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单片机单片机课程设计-双机串行通信单片机课程设计双机串行通信在当今的电子信息领域，单片机的应用无处不在。
而双机串行通信作为单片机系统中的一个重要环节，为实现设备之间的数据交换和协同工作提供了关键的技术支持。
一、双机串行通信的基本原理双机串行通信是指两个单片机之间通过串行接口进行数据传输的过程。
串行通信相较于并行通信，具有线路简单、成本低、抗干扰能力强等优点。
在串行通信中，数据是一位一位地按顺序传输的。
常见的串行通信协议有 UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和 I2C（内部集成电路）等。
在本次课程设计中，我们主要采用 UART 协议来实现双机串行通信。
UART 协议包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。
起始位用于标识数据传输的开始，通常为逻辑 0；数据位可以是 5 位、6 位、7 位或 8 位，具体取决于通信双方的约定；奇偶校验位用于检验数据传输的正确性，可选择奇校验、偶校验或无校验；停止位用于标识数据传输的结束，通常为逻辑 1。
二、硬件设计为了实现双机串行通信，我们需要搭建相应的硬件电路。
首先，每个单片机都需要有一个串行通信接口，通常可以使用单片机自带的UART 模块。
在硬件连接方面，我们将两个单片机的发送端（TXD）和接收端（RXD）交叉连接。
即单片机 A 的 TXD 连接到单片机 B 的 RXD，单片机 B 的 TXD 连接到单片机 A 的 RXD。
同时，还需要共地以保证信号的参考电平一致。
此外，为了提高通信的稳定性和可靠性，我们可以在通信线路上添加一些滤波电容和上拉电阻。
三、软件设计软件设计是实现双机串行通信的核心部分。
在本次课程设计中，我们使用 C 语言来编写单片机的程序。
对于发送方单片机，首先需要对 UART 模块进行初始化，设置波特率、数据位、奇偶校验位和停止位等参数。
然后，将要发送的数据放入发送缓冲区，并通过 UART 发送函数将数据一位一位地发送出去。
对于接收方单片机，同样需要对 UART 模块进行初始化。
（二二 〇 一 一 年 六 月专题设计实验报告题 目：串行数据检测电路 学生姓名： 专 业： 班 级： 指导教师：一、 设计任务用D 触发器和与非门设计一个串行数据检测电路，要求：连续输入3个或3个以上的1时输出为1，其他输入情况下为0.二、 设计方案及论证方案一：用D 触发器实现①首先进行逻辑抽象，画出状态转化图。
取输入数据为输入变量，用X 表示；取检测结果为输出变量，用Y 表示。
设电路在没有输入1以前的状态为S0，输入一个1以后的状态为S1,连续输入两个1以后的状态为S2，连续输入3个或3个以上1以后的状态为S3。
得状态转换图如图1。
当电路处于S2状态时已经连续输入了两个1。
如果在电路转换到S2状态的同时输入也改换为下一位输入数据，那么只要下一个输入为1，就表明连续输入3个1，因而无需再设置一个电路状态。
于是可得化解后的状态转换图，如图2。
（因有三个状态，所以使S0为00，S1为01，S2为10）图2②由状态转换图得状态转换表表1③卡诺图化解表2Q1*=XQ1 * XQ0Q0*=XQ1’Q0’Y=XQ1④状态、驱动、输出方程Q1*=XQ1+Q0XQ0=XQ1’Q0’由D触发器状态方程Q*=D得驱动方程D1=XQ1+XQ0=X(Q1+Q0)=X(Q1’Q0’)’ D0=XQ1’Q0’输出方程Y=XQ1⑤逻辑电路图图3⑥利用MAX+plusⅡ仿真1）保存图42）校验图4图5 3）设置路径图64）仿真波形图7方案二：用JK触发器实现（状态转换图与状态转换表如方案一中所示）逻辑电路图图8三、设计所需仪器设备及元器件清单四、测试用表格及测试结果5.1 仿真测试结果1．仿真电路图①用D触发器实现逻辑功能，如图3②用JK触发器实现逻辑功能，如图82．仿真内容及步骤①逻辑校验②设置路径③仿真波形3．模拟真值表如表14．仿真波形图用D触发器实现逻辑功能，如图75．测试结果分析说明所设计的D触发器和JK触发器均能实现相应的逻辑功能。
上海电力大学《FPGA应用开发》实验报告实验题目：串行数据序列检测器专业：电子科学与技术班级2017142 学号20171719 姓名李国福时间2019.12.16一、实验目的(1)掌握根据设计要求编写源代码。
(2)掌握根据仿真要求编写测试代码。
(3)掌握在Quartus II中调用ModelSim进行仿真。
二、实验任务及要求1.设计要求检测输入的串行数据序列，当检测到输入序列为LED 灯一直熄灭。
完成源代码和测试代码编写，并进行软件仿真和2.设计提示(1)引脚分布图或者基本框图如图 4-70 所示。
