/,0x7f/*8*/,0x6f/*9*/};//显示的数字（num）的数组
/**********************延时函数*************************/
void delay(unsigned int t)//调节给电机供电的时间，从而调速
{while(t--);
}/*********************动态数码管显示*************************/
void shumaguan(unsigned char wei,num)//第几位（wei）显示
{switch(wei){case 1:P3_5=0;P3_6=0;P3_7=0;break;case 2:P3_5=0;P3_6=0;P3_7=1;break;case 3:P3_5=0;P3_6=1;P3_7=0;break;case 4:P3_5=0;P3_6=1;P3_7=1;break;case 5:P3_5=1;P3_6=0;P3_7=0;break;case 6:P3_5=1;P3_6=0;P3_7=1;break;case 7:P3_5=1;P3_6=1;P3_7=0;break;case 8:P3_5=1;P3_6=1;P3_7=1;break;}P1=shuzi[num];delay(1);
}
/**********************测距显示*************************/
void xianshi(int d)
{int k=8,m;while(d!=0){m=(d%10);//在数码管上显示个位，从后往前显示shumaguan(k,m);k--;//数码管向前移位d=d/10;}
}
/**********************主机初始化*************************/
void zjcsh()
{TMOD=0x20;SCON=0xd0;TH1=TL1=0xfd;PCON=0X00;;TR1=1;ES=1;EA=1;
}
/**********************建立联系——发地址*************************/
void lian(date)
{TB8=1;//发送的地址if(date==1&&2&&3&&4&&5&&6){SBUF=0xA1;//从机1 步进电机}else{SBUF=0xA2;//从机2 超声波测距}while(!TI);TI=0;
}
/**********************中断接收——发数据*************************/
void zd()interrupt 4
{RI=0;addr=SBUF;if(RB8==1)//判断是否为地址{if(addr==0xA1){TB8=0;//发送的是数据SBUF=date;//给从机1发数据while(!TI);TI=0;}if(addr==0xA2){TB8=0;//发送的是数据SBUF=date;//给从机2发数据while(!TI);TI=0;}}else{if(RB8==0)//判断是否为数据{dat=SBUF; if(addr==0xA1){P0=smg[dat];//显示电机速度}else{xianshi(dat);//显示测距结果} }}
}
/**********************按键判断*************************/
void key()
{if(P2_0==0) date=1;//顺时针if(P2_1==0) date=2;//逆时针if(P2_2==0) date=3;//启动if(P2_3==0) date=4;//停机if(P2_4==0) date=5;//加速if(P2_5==0) date=6;//减速if(P2_6==0) date=7;//超声波测距if(P2_7==0) date=8;
}
/**********************主函数*************************/
void main()
{zjcsh();key();lian();return 0;
}2.从机一 （步进电机）
#include <REGX51.H>
int addr=0xA1;
int date;
unsigned char SSZ[] = {0x08,0x0a,0x02,0x06,0x04,0x05,0x01,0x09};//顺时针数组
unsigned char NSZ[] = {0x09,0x01,0x05,0x04,0x06,0x02,0x0a,0x08};//逆时针数组
smg[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//用于显示档速 0-f
int V=500,D=1;//V在延时函数中，用于调速；D用来控制数码管显示的数字
int i=4;//先使电机处于停机状态
int n=0;//用于循环给电机通电
/*************************步进电机******************************************************************************/
/***************************延时函数*******************************/
void delay(unsigned int t)//调节给电机供电的时间，从而调速
{while(t--);
}
/***************************按键扫描***************************************/
int key()
{if(P0_0==0) i=1;//顺时针if(P0_1==0) i=2;//逆时针if(P0_2==0) i=3;//启动/回到初速度if(P0_3==0) i=4;//停机return i;
}
/****************************模式判断**************************************/
void mode(int i)//由按键扫描返回值判断
{switch(i){
/****************模式1 正转****************/case 1:while(1){for(n=0;n<8;n++)//循环供电{P2=SSZ[n];//供电delay(V);//延时P1=~smg[D];//显示速度档}break;} break;
/****************模式2 反转****************/case 2:while(1){for(n=0;n<8;n++)//循环供电{P2=NSZ[n];//供电delay(V);//延时P1=~smg[D];//显示速度档}break;}break;
/****************启动/重启****************/ case 3:V=500;//启动的速度/初速度D=1;//速度1档，自动进入模式1
/****************停机****************/case 4:P2=0X00;//不给电机供电P1=~smg[0];//数码管显示0 共阳极 取反供电 break; }
}
/*************************中断初始化*****************************/
void Int0Init()//加速
{IT0=1;//下降沿有效 EX0=1;//IT0中断允许 EA=1;//总开关打开
}void Int1Init()//减速
{IT1=1;EX1=1;EA=1;
}
/*************************调速函数****************************/
void Int0() interrupt 0 //加速
{if(P3_2==0)//判断加速键是否被按下{delay(2000);//消抖if(P3_2==0)//消抖后再次判断{V=V-50;//延时时间减少，所以速度增加D=D+1;//速度档加1}}
}void Int1() interrupt 2 //减速
{if(P3_3==0)//判断减速键是否被按下{delay(2000);//消抖if(P3_3==0)//消抖后再次判断{V=V+50;//延时时间增加，所以速度减少D=D-1;//速度档减1}}
}
/*************************初始化*******************************/
void csh()
