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《 单片机原理与应用 》

《 单片机原理与应用 》. 第 9 章 单片机的串行通信. §9.1 串行通信基础知识. 一、计算机的数据传送方式 1 、 并行传送方式 ：各数据位同时传送，传输线多，传送速度快，距离近。 2 、 串行传送方式 ：数据逐位传送，只需 1 根传输线，传送速度慢，距离远。 分：异步串行通信方式 同步串行通信方式. §9.1 串行通信基础知识. 一、计算机的数据传送方式 二、异步串行通信的字符格式 1 、串行通信时信息的两种状态： mark ：也称为“标号”状态，对应为“逻辑 1”

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  1. 《单片机原理与应用》 第9章 单片机的串行通信

  2. §9.1 串行通信基础知识 • 一、计算机的数据传送方式 1、并行传送方式：各数据位同时传送，传输线多，传送速度快，距离近。 2、串行传送方式：数据逐位传送，只需1根传输线，传送速度慢，距离远。 分：异步串行通信方式 同步串行通信方式 yjia@zjip.com

  3. §9.1 串行通信基础知识 一、计算机的数据传送方式 • 二、异步串行通信的字符格式 1、串行通信时信息的两种状态： mark：也称为“标号”状态，对应为“逻辑1” space：也称为“空格”状态，对应为“逻辑0” 2、字符格式（帧格式） yjia@zjip.com

  4. 二、异步串行通信的字符格式 2、字符格式（帧格式） • 起始位：space状态，占用一位，用来表示一个新字符的开始。 • 数据位：5位、6位、7位或8位。各数据位传送顺序：低位在前，高位在后。 • 奇偶校验位：偶校验、奇校验和无校验位。 yjia@zjip.com

  5. 二、异步串行通信的字符格式 2、字符格式（帧格式） • 奇偶校验位：偶校验、奇校验和无校验位。 奇校验：使各数据位加校验位含有奇数个“1”的校验方式。例如，某异步串行通信含有8位数据位，采用奇校验方式，若传送十六进制数34H，则校验位应为“0”； 偶校验：使各数据位加校验位含有偶数个“1”的校验方式。上例中若采用偶校验方式，传送十六进制数34H，则校验位应为“1” yjia@zjip.com

  6. 二、异步串行通信的字符格式 2、字符格式（帧格式） • 起始位：space状态，占用一位，用来表示一个新字符的开始。 • 数据位：5位、6位、7位或8位。各数据位传送顺序：低位在前，高位在后。 • 奇偶校验位：偶校验、奇校验和无校验位。 • 停止位：mark状态，可1位、1.5位或2位。 yjia@zjip.com

  7. 二、异步串行通信的字符格式 2、字符格式（帧格式） • 例1：某异步串行通信的字符格式为：1位起始位、8位数据位、2位停止位，并含有1位奇校验位（12位/帧），请画出传送字符“T”的ASCII码的帧格式。 解：字符“T”的ASCII码为54H，即二进制数为01010100B，含有奇数个（3个）“1”，因此校验位应为“0” yjia@zjip.com

  8. §9.1 串行通信基础知识 • 三、串行通信的数据通路形式 1、单工： 数据传送方向为单向 一端固定为发送，一端固定为接收。 yjia@zjip.com

  9. §9.1 串行通信基础知识 三、串行通信的数据通路形式 1、单工： • 2、全双工：数据传送方向为双向，可同时接收和发送数据。 yjia@zjip.com

  10. §9.1 串行通信基础知识 • 四、串行通信的数据通路形式 1、单工 2、全双工 3、半双工：数据传送方向为双向，但同一时刻只能 接收或发送数据。 yjia@zjip.com

  11. 注意： • MCS-51单片机的串行口是全双工的串行口，其帧格式为：1位起始位、8位数据为、1位（或无）校验位、1位停止位 yjia@zjip.com

  12. §9.1 串行通信基础知识 • 四、波特率: 1、波特率：每秒钟传送二进制的位数。 2、单位：位/秒（bps）或波特（baud） 3、波特率决定了每位传送的时间 例2：上例中串行异步传送的帧格式为12位/帧，若采用2400bps的波特率，则每秒能传送多少个字符？ yjia@zjip.com

  13. §9.1 串行通信基础知识 • 五、异步串行通信的标准—RS-232C标准 RS：Recommended Standard 是美国电子工业协会（ EIA，Electronic IndustryAssociation）的推荐标准，第232号修改版C。 1、电平特点：电平范围：-25V~+25V 逻辑1：-3V~-25V 逻辑0：+3V~+25V 采用负逻辑 2、波特率：≤19200bps，即19.2kbps 其中为：50、75、110、150、300、600、1200、 2400、4800、9600、 19200bps yjia@zjip.com