图 4-70 串行数据序列检测器引脚分布图(2)输入/输出引脚列表如表 4-15 如所示。
表 4-15 串行数据序列检测器输入/输出引脚列表输入信号序号信号名称位宽端口类型备注1 clk 1 I 系统时钟2 rst 1 I 复位信号3 load 1 I 加载并行数据信号4 in 4 I 并行输入的 4 位序列输出信号1 led 1 O 检测到序列为1011(3)输入/输出的关系Input:clk，rst，load，inOutput:ledIn(3:0)为一个并行输入的 4 位序列，当 load 信号有效时，并行输入被存入移位寄存器 shift_register，接着产生串行序列输出serial_out, 检测到序列 1011 时 led 点亮。
三、实验内容及步骤输入序列 1011 测试能否正确检测，同时验证输入控制键 load 是否工作。
附：仿真波形图与说明如图 4-71 所示。
四、实验总结由于采用并行数据输入，若 load 信号采用按键，加载数据时为避免加入多个输入的并行数据，可以将系统时钟 clk 进行分频得到一个合适的时钟 q（例如周期为 0.1s）。
串行通信系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解串行通信系统的基本原理，掌握其与并行通信的区别；2. 学会使用相关编程语言实现串行通信，了解串行通信接口和协议；3. 掌握串行通信系统的数据传输速率、误码率等性能指标的计算方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，能够独立设计简单的串行通信系统；2. 提高学生的编程实践能力，熟练使用相关开发工具进行串行通信程序设计；3. 培养学生的团队协作和沟通能力，能够就串行通信系统设计方案进行讨论和改进。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对通信技术发展的关注，激发学习兴趣，提高学习积极性；2. 培养学生的创新意识，鼓励学生尝试不同的设计方案，勇于克服困难；3. 增强学生的环保意识，认识到通信技术在环境保护中的重要作用。
课程性质：本课程为电子信息类学科的专业课程，旨在让学生掌握串行通信系统的基本原理和实际应用。
学生特点：学生已具备一定的电子技术和编程基础，对通信技术有一定的了解，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点和课程性质，采用理论教学与实践教学相结合的方式，注重培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 串行通信系统基本原理：介绍串行通信与并行通信的区别，分析串行通信的优缺点，探讨串行通信在现实生活中的应用。
- 教材章节：第一章 串行通信概述- 内容：串行通信原理、串行通信接口、串行通信协议。
2. 串行通信编程实践：讲解使用C语言、Python等编程语言实现串行通信的方法，分析串行通信接口的编程接口和函数库。
- 教材章节：第二章 串行通信编程- 内容：编程环境搭建、串行通信接口编程、数据发送与接收、常见问题及解决方法。
3. 串行通信系统性能分析：介绍串行通信系统的数据传输速率、误码率等性能指标，分析影响性能的因素。
- 教材章节：第三章 串行通信性能分析- 内容：数据传输速率、误码率、性能优化方法。
串行数据检测器的设计数据通信中，传送的常常是一系列的二进制码。
并且其格式往往都包括：同步头、用户地址码和用户信息码。
在数据通信的接收端，同步之后，需要检测用户地址码；再接收用户信息码；最后对用户信息码进行处理。
所以，串行数据检测器常常用于数据通信的接收端。
其主要任务是：检测用户地址码，及接收用户信息码。
本次设计采用自顶向下的系统设计方法。
首先，分析设计要求，划分设计模块；其次，在顶层进行模块的连接；然后，分别进入各模块的下一层作细节设计。
因此，本次设计的原理框图可以由图2表示。
图2 串行数据检测器的原理框图一、题目假设本系统的输入信号有一个8位的用户地址码，及8位的用户信息码；只有检测到与预置数相同的用户地址码之后，才能接收接下来的用户信息码；并且要求将用户信息码送给七段译码器去译码显示。
二、目的通过本次设计，熟悉软件平台、图形和文本输入、编译、仿真和下载；掌握自顶向下的系统设计方法。
三、要求在软件工具平台上，进行系统的创建；并且在更低层次进行VHDL语言的各模块编程输入、编译仿真和下载验证。
四、步骤（一）设计分析和模块划分根据题目可知，本次设计可以划分为：用户地址码检测模块、用户信息码获取模块和LED七段译码模块等3个设计模块。
用户地址码检测模块的输入有：串行输入DIN、同步信号clk、用户地址码预置端D[7..0]、以及复位信号CLR；输出只有检测结果C。
