51单片机实现485通信的应用（附代码）

原创已于 2023-06-29 15:38:02 修改 · 1w 阅读

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#51单片机 #嵌入式硬件 #单片机

于 2023-06-29 15:31:43 首次发布

本文介绍了使用STC89C516RD单片机和TTL转485模块进行RS485通信的步骤，包括串口配置、波特率设置和中断函数的应用。通过设置SM2位实现多机通讯协议，允许主机和从机之间的数据交换，且提供了主从机的代码模板。

在学习单片机的过程中，我在网络上参考了不少同学的毕业设计。其中最令我觉得有意思的就是智能家居系统，特别是我看着那些小巧的温湿度传感器和角度传感器，我就在想，如果真的应用到实际的场景中，那些传感器的线还能用杜邦线吗？起码I2C的传感器肯定是不能用了。那他们怎么扩大传输距离呢？结合在网上零零碎碎的看到什么工业控制用485，我就想着试一试，最后结果还行。哥们找遍优快云都没找到几个免费的有用信息，实验成功后想想还是放上来给大家参考下。所以就引来了本文的主角——485通信。

RS485是电气层面上的规则，真要看起来理论一大堆。一堆人说485协议，又有一些人说485就不是协议而是标准，爱咋咋地吧，本文不谈理论，就告诉大家如何去用。

前期准备

单片机使用的是STC89C516RD+，引脚与89C52一样，就是程序存储较大。资料来源于STC。

在淘宝上购买了TTL转485模块，以下是接线示意图。有了这个模块，我们就可以按照配置串口的方式来实现485通讯。有基础的可以直接偷掉电路图画到自己板子上哈哈

485通讯在应用上使用的是双绞线，既可以去淘宝上购买485专用线，也可以在实验阶段使用网线验证。网线中包含着四对双绞线，对个人而言容易获得。在实验无干扰的情况下地线可以不接。这次我使用了60M的网线，实验结果非常OK。

串口配置

首先，要配置串口控制寄存器SCON和电源控制寄存器PCON。

SM0、SM1： 根据手册上的说明，如果我们想要实现波特率可变的通信，就要使用方式1和方式3。其不同点在于，如果发送端要8位UART只发送8位数据，而9位UART会发送8位数据和上图SCON中的TB8。在方式2和方式3中规定发送端如果令TB8 = 1，串口通讯后，接受端的RB8就会变成1。这个功能对于多机通信发送的数据类型有很大帮助，具体会在文章后面详细介绍。

为方便多机通讯，我们选择方式3。接下来介绍SCON中的其它位。

REN：REN = 1，允许接受数据。REN = 0，禁止接受数据。

TI：发送完成后TI由硬件置1，若不及时用软件置0，则程序会跳到中断函数。

RI：接受完成后RI由硬件置1，执行一次中断函数，若在中断函数不用置0则会一直循环中断函数。

SM2：最关键的就是SM2位，芯片手册中规定：在方式2和方式3中。若SM2 = 1 && REN = 1时，还需要接收到的RB8 == 1才能使得硬件置RI为1，进入中断函数。简单来说SM2 = 1时，只有RB8 = 1进入中断。SM2 = 0时，RB8 无论为0或1 都能进入中断。

综上，初始化主机端SCON = 1101 0000 = 0xD0 ，初始化副机端SCON = 1111 0000 = 0xF0 。

PCON的配置在应用中只需要配置SMOD和SMOD0，其它位是跟电源低功耗相关的，暂切不用。SMOD的功能是让波特率加倍，在此次实验中用不到。SMOD0会影响SM0选择工作方式的功能，取0即可。所以PCON = 0000 0000 = 0x00 。

其次，要设置通讯的波特率。在本芯片中，要配置的是定时器1的工作方式。

本套系统用的是11.0592MHz的晶振，根据波特率计算公式，串口通信在9600波特率的设置为TH1 = 0xFD。根据芯片手册“TL1作为八位定时器产生溢出，溢出时会产生中断，并且将TH1的值重新装入TL1中，TH1内容由软件预置，重装时TH1内容不变。”，在定时器工作模式寄存器TMOD中配置定时器1的工作模式为八位自动重载。由于我们只是利用定时器1作为波特率发生器，所以不在需要给定时器1配置中断函数。其它位取0即可，即TMOD = 0010 0000 = 0x20 。