  14. 五、异步串行通信的标准—RS-232C标准 3、RS-232C连接器及引脚定义： • 连接器：DB-25、DB-9 目前，大多数计算机使用DB-9连接器与外界进行串行通信， DB-9连接器引脚定义如下： yjia@zjip.com

  15. 引脚 信号名称 简称 方向 信号功能 1 接收线路信号检测 DCD DTE← DCE已接收到远程信号 2 接收数据 RXD DTE← DTE接收串行数据 3 发送数据 TXD →DCE DTE发送串行数据 4 数据终端就绪 DTR →DCE DTE准备就绪 5 信号地 GND 信号地 6 数据传送设备就绪 DSR DTE← DCE准备就绪 7 请求发送 RTS →DCE DTE请求切换到发送方式 8 清除发送 CTS DTE← DCE已切换到准备接收（清楚发送） 9 振铃指示 RI DTE← 通知DTE，通信线路已通 §9.1 串行通信基础知识 • DB-9引脚定义：（P226： DB-25引脚定义） yjia@zjip.com

  16. §9.1 串行通信基础知识 3、RS-232C连接器及引脚定义 • 连接器： • DB-9引脚定义 • 串行通信的重要引脚： RXD：串行接收数据引脚 TXD：串行发送数据引脚 GND：信号地 yjia@zjip.com

  17. §9.1 串行通信基础知识 • 六、串行接口电路 1、串行通信要解决的技术问题 • 数据转换：串行数据与并行数据的相互转换 • 数据传送：标准、格式等 2、串行接口电路 ：UART，通用异步接收发送器 Universal Asynchronous Receiver and Transmitter • 如INTEL8250、8251芯片就是一种串行接口电路 • MCS-51的串行接口电路集成在芯片内部 yjia@zjip.com

  18. §9.2 MCS-51的串行口及控制寄存器 • 一、51串行口的UART结构 1、串行口的结构 • 具有两个串行口缓冲寄存器 接收SBUF： 发送SBUF： 共用一个地址99H • 接收部分采用两级缓冲 移位寄存器：串 并 接收SBUF：暂存接收到的数据 yjia@zjip.com

  19. 一、51串行口的UART结构 • 2、发送接收过程 • 发送过程： 由指令：MOV SBUF，A 启动发送，UART根据工作方式自动插入格式信息，位串由TXD引脚发出，发送完毕TI置1。 • 接收过程：当测试到RXD引脚由高变低时，移位寄存器开始接收数据，根据工作方式，自动滤除格式信息，接收完数据RI置1，并将接收到的数据转换为并行数据保存到接收SBUF中。 yjia@zjip.com

  20. §9.2 MCS-51的串行口及控制寄存器 • 二、51串行口的控制 1、SCON • SM0SM1：串行口工作方式控制，00~11：方式0~3 • SM2：多机通信控制位 • REN：接收允许控制位，REN=1，允许 • TB8/RB8：在方式2、3时，发送/接收的第9位数据 • TI/RI：发送/接收标志，在发送/接收完一帧数据后。硬件置为1，必须软件清除。 例：MOV SCON，#50H 表示串行口工作于方式1，允许接收方式。 yjia@zjip.com

  21. §9.2 MCS-51的串行口及控制寄存器 • 二、51串行口的控制 2、PCON • 回忆GF1、GF0和PD、IDL位的控制意义 • SMOD：波特率倍增位，SMOD=1，波特率倍增 yjia@zjip.com

  22. §9.2 MCS-51的串行口及控制寄存器 • 二、51串行口的控制 3、IE 4、IP • 回忆各位的控制意义 yjia@zjip.com

  23. §9.2 MCS-51的串行口及控制寄存器 • 二、51串行口的控制 例：读下面程序，说明控制功能 MOV SCON，#50H MOV IP，#10H MOV IE，#90H LOOP：JNB TI，LOOP CLR TI MOV A，#54H MOV SBUF，A LJMP LOOP yjia@zjip.com

  24. §9.3 MCS-51串行通信工作方式及应用 • 一、串行工作方式0—8位同步移位寄存器方式 1、设置方法：SCON中的SM0SM1=00 2、特点： • RXD脚接收或发送数据 TXD脚送出同步移位脉冲 • 帧格式： 。。。D7、D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D0。。。 • 波特率：固定为fosc/12 3、应用：串口转换为并口 与串入并出（或并入串出）移位寄存器连接 yjia@zjip.com