用户信息码获取模块的输入有：串行输入DIN、同步信号clk、用户地址码检测模块的检测结果C；输出则是8位用户信息码并行输出，分别是高4位A[3..0]和低4位B[3..0]。
七段译码模块可以使用Task 1中，[程序10-2]的七段LED显示译码器LEDSP。
用两个LEDSP模块分别对高低4位A[3..0]和B[3..0]进行译码。
图3 串行数据检测器的框图级顶层设计（二）顶层设计在设计模块划分完成之后，最重要的是确定各个模块之间的连接关系，包括逻辑关系、时序关系和信息交流等。
课程报告基于VHDL的序列检测器设计课程名称 EDA技术实用教程姓名卢泽文李嘉阳吴炽扬学号200730530318200730530311200730530326专业电气工程及其自动化3班指导老师: 陈楚老师日期: 2010/12随着计算机的飞速发展，以计算机辅助设计为基础的电子设计自动化(EDA)技术已成为电子学领域的重要学科。
EDA工具使电子电路和电子系统的设计产生了革命性的变化。
序列检测器也称为串行数据检测器，它在数据通讯，雷达和遥测等领域中用于检测同步识别标志，是一种用来检测一组或多组序列信号的电路。
本文输入的序列信号由自行设计的计数器和数据选择器组成的序列信号发生器提供。
1．原理说明：序列检测器可用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器中预先设置的码相同，则输出1，否则输出0。
由于这种检测的关键在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前一次的正确码及正确序列，知道在连续的检测中所收到的每一位码都与预置数的对应码相同。
在检测过程中，任何一位不相等都将回到初始状态重新开始检测。
2．实验程序设计及程序分析和主要模块的代码：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity schk isport(din,clk,clr:in std_logic;ab:out std_logic_vector(3 downto 0));end schk;architecture behav of schk issignal d:std_logic_vector(7 downto 0);signal q:integer range 0 to 8;type fsm_st is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8); --数据类型定义，状态符号化signal current_state,next_state:fsm_st;begind<="11100101" ; --8位待检预置数 reg:process(clr,clk) --主控时序进程beginif clr='1' then current_state<=s0;elsif clk='1' and clk'event thencurrent_state<=next_state;end if;end process;com:process(current_state,din) --主控组合进程 begincase current_state iswhen s0=>q<=0;if din='0' then next_state<=s0;else next_state<=s1;end if;when s1=>q<=1;if din='0' then next_state<=s0;else next_state<=s2;end if;when s2=>q<=2;if din='0' then next_state<=s0;else next_state<=s3;end if;when s3=>q<=3;if din='1' then next_state<=s0;else next_state<=s4;end if;when s4=>q<=4;if din='1' then next_state<=s0;else next_state<=s5;end if;when s5=>q<=5;if din='0' then next_state<=s0;else next_state<=s6;end if;when s6=>q<=6;if din='1' then next_state<=s0;else next_state<=s7;end if;when s7=>q<=7;if din='0' then next_state<=s0;else next_state<=s8;end if;when s8=>q<=8;next_state<=s0;end case;end process;process(q) --检测结果判断输出beginif q=8 then ab<="1010"; --序列数检测正确，输出"A" else ab<="1011"; --序列数检测错误，输出"B" end if;end process;end behav;3．原理图（顶层电路结构）：clr为复位端，din为置数端，ab为输出端。
