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1、2023/7/5,1,第6章 80C51单片机的串行口,计算机串行通信基础,6.1,80C51单片机的串行口,6.2,80C51单片机的串行口应用,6.3,2023/7/5,2,6.1 计算机串行通信基础,通信：并行通信与串行通信,并行通信,特点：传送控制简单、速度快，但传输线较多，成本高。,2023/7/5,3,串行通信,特点：传送控制复杂、速度慢，传输线少，成本低,2023/7/5,4,异步通信与同步通信,收、发设备时钟独立，以字符(帧)为单位传输,6.1.1 串行通信的基本概念,异步通信（RS-232C）,2023/7/5,5,异步通信帧格式,起始位（位）；数据位（位）；奇偶校验位（位，
2、可无校验位）；停止位（位）。,特点易于实现效率不高,2023/7/5,6,SPI(Serial Peripheral Interface-串行外设接口)是一种同步串行外设接口,为全双工通信,数据传输速度可达几Mbps。SPI接口以主从方式工作,一般包括以下信号：（1）MOSI 主器件数据输出,从器件数据输入（2）MISO 主器件数据输入,从器件数据输出（3）SCLK 时钟信号,由主器件产生（4）/SS 从器件使能信号,由主器件控制SPI接口传输的数据为8位,在/SS和SCLK作用下,按位传输,高位在前,低位在后。SPI接口的一个缺点：没有应答机制。,同步通信（发、收时钟直接连接，效率高。板内元
3、件间的SPI接口）,接口内部硬件连接图,2023/7/5,7,通讯时序图,2023/7/5,8,2023/7/5,9,串行通信的传输方向,单工,半双工,全双工,80C51有1个全双工串行口,2023/7/5,10,信号的调制与解调,DTE：数据终端设备DCE：数据通信设备,调制解调器调制：数字模拟解调：模拟数字,音频模拟信号,二进制数据,2023/7/5,11,串行通信的错误校验,奇偶校验,发送字符时，数据位尾随1位奇偶校验位（1或0）。奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。,接收字符时，对“1”的个数进行校
4、验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。,2023/7/5,12,代码和校验,发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生的校验和字节附加到数据块的末尾。,接收方在接收数据时要对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与收到的“校验和”进行比较，相符则无差错，否则就认为传送过程出现了差错。,2023/7/5,13,传输速率与传输距离,传输速率,比特率：每秒钟传送的信息量。单位：位秒（bps）,波特率：每秒钟传送码元数目，单位：波特（Baud）,基带传输（每个码元带有“1”或“0”这1 bit信息），波特率和比特率是相同的。,常用波特率为：2400、4800、9600、
5、14.4K、19.2K等,传输距离与传输速率的关系,传输距离随波特率的增加而减小。,不同的调制方法可以在一个码元上负载多个比特信息,2023/7/5,14,6.1.2 串行通信接口标准,RS-232C定义的是DTE与DCE间的接口标准。,机械特性,DB-25（阳头）连接器,DB-9（阳头）连接器,阳头通常用于计算机侧，阴头用于连接线侧,2023/7/5,15,功能特性,2023/7/5,16,电气特性,RS-232C采用负逻辑电平，规定（-3-25V）为逻辑“1”，（+3+25V）为逻辑“0”。-3V+3V是未定义的过渡区。试比较：,电平转换电路（如MAX232）。,2023/7/5,17,过
6、程特性,远程通信，需要调制解调器,2023/7/5,18,近程通信，不需要调制解调器,无联络线方式 联络线短接（伪连接）方式,4 RTS 请求发送 5 CTS 允许发送 6 DSR DCE就绪（数据建立就绪）20 DTR DTE就绪（数据终端准备就绪）,2023/7/5,19,RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路,早期常用MC1488、MC1489,近期常用MAXM232：片内带有自升压电路 仅需+5V电源 内含2个发送器，2个接收器,2023/7/5,20,采用RS-232C接口存在的问题,新标准RS-485改善了传输特性，应用广泛！,差分信号负逻辑，2V6V表示1，-6V-2V表示0