  25. 一、串行工作方式0—8位同步移位寄存器方式 • 3、应用：串口转换为并口 （1）与并入串出移位寄存器CD4014连接使用，将8位并行输入转换为串行输入。 （2）与串入并出移位寄存器CD4094连接使用，将串行的输出转换为并行的输出。 yjia@zjip.com

  26. （2）与串入并出移位寄存器CD4094连接使用 • CD4094介绍 • DATA：串行数据输入端。 • CLK：移位时钟。 • Q0～Q7：并行数据输出端，其中Q7输出第1个由DATA引脚输入的串行数据D0，Q0出第8个由DATA引脚输入的串行数据D7。 • STB：锁存控制，STB=1，锁存器通。 • OE：三态缓冲控制。OE=1，三态门通。 • Qs：级连输出。CLK上升沿输出q7数据 • Qs′：级连输出。CLK下降沿输出q7数据 yjia@zjip.com

  27. （2）与串入并出移位寄存器CD4094连接使用 • 应用举例：如图，使用8051串行口控制CD4094点亮8支发光二极管，试将8支发光二极管从左到右循环点亮。 • 分析：点亮左1发光管，Q0~Q7呈1000’0000，串行口送出80H 点亮左2发光管，Q0~Q7呈0100’0000，串行口送出40H 点亮左3发光管，Q0~Q7呈0010’0000，串行口送出20H 。。。。。。 点亮左8发光管，Q0~Q7呈0000’0001，串行口送出01H yjia@zjip.com

  28. 设置串行口工作方式 不允许中断 A #80H STB 0 SBUF A 发送完？ N Y 取下数据 清TI 延 时 STB 1 （2）与串入并出移位寄存器CD4094连接使用 • 程序如下： MOV SCON，#00H CLR ES MOV A，#80H LOOP：CLR P1.0 MOV SBUF，A JNB TI，$ CLR TI SETB P1.0 ACALL DELAY RR A LJMP LOOP yjia@zjip.com

  29. （2）与串入并出移位寄存器CD4094连接使用 • 程序如下： MOV SCON，#00H CLR ES MOV A，#80H LOOP：CLR P1.0 ；1 MOV SBUF，A ；1 JNB TI，$ ；2 CLR TI ；1 SETB P1.0 ；1 ACALL DELAY ；2 RR A ；1 LJMP LOOP ；2 • 若fosc=12MHz，每LOOP需9个机器周期，即9μS。 • 每幅72 μS，即每秒可扫描14000幅 yjia@zjip.com

  30. §9.3 MCS-51串行通信工作方式及应用 • 二、串行工作方式1—10位异步串行通信方式 1、设置方法：SCON中的SM0SM1=01 2、特点： • RXD（P3.0）引脚接收数据 TXD（P3.1）引脚发送数据 • 帧格式： 起始位、D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、停止位 • 波特率： yjia@zjip.com

  31. §9.3 MCS-51串行通信工作方式及应用 二、串行工作方式1 • 波特率：T1工作于方式2提供波特率 • 设T1工作于方式2，初值为X • T1溢出周期=（256-X）机器周期 =（256-X）·12/fosc • T1溢出率=fosc/[（256-X）·12] • 波特率为 例：51单片机以方式1进行串行数据通信，波特率为1200bps。 若晶体振荡频率fosc为6MHz，试确定定时器/计数器1的计数初值。 yjia@zjip.com

  32. 计算得：约F3H 要想提供精确的波特率，常使用11.0592MHz频率的晶体振荡器，提供出1200bps、2400bps、4800bps、9600bps等多种常用串行通信波特率 程序： MOV SCON，#50H MOV PCON，#00H MOV TMOD，#20H MOV TH1，#0F3H MOV TL1，#0F3H SETB TR1 MOV IE，#00H MOV IP，#00H 波特率计算 yjia@zjip.com

  33. 二、串行工作方式1 1、设置方法 2、特点 • 3、应用举例： 例： 假定甲乙两单片机使用晶体振荡器频率为6MHz，以方式1进行串行数据通信，通信波特率为1200bps。甲机发送数据，先发数据区首末地址，再发数据区数据。甲机要发送的数据存放于内部RAM的40H～4FH单元中；乙机接收，并把接收到的数据块首末地址及其数据存放于外RAM5000H开始的单元中。试编写甲乙两机的串行通信程序 yjia@zjip.com

  34. 编程步骤 （1）计算T1计数初值，设置1200波特率： （2）甲乙两机SCON的设置 （3）初始化程序 （4）串行发送接收程序 yjia@zjip.com

