基于单片机的多级通信系统设计与实现

单片机多级通信系统中的数据压缩与解压缩算法研究

单片机多级通信系统是一种将多个单片机相互连接起来进行数据传输和通信的系统。在这个系统中，数据的传输效率是非常重要的。数据压缩与解压缩算法可以有效地减小数据的大小，提高数据传输的效率。本文将研究在单片机多级通信系统中的数据压缩与解压缩算法。

1. 数据压缩算法的研究

数据压缩算法是将原始数据在保持重要信息的前提下，通过某种方式减少数据的存储空间。在单片机多级通信系统中，数据压缩可以减小数据的传输量，降低通信系统的负载，提高数据传输的效率。

1.1. Huffman编码

Huffman编码是一种常用的数据压缩算法，其基本思想是将出现频率较高的字符用较短的编码表示，出现频率较低的字符用较长的编码表示。在单片机多级通信系统中，可以通过统计原始数据中不同字符的出现频率，然后根据频率构建Huffman树，进而生成对应的Huffman编码。在数据传输过程中，发送方将原始数据编码为对应的Huffman编码，接收方根据Huffman编码解码还原出原始数据。

1.2. Lempel-Ziv-Welch(LZW)编码

LZW编码是一种无损数据压缩算法，其基本思想是通过建立字典表来动态地对数据进行编码。在单片机多级通信系统中，可以使用LZW编码对原始数据进行压缩。发送方首先建立一个初始字典表，包含所有的可能字符。然后，发送方将原始数据从左到右逐个字符进行匹配，并将匹配的字符串在字典表中查找。如果匹配成功，则继续向右匹配，直到无法匹配为止。发送方将匹配成功的字符串对应的编码发送给接收方。接收方根据接收到的编码和字典表，可以还原出原始数据。 2. 数据解压缩算法的研究

数据解压缩算法是将压缩后的数据恢复到原始数据的过程。在单片机多级通信系统中，解压缩算法可以对接收到的压缩数据进行解码，还原出原始数据。

2.1. Huffman解码

Huffman解码是对Huffman编码进行解码的过程。在单片机多级通信系统中，接收方根据发送方传输的Huffman编码和Huffman树，可以解码出原始数据。接收方根据接收到的Huffman编码从根节点开始一位一位地向下遍历Huffman树，直到叶子节点找到对应的字符。然后，接收方继续解码下一个编码，直到还原出所有的原始数据。

1 摘要

本文详细介绍了基于RS-485总线的单片机与多台单片机间的串行通信原理、实现方法和相应的通信硬件、软件设计。该设计是由单片机与单片机组成的主从控制系统，其中单片机做为上位机对下位单片机是实现控制和监视功能。它包括通信和控制两个功能模块。单片机作为下位机在整个系统中属于从属地位，主要用来接收上位机的命令。由于此通信的单片接口是RS232的9针接口，且下位机数目有限（32台）。所以本设计采用了RS485总线以及RS232转RS485的协议芯片以满足长距离多机通信，本文讨论了总线接口转换、主从式通信协议设计方法，给出了采用中断式处理的通信过程流程图，并叙述了设计过程中必备的绘图软件Protel DXP的应用，以及编辑源代码软件keil uVision2的应用，实现了单片机对多个单片机组成采集终端的通信与管理。

关键词： 单片机 单片机 RS-485 通信

II

Abstract

The communication 、realized method and corresponding design of hardware and

software between 单片 and multiple MCUs based on RS-485 is described in detai in

the article. This design instroduces a pincipal and subordinate control system which is

composed of 单片 and single chip. Divided from its function, it includes two parts:

communication and control, in which 单片 is used as master, and MCUs is used as

ＳＣＩ－ＴＥＣＨ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ　２００７年第ｌ７卷第ｌ９期　

文章编号：１００５－６０３３（２００７）１９－－－０２２０－０２　收稿日期：２００７＿０４＿ｏ３　

基于ＡＲＭ的通信多路数据控制系统的设计－５实现　

林夏菲，刘佳　

（国防科学技术大学电子科学与工程学院，湖南长沙，４１００７３）　

摘要：提出了一种基于３２位ＡＲＭ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　ＲＩＳＣ　Ｍａｃｈｉｎｅｓ）单片机在应急通信联络　