最后，根据单片机的中断结构示意图即可写出串口初始化函数。

//主机配置函数
void UART_Init(unsigned char baud)
{
    TMOD |= 0x20;   //定时器1配置为8位重载，不影响其他口配置所以用“|” 
    SCON |= 0xD0;   //主机串口配置
    PCON = 0x00;    //电源配置
    TH1 = baud;
    TH0 = baud;
    ES = 1;         //打开串口中断
    EA = 1;         //打开总中断
    TR1 = 1;        //定时器开始
}

//从机配置函数
void UART_Init(unsigned char baud)
{
    TMOD |= 0x20;   //定时器1配置为8位重载，不影响其他口配置所以用“|” 
    SCON |= 0xF0;   //从机串口配置，使SCON中的SM2为1
    PCON = 0x00;    //电源配置
    TH1 = baud;
    TH0 = baud;
    ES = 1;         //打开串口中断
    EA = 1;         //打开总中断
    TR1 = 1;        //定时器开始
}

发送函数

上方串口初始化代码分为主机和从机。可以看出主机的SCON |= 0xD0而从机的SCON |= 0xF0。也就是主机的SM2 = 0，从机的SM2 = 1。根据前文蓝色字体所述，从机这样配置后，只有主机发送TB8 = 1的数据，从机才会进入中断函数。而从机发送任何数据，主机都会进入中断函数。

这样就可以简单实现一种多机通讯的协议，假如现在有三个单片机ABC，单片机A发送“单片机B的地址ADDRESS+TB8=1”，单片机B收到地址后在中断函数将SM2取反，并且发送应答。单片机A再发送“八位数据DATA+TB8=0”，此时由于单片机B的SM2为0所以能够直接进入到中断接受数据。而单片机C接收不到DATA这个数据。

发送地址函数和发送数据函数如下：

//发送地址函数
void Send_Address(unsigned char temp)
{
    ES = 0;       //关闭串口中断开关
    TB8 = 1;
    SBUF = temp;  //temp装入SBUF寄存器就会发送，此时发送完成后TI会硬件置1
    while(!TI);   //发送完成
    TI = 0;       //TI硬件置1后立马软件置0，避免进入中断函数
    ES = 1;       //打开串口中断开关
}

//发送数据函数
void Send_Data(unsigned char temp)
{
    ES = 0;
    TB8 = 0;
    SBUF = temp;
    while(!TI);
    TI = 0;
    ES = 1;
}

有了这些，我们就能够实现485多机通讯啦~

代码模板

以下是主从main函数的模板，可以按照个人需求修改。

//主机main函数

#define SLAVE1_ADDRESS 0XC1    //从机1的地址
#define SLAVE2_ADDRESS 0XC2    //从机2的地址

unsigned char flag;

typedef union
{
    float dat;
    unsigned char tmp_buf[4];
}Data;

Data resA;
Data resB;

void main()
{
    UART_Init(0xFD);     
    LCD_Init();
    while (1)
    {
        flag = 0;
        Send_Address(SLAVE1_ADDRESS);    //发送从机1地址
        LCD_ShowSignedNum(1,1,resA.dat*10,4);//在LCD1602上显示从机1读取的数据的10倍
        flag = 1;
        Send_Address(SLAVE2_ADDRESS);    //发送从机2地址
        LCD_ShowSignedNum(2,1,resB.dat*10,4);//在LCD1602上显示从机2读取的数据的10倍        
    }
        
}

void UART_Routine() interrupt 4          //中断函数
{
    static unsigned char i = 0; 
    RI = 0;
    i %= 4;
    if(flag==0)resA.tmp_buf[i] = SBUF;
    if(flag==1)resB.tmp_buf[i] = SBUF;
    i++;    
}

//从机的main函数
#define SLAVE1_ADDRESS 0XC1
#define SLAVE2_ADDRESS 0XC2

typedef union
{
    float dat;
    unsigned char tmp_buf[4];
}Data;

Data Sen;

float Roll=20.23;//角度

void main()
{
    UART_Init(0xFD);
    while(1)
    {
        Sen.dat = Roll;
    }       
}

void UART_Routine() interrupt 4
{
    RI = 0;
    if(SBUF == SLAVE1_ADDRESS)        //如果收到主机传唤
    {        
        Send_Data(Sen.tmp_buf[0]);
        Send_Data(Sen.tmp_buf[1]);
        Send_Data(Sen.tmp_buf[2]);
        Send_Data(Sen.tmp_buf[3]);
    }              
}

文末提一句，main中的代码使用了一个union类型的定义，这样就能将32位的float数据转变成4个8位数据通过串口发送了。因为串口一次只能发送八位数据，从别人那里学到的嘿嘿

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