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9.2 AT89C51 的串行接口

9.2 AT89C51 的串行接口. 9.2.1 串行接口的结构及功能 AT89C51 串行口的结构框图如图 9-8 所示，主要由发送器、接收器和串行控制寄存器组成。. 图 9-8 AT89C51 串行口结构框图. 1 ．发送器和接收器 发送器主要由发送缓冲寄存器 SBUF 和发送控制器组成。 接收器主要由接收缓冲寄存器 SBUF ，接收移位寄存器和接收控制器组成。. 2 ．串行口控制寄存器

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9.2 AT89C51 的串行接口

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  1. 9.2 AT89C51的串行接口 • 9.2.1 串行接口的结构及功能 • AT89C51串行口的结构框图如图9-8所示，主要由发送器、接收器和串行控制寄存器组成。

  2. 图9-8 AT89C51串行口结构框图

  3. 1．发送器和接收器 • 发送器主要由发送缓冲寄存器SBUF和发送控制器组成。 • 接收器主要由接收缓冲寄存器SBUF，接收移位寄存器和接收控制器组成。

  4. 2．串行口控制寄存器 • 串行口控制寄存器SCON用于设置串行口的工作方式、监视串行口工作状态、发送与接收的状态控制等。它是一个既可字节寻址又可位寻址的特殊功能寄存器。其格式如图9-9所示。

  5. 图9-9 控制寄存器SCON的格式

  6. SCON寄存器各位的功能如下： • (1)  SM0、SM1：串行口工作方式选择位，可构成四种工作方式，如表9-1所示。 • (2)  SM2：在方式2和方式3中多机通信的控制位。 • (3)  REN：串行接收允许位。 • (4)  TB8：在方式2或方式3中，是将要发送的第九位数据，由软件置位或清零，它可作为数据奇偶校验位，也可在多机通信中作为地址帧或数据帧的标志位使用。

  7. SM0 SM1 工作方式 功　　能 波特率 0 0 0 1 1 0 1 1 方式0 方式1 方式2 方式3 同步移位寄存器 10位异步收发 11位异步收发 11位异步收发 fosc/12 可变 fosc/64或fosc/32 可变 • 表9-1 串行口工作方式选择

  8. (5)  RB8：在方式2或方式3中，是已接收到的第九位数据，可作为奇偶校验位。 • (6)  TI：发送中断标志位。 • (7)  RI：接收中断标志位，方式0中，在接收完第八位数据时由硬件置位。 • 电源控制寄存器PCON中的第八位也与串行口有关，如图9-10所示。 • (8)  SMOD：为波特率选择位。

  9. 图9-10 电源控制寄存器PCON的格式

  10. 9.2.2 串行通信的工作方式 • 1．工作方式0 • 在方式0下，串行口是作为同步移位寄存器使用的。其波特率固定为单片机振荡频率(fosc)的1/12，串行传送数据8位为一帧(没有起始、停止、奇偶校验位)。由RXD(P3.0)端输出或输入，低位在前，高位在后。TXD(P3.1)端输出同步移位脉冲，可以作为外部扩展的移位寄存器的移位时钟，因而串行口方式0常用于扩展外部并行I/O口。 • 串行发送时，外部可扩展一片(或几片)串入并出的移位寄存器，如图9-11所示。

  11. 图9-11 方式0扩展并行输出口

  12. 串行接收时，外部可扩展一片(或几片)并入串出的移位寄存器，如图9-12所示。当由软件使REN置为1，RI=0时，即启动串行口以方式0接收数据。

  13. 图9-12 方式0扩展并行输入口

  14. 2．工作方式1 • 在方式1下，串行口工作在10位异步通信方式，发送或接收一帧信息中，除8位数据移位外，还包含一个起始位(0)和一个停止位(1)，其波特率是可变的。 • 工作方式1的波特率是可变的，由定时器T1的计数溢出率决定。相应的公式为 • 波特率= ×定时器T1溢出率

  15. 定时器T1溢出率= • 定时器T1的计数溢出率计算公式为 式中，K为定时器T1的位数，与定时器T1的工作方 式有关(见第5章介绍)，则波特率计算公式为 波特率=

  16. 3．工作方式2 • 在方式2下，串行口工作在11位异步通信方式。一帧信息包含一个起始位“0”，八个数据位，一个可编程第九数据位和一个停止位“1”。其中可编程位是SCON中的TB8位，在八个数据位之后，可作奇偶校验位或地址/数据帧的标志位使用，由使用者确定。方式2的波特率是固定的。

  17. 4．工作方式3 • 在方式3下，串行口同样工作在11位异步通信方式，其通信过程与方式2完全相同，所不同的是波特率，方式3的波特率由定时器T1的计数溢出率决定，确定方法与工作方式1中的完全一样。

  18. 晶振频率/MHz 波特率/Hz SMOD TH1包装初值 实际波特率 误差 12.00 9600 1 F9H 8923 7％ 12.00 4800 0 F9H 4460 7％ 12.00 2400 0 F3H 2404 0.16％ 12.00 1200 0 E6H 1202 0.16％ 11.0592 19 200 1 FDH 19 200 0 11.0592 9600 0 FDH 9600 0 11.0592 4800 0 EAH 4800 0 11.0592 2400 0 F4H 2400 0 11.0592 1200 0 E8H 1200 0 • 表9-2 常用波特率及误差

  19. 9.2.3 多机通信 • AT89C51单片机串行口工作在方式2或方式3时，可实现多机通信功能，即一台主机和多台从机之间通信，如图9-13所示。 • 当主机向从机发送信息时，主机首先发送一个地址帧，此帧数据的第九数据位TB8应设置为“1”，以表示是地址帧，8位数据位是某台从机的地址。

  20. 图9-13 多机通信连接图

  21. 这种通信只能在主从机之间进行，从机之间的通信需经主机作中介才能实现。经过上面分析，多机通信的过程可总结如下：这种通信只能在主从机之间进行，从机之间的通信需经主机作中介才能实现。经过上面分析，多机通信的过程可总结如下： • (1) 主、从机均初始化为方式2或方式3，且置SM2=1，REN=1，串行开中断。 • (2) 主机置位TB8=1，向从机发送寻址地址帧，各从机因满足接收条件(SM2=1，RB8=1)，从而接收到主机发来的地址，并与本机地址比较。

  22. (3) 地址一致的从机将SM2清零，并向主机返回地址，供主机核对，不一致的从机恢复初始状态。 • (4) 主机核对返回的地址，若与刚才发出的地址一致则准备发送数据，若不一致则返回(1)重新开始。 • (5) 主机向从机发送数据，此时主机TB8=0，只有被选中的那台从机能接收到该数据，其他从机则舍弃该数据。 • (6) 本次通信结束后，主从机重新置SM2=1，又可进行新一次的通信。

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