  35. （3）初始化程序 甲机： MOV SCON，#40H MOV PCON，#00H MOV TMOD，#20H MOV TH1，#0F3H MOV TL1，#0F3H MOV IE，#00H （MOV IP，#00H） SETB TR1 乙机： MOV SCON，#50H MOV PCON，#00H MOV TMOD，#20H MOV TH1，#0F3H MOV TL1，#0F3H MOV IE，#00H （MOV IP，#00H） SETB TR1 yjia@zjip.com

  36. MOV SBUF，#40H JNB TI，$ CLR TI SETB ES MOV SBUF，#1FH MOV DPTR，#4000H MOV R7，#20H SJMP $ ACINT：MOVX A，@DPTR CLR TI MOV SBUF ，A DJNZ R7，AEND CLR ES CLR TR1 AEND：INC DPTR RETI （3）甲机发送程序 甲机发送： MOV SCON，#40H MOV PCON，#00H MOV TMOD，#20H MOV TH1，#0F3H MOV TL1，#0F3H SETB EA CLR ES SETB TR1 MOV SBUF，#40H JNB TI，$ CLR TI MOV SBUF，#00H JNB TI，$ CLR TI ？ yjia@zjip.com

  37. INC DPTR JNB RI，$ CLR RI MOV A， SBUF MOVX @DPTR，A INC DPTR JNB RI，$ CLR RI MOV A， SBUF MOVX @DPTR，A INC DPTR SETB ES SJMP $ BCINT：MOV A ， SBUF MOVX @DPTR ，A CLR RI DJNZ R7，AEND CLR ES CLR TR1 BEND：INC DPTR RETI （3）乙机接收程序 MOV SCON，#50H MOV PCON，#00H MOV TMOD，#20H MOV TH1，#0F3H MOV TL1，#0F3H SETB EA CLR ES SETB TR1 MOV DPTR，#5000H MOV R7，#20H JNB RI，$ CLR RI MOV A， SBUF MOVX @DPTR，A INC DPTR JNB RI，$ CLR RI MOV A， SBUF MOVX @DPTR，A yjia@zjip.com

  38. §9.3 MCS-51串行通信工作方式及应用 • 二、串行工作方式2—11位异步串行通信方式 1、设置方法：SCON中的SM0SM1=10 2、特点： • RXD（P3.0）引脚接收数据 TXD（P3.1）引脚发送数据 • 帧格式： 起始位、D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、停止位 • 波特率： yjia@zjip.com

  39. §9.3 MCS-51串行通信工作方式及应用 • 二、串行工作方式2—11位异步串行通信方式 1、设置方法： 2、特点： • 起始位、D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、停止位 3、发送指令： • 先准备D8， 如CLR TB8（或 SETB TB8） • 再发送D0~D7， 如MOV SBUF，A 例：奇校验位为0，发送字符“T”的ASCII码（#54H）的指令： CLR TB8 MOV SBUF，#54H yjia@zjip.com

  40. §9.3 MCS-51串行通信工作方式及应用 • 二、串行工作方式2—11位异步串行通信方式 3、发送指令： • 先准备D8， 如CLR TB8（或 SETB TB8） • 再发送D0~D7， 如MOV SBUF，A 4、接收指令： • 接收D8 如MOV C，RB8 • 接收D0~D7， 如MOV A ，SBUF yjia@zjip.com

  41. §9.3 MCS-51串行通信工作方式及应用 • 二、串行工作方式3—11位异步串行通信方式 1、设置方法：SCON中的SM0SM1=11 2、特点： • RXD（P3.0）引脚接收数据 TXD（P3.1）引脚发送数据 • 帧格式： 起始位、D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、停止位 • 波特率： yjia@zjip.com

  42. 串行口实验 一、实验目的： • 掌握双机通信的硬件连接 • 掌握双机通信的工作过程 • 会用查询和中断方式实现双机通信时的软件设计 二、实验内容 甲乙两单片机使用晶体振荡器频率为6MHz，以方式1进行串行数据通信，通信波特率为1200bps。甲机发送数据，先发数据区首末地址，再发数据区数据。甲机要发送的数据存放于内部RAM的40H～4FH单元中；乙机接收，并把接收到的数据块首末地址及其数据存放于外RAM5000H开始的单元中。试完成甲乙两机的串行通信。 yjia@zjip.com

  43. 串行口实验 一、实验目的： 二、实验内容 三、实验步骤： 1、将两台单片机实验箱连接成双机通信系统。 2、在甲机内部RAM的40H～4FH地址传送一批要发送的数据；检查并记录乙机外RAM5000H开始的16个地址的初始数据。 3、编程并调试将甲机内部RAM的40H～4FH地址的数据发送出去；乙机接收串行数据并保存在外RAM5000H开始的16个地址中。 4、记录数据，验证程序的正确性。 yjia@zjip.com

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