中不同频率、不同模式无线通信设备间多路数据交换的控制系统的设计方案。　

关键词：ＡＲＭ；软件无线电；无线通信；多路数据控制系统　

中图分类号：ＴＮ１９１　文献标识码：Ａ　

随着现代社会发展节奏的不断加快，各种突发公共事件也呈现出数　

量不断增多、事态越发复杂的趋势，政府及军队抢险救灾和应急救援中的　

组织指挥工作对通信手段的要求越来越高，特别是运动通信的“动中通”的　

水平有了更高的标准。现有的以短波通信、超短波通信和卫星通信为主的　

车载通信指挥体系中，存在着两大因素限制着“动中通”水平的提高：一是　

网络运行方式单一，各通信子网互通能力较低，通信联络受限的问题在一　定程度Ｅ存在；二是语音通信占主导地位，数据传输功能来开发利用。　

有鉴于此，自１９９２年Ｊｅｏ　Ｍｉｔｏｌａ首次明确提出软件无线电的概念来　

解决这些问题，利用软件无线电技术的可编程性来实现多种频段、各种　

格式信号的“互联”和“互通”。但是为了能有效地控制管理这些数据进一　

步做到“互操作　，设计一种多路数据控制系统来处理转发各种类型的数　

据显得尤为必要。使用这种数据控制系统的通信方案不仅可以充分开发　

利用通信电台的数据传输功能，而且能立足现有的微波、短波、超短波、　

卫星通信、蜂窝移动等无线通信传输通道，实现对单路或多路数据信息　

的有效传输和控制，很大程度上提高了应急综合通信的效率。　

１系统的功能简介　

多路数据控制系统主要应用于抢险救灾和应急救援中的通信指挥，　

基于单片机的可视对讲门禁系统通信设计

设计了一种楼宇无线可视对讲电路，该电路以单片机为控制器核心，再连接外围电路，通过无线数字传输电路来传输视频信号，可以达到 50～200 m的无线传输距离。该设计优点是在单张拍摄的基础上，获得图像的连续显示，它真正意义上实现了图像信号的无线数字传输。

目录

1 整体设计方案

2 硬件电路设计

2.1 主控制器的电路设计

2.1.1 键盘扫描电路

2.1.2 LED显示电路

2.1.3 视频获取及数传电路

2.2 分控制器的电路设计

3 软件设计

4 系统仿真

5 结语

6参考文献

1 整体设计方案

系统结构主要由3部分组成：上位机系统、下位机系统和通信系统。这三部分共同完成了主控制器与分控制器的信息交换，达到楼宇监控的目的。主控制器和分控制器通过无线数字传输模块SRWF进行数据和命令的传输。该通信模型属于一对多的通信模式，其整体方框图如图1所示。

主控制器的主控芯片为AT89C51，通过键盘获得访问的房间号码，确认后，单片机会控制打开视频采集芯片和缓冲芯片进行工作，并在设定的通信波特率的情况下，通过串口通信，由单片机把数据送给数字传输电路，数字传输电路再通过无线信道把数据发送出去。从控制器的主控芯片也使用AT89C51，通过数字传输电路接收主控器的控制信息和数据信息，对接收到的数据进行分类，若是主机发送过来的通信地址信号，从控制器会读取振铃音存储电路里的数据，从而发出振铃音。接下来开始接收视频信号，并通过LCD显示电路显示出来，用户可通过按键控制电路决定是否与主控器进行进一步通话。

2 硬件电路设计

2.1 主控制器的电路设计

主控制器电路由单片机AT89C51、键盘扫描电路、驱动及数码显示电路、看门狗电路、无线数传电路等几部分组成。主控制器系统的硬件电路原理图如图2所示。

其工作流程如下：先通过键盘扫描电路扫描用户的按键信息，以便获得从机的通信地址，并将按键信息通过4个LED显示出来，以便用户清楚获知自己要访问的从机地址。用户可以通过键盘上的增值、减值、重输，确认修改其输入值。当用户按下确认键的时候，主机存贮此时的从机地址，并开启视频芯片采样视频信号，同时把从机地址通过无线数字传输芯片SRWF发送出去。收到从机的应答信号和准备