{TMOD=0x20; //定时器工作方式2 REN=1;SM0=1;SM1=1;SM2=1;//主机置0 从机置1TH1=TL1=0xfd; //9600波特率SCON=0X00;TR1=1;//开定时TI=0;RI=0;ES=1;//开串口中断EA=1;//串口总开关
}
/*************************中断收*******************************/
void zd() interrupt 4
{RI=0;if(RB8==1)//再判断接受数据=地址{if(addr==SBUF){SM2=0;P2_0=0;TB8=1;SBUF=0XA1;while(!TI);TI=0;}}else{date=SBUF;P2_1=0;mode(date);TB8=1;SBUF=D;while(!TI);TI=0;SM2=1;}
}/*************************主函数**********************************************************/
void main()
{csh();Int0Init();//声明加速的中断Int1Init();//声明减速的中断while(1){mode(key());//先按键扫描，后选择模式}
}
3.从机二 （超声波测距）
#include <REGX51.H>
int addr=0xA2;
int date;
float distance;
sbit Trig = P1^0;
sbit Echo = P1^1;
/******************************************延时函数***************************************/
void delay(unsigned int xms)//延时x毫秒
{unsigned int i,j;for(i=xms;i>0;i--)for(j=112;j>0;j--);
return;
}
/******************************************数码管控制函数***************************************/
unsigned char shuzi[]={0x3f/*0*/,0x06/*1*/,0x5b/*2*/,0x4f/*3*/,0x66/*4*/,0x6d/*5*/,0x7d/*6*/,0x07/*7*/,0x7f/*8*/,0x6f/*9*/};//显示的数字（num）的数组void shumaguan(unsigned char wei,num)//第几位（wei）显示
{switch(wei){case 1:P0_2=0;P0_1=0;P0_0=0;break;case 2:P0_2=0;P0_1=0;P0_0=1;break;case 3:P0_2=0;P0_1=1;P0_0=0;break;case 4:P0_2=0;P0_1=1;P0_0=1;break;case 5:P0_2=1;P0_1=0;P0_0=0;break;case 6:P0_2=1;P0_1=0;P0_0=1;break;case 7:P0_2=1;P0_1=1;P0_0=0;break;case 8:P0_2=1;P0_1=1;P0_0=1;break;}P3=shuzi[num];delay(1);
}
/**********************************定时器函数 延时10us*************************************/
void Delay10us()
{TMOD |= 0x01;//16位定时器/计数器TH0 = 0xFF;//赋初值TL0 = 0xF6;//赋初值TR0 = 1;//启动while(!TF0);//溢出TF0 = 0;//清溢出
}
/******************************************算距离函数***************************************/
float GetDistance(unsigned int time)
{float distance;distance = (float)time * 0.017;//cm 距离=高电平时间×声速/2 0.017cm/usreturn distance;//将距离返回主函数
}
/******************************************测时间函数***************************************/
unsigned int RunOnce()
{unsigned int time;/******************发送10us高电平信号*************/Trig = 0;Trig = 1;Delay10us();Trig = 0;
/**************等待高电平信号接收*****************/while(!Echo);
/*********T0清0重新计数（高电平持续时间）*********/TH0 = 0;TL0 = 0;TR0 = 1;
/*********等待高电平信号接收结束******************/while(Echo);
/*******************关闭T0计数********************/TR0 = 0;
/**********高电平时间赋值，单位us*****************/time = TH0*256 + TL0; TH0 = 0;TL0 = 0;return time;
}
/**************************************动态数码管显示结果***********************************/
void xianshi(int d)
{int k=8,m;while(d!=0){m=(d%10);//在数码管上显示个位，从后往前显示shumaguan(k,m);k--;//数码管向前移位d=d/10;}
}
/*************************初始化*******************************/
void csh()
{TMOD=0x20; //定时器工作方式2 REN=1;SM0=1;SM1=1;SM2=1;//主机置0 从机置1TH1=TL1=0xfd; //9600波特率SCON=0X00;TR1=1;//开定时TI=0;RI=0;ES=1;//开串口中断EA=1;//串口总开关
}
/*************************中断收*******************************/
void zd() interrupt 4
{RI=0;if(RB8==1)//再判断接受数据=地址{if(addr==SBUF){SM2=0;P2_0=0;TB8=1;SBUF=0XA2;while(!TI);TI=0;}}else{date=SBUF;P2_1=0;TB8=0;SBUF=distance;while(!TI);TI=0;SM2=1; }
}
/*************************主函数*******************************/
void main()
{unsigned int time = 0;csh();while(1){ time = RunOnce();//传感器接收到高电平的时间distance = GetDistance(time);xianshi(distance);}
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[Proteus仿真]51单片机过零检测触发控制光耦+可控硅调光电路 Proteus仿真截图 可以进行仿真,但是没有预期的效果. 电路搭建注意事项 整流桥输出负极端一定要接地,不然运行仿真会报错. 程 ...
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这里写自定义目录标题 KEIL自己先调试通了然后再说下面的事 51单片机stc15w204s串口通信直接上文件 KEIL自己先调试通了然后再说下面的自己看看就可 KEIL自己先调试通了然后再说下面的事 ...
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//51单片机:流水灯&蜂鸣器控制 //bglei@nuaa.edu.cn 2022/8/28<流水灯&蜂鸣器控制> #include<reg52.h> #in ...
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