课程设计序列检测器的设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解序列检测器的基本概念、原理和应用；2. 掌握序列检测器的组成部分，包括触发器、计数器等；3. 学会分析序列检测器的逻辑功能，并能正确绘制其逻辑图；4. 了解序列检测器在数字电路中的应用，如通信、计算机等领域。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识设计简单序列检测器的能力；2. 提高学生动手实践能力，学会使用相关仪器、设备进行序列检测器的搭建和调试；3. 培养学生团队协作能力，学会与他人共同分析问题、解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路的兴趣，激发他们探索科学技术的热情；2. 培养学生严谨、认真的学习态度，养成良好地分析和解决问题的习惯；3. 增强学生的创新意识，鼓励他们勇于尝试新方法，培养创新精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够准确描述序列检测器的原理和组成部分；2. 学生能够独立绘制并解释序列检测器的逻辑图；3. 学生能够设计并搭建一个简单的序列检测器电路；4. 学生能够运用所学知识分析并解决实际数字电路问题；5. 学生在团队协作中，能够积极参与、沟通、分享，共同完成任务。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，结合教材第二章“数字电路基础”相关内容，组织以下教学大纲：1. 序列检测器原理及分类- 序列检测器的基本概念- 序列检测器的工作原理- 序列检测器的分类及应用2. 序列检测器的组成部分- 触发器的类型与功能- 计数器的作用与分类- 逻辑门电路的基本原理3. 序列检测器逻辑设计与分析- 逻辑图的绘制方法- 序列检测器逻辑设计步骤- 常见序列检测器逻辑分析实例4. 序列检测器应用案例- 通信系统中序列检测器的应用- 计算机领域中的序列检测器- 其他数字电路中的实际应用案例5. 实践操作：序列检测器设计与搭建- 设计一个简单的序列检测器电路- 使用仪器、设备进行电路搭建和调试- 分析实验结果，优化设计方案教学内容安排和进度如下：第1周：序列检测器原理及分类第2周：序列检测器的组成部分第3周：序列检测器逻辑设计与分析第4周：序列检测器应用案例及实践操作三、教学方法针对本章节内容，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：教师以教材为依据，系统讲解序列检测器的基本概念、原理、分类及应用。
摘要分析了时序逻辑电路设计中的状态化简问题,指出了状态化简不会改变电路的逻辑功能,不可能使电路产生错误输出。
讨论了串行数据检测器的米里型电路设计和摩尔型电路设计,提出了一种在输入数据稳定的区段进行检测、确定电路状态,在输入数据改换为下一位时输出状态信息,确保系统正常工作的米里型电路设计方法,这种方法对米里型电路的设计有通用性。
时序逻辑也叫时态逻辑（temporal logic），是计算机科学里一个很专业很重要的领域。
时序逻辑被用来描述为表现和推理关于时间限定的命题的规则和符号化的任何系统，主要用于形式验证。
20世纪60年代Arthur Prior提出介入的基于模态逻辑的特殊的时间逻辑系统，这一理论后来被艾米尔伯努利等逻辑学家进一步发展。
关键词：串行数据检测电路；逻辑电路；调试目录1.绪论 (1)2.设计方案 (2)3.电路的原理及其设计 (3)4.安装与调试 (11)5.结论 (13)参考文献 (14)1.绪论本次试验所需要的选择器有着很重要的应用意义。
在当今社会各个领域都发挥着重要的作用，因为它能在触发后产生相应的反应，可以应用在报警器、抢答器等电子产品中，它为人们本次课设所设计的数据选择器在现实生活中带来许多方便之处。
接收到本课设时想到的相关内容非常之多：首先是想到了是要有连续的序列脉冲信号输入；其次是要进行以触发器为基础的同步时序电路设计或是以中大规模集成电路为基础的时序电路的设计；最后还应检测一下电路能否自启动。
若以X为输入信号出现，Y为输出信号出现时：以触发器为基础的同步时序电路设计，还要在原始状态图上补充X不是1111码的各种输入的对应状态及其转换关系，建立完整的原始状态图，然后进行状态化简，求触发器的级数、类型以及驱动方程，最后画出逻辑电路；以中大规模集成电路为基础的时序电路设计，则需要将X序列的串行码按连续4位为1组转换成并行码，这样就可以用组合电路检测并行码是否正好是1111。
串行数据检测器一、实验目的1.掌握利用有限状态机实现一般时序逻辑分析的方法；2.掌握用verilog编写可综合的有限状态机的标准模板；3.掌握用verilog编写状态机模块的测试文件的一般方法。
二、实验要求1.设计一个串行数据检测器。
要求：连续4个或4个以上为1时输出为1，其他输入情况为0 。
编写测试模块对设计的模块进行各层次的仿真，并观察波形，编写实验报告。
2.实验设备（环境）及要求实验设备：PC机一台环境要求：安装Modelsim仿真软件以及Synplify Pro综合工具三、实验内容与步骤1.分析序列检测器示意图2.序列检测器源代码serial_detected.v如下/** @file serial_detected.v* @Synopsis 这是一个利用有限状态机实现的串行数据检测器，*连续4个或4个以上为1时输出为1，其他输入情况为0 。
*/module serial_detected(din,clk,reset,out);input din; //串行数据输入input clk; //时钟输入input reset; //异步复位信号输入output out; //结果输出reg out;reg [3:0] state,nextstate；//状态编码parameter Idle = 3'b000,First_bit = 3'b001,Second_bit = 3'b010,Third_bit = 3'b011,Fourth_bit = 3'b100;//更新当前状态always @(posedge clk or negedge reset) beginif(!reset)state <= Idle;elsestate <= nextstate;end//--产生下一状态组合逻always @(state or din) begincase(state)Idle:if(din)nextstate = First_bit;elsenextstate = Idle;First_bit:if(din)nextstate = Second_bit;elsenextstate = Idle; Second_bit:if(din)nextstate = Third_bit;elsenextstate = Idle;Third_bit:if(din)nextstate = Fourth_bit;elsenextstate = Idle; Fourth_bit:if(din)nextstate = Fourth_bit;elsenextstate = Idle;default:nextstate = 3'bxxx;endcaseendalways @(state or reset or din)beginif(!reset)out <= 0;elseif(state == Fourth_bit)out <= 1;elseout <= 0;endendmodule3.编写测试模块test_serial_detected.v如下: /** @File test_serial_detected.v* @Synopsis 这是串口序列检测器的测试文件`timescale 1ns/1nsmodule test_serial_detected;reg din;reg clk,reset;wire out;//--------初始化信号和变量------initialbegin din = 0;reset = 1; //给复位信号变量赋初值clk = 0; //给时钟变量赋初值#22 reset = 0; //使复位信号有效#133 reset = 1; //经过一个多周期以后是复位信号无效end//--------产生信号和控制always #50 clk = ~clk; //产生周期性时钟always @(posedge clk) //在每次时钟正跳变沿时刻产生不同的dinbegin#50 din <= {$random}%2; //din的值是随机产生的#(3*50+12);//din的值维持一段时间endinitial//暂停仿真以便观察仿真波形begin#100000 $stop;end//----------------调用被测试模块--------serial_detectedtsd(.clk(clk),.reset(reset),.out(out),.din(din)); endmodule4.利用Modelsim编译纠错和仿真5.利用Synplify Pro进行综合6.利用Quartus2进行布局布线四、实验结果与数据处理1.Modelsim仿真波形如下，自上向下信号依次为reset、clk、din、out。