7、 采用两线制接线方式，同一总线上最多可以挂接32个结点 通信速率在100Kpbs及以下时，最长传输距离可达1200米,传输距离短、速率低。通常不超过15米，速率20Kbps 有电平偏移 抗干扰能力差不宜组网,2023/7/5,21,6.2 80C51单片机的串行口,6.2.1 80C51串行口的结构,1个全双工串口：通信或接口扩展,接收发送缓冲器逻辑同名、物理分开；接收双缓冲。,2023/7/5,22,6.2.2 80C51串行口的控制寄存器,串行口控制寄存器SCON,SM0和SM1：工作方式选择位,通用异步接收/发送装置,通用异步接收/发送装置,2023/7/5,23,电源控制寄存器PCON
8、,SMOD：波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1时，波特率提高一倍。复位时，SMOD=0。,2023/7/5,24,SM2：多机通信控制位,SM2=1时,接收机处于地址帧筛选状态。若RB81，该地址帧信息可进入SBUF，并使RI为1，进而在中断服务中再进行地址号比较;若RB80，该帧不是地址帧，应丢掉，且保持RI=0。,SM2=0时，接收机处于地址帧筛选被禁止状态。不论收到的RB8为0或1，均可以使收到的信息进入SBUF，并使RI=1。此时的RB8通常为校验位。,REN：串行接收使能位，软件置1时，启动接收过程,2023/7/5,25,TB8：多
9、机方式发送的第9位,多机方式的地址/数据帧标志。也可作为奇偶校验位。,RB8：多机方式接收的第9位,多机方式的地址/数据帧标志。也可作为奇偶校验位。,TI：发送中断标志位，要由软件清0,RI：接收中断标志位，要由软件清0,2023/7/5,26,6.2.3 80C51串行口的工作方式,方式0：同步移位寄存器，用于扩展并行口,RXD：输入或输出引脚 TXD：移位脉冲输出接收和发送方式都是8位波特率固定为：fosc/12,2023/7/5,27,数据输出：,CLR用于对74LS164清0,2023/7/5,28,74LS164,2023/7/5,29,数据输入：,S/L负脉冲将并行数据装入，高电平
10、时启动单片机进行数据输入。,2023/7/5,30,74LS165,*方式0应用举例1,2023/7/5,31,设计要求：数码块循环显示0099显示缓冲区:31H，30H单元,2023/7/5,32,MAIN:MOV 30H,#00H MOV 31H,#00HL0:SETB P1.0 INC 30H MOV A,30H CJNE A,#0AH,AA MOV 30H,#00H INC 31H MOV A,31H CJNE A,#0AH,AA MOV 30H,#00H MOV 31H,#00H,AA:MOV SCON,#00H MOV R7,#02H MOV R0,#30H MOV DPTR,#T
11、ABLOOP:MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A WAIT:JNB TI,WAIT CLR TI INC R0 DJNZ R7,LOOP MOV R2,#30H LCALL DELYA CLR P1.0 SJMP L0TAB:DB 3FH,06H,5BH,04FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH,可省,显示的位数,方式0应用举例2,2023/7/5,33,读入10个数据,存放到(50H)开始的10个存储单元,MAIN:MOV R7,#10 MOV R0,#50H MOV 40H,#00HSTART:INC 40H MOV P1,40H CL
12、R P3.2 SETB P3.2RXDATA:MOV SCON,#10HWAIT:JNB RI,WAIT CLR RI MOV A,SBUF MOV R0,A INC R0 DJNZ R7,START SJMP$,REN=1,传送字节数据个数,传送数据,方式0应用举例2（扩展）,2023/7/5,34,数码块,JLED,JS,240,dpa,P0,P2.0,要求：读入10个数据,存放到(50H)开始的10个存储单元，同时用数码块显示串行接收的数据,2023/7/5,35,MAIN:MOV R7,#10 MOV R0,#50H MOV 40H,#00HSTART:INC 40H MOV P1,4
13、0H CLR P3.2 SETB P3.2RXDATA:MOV SCON,#10HWAIT:JNB RI,WAIT CLR RI MOV A,SBUF MOV R0,A INC R0 LCALL DISPLAY DJNZ R7,START SJMP MAIN,DISPLAY:MOV P2,#0FEH LOOP:MOV DPTR,#1000H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY RETDELAY:MOV R4,#0FH D1:MOV R6,#00H D2:MOV R5,#00H DJNZ R5,$DJNZ R6,D2 DJNZ R4,D1 RET ORG 100
14、0H DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H DB 92H,82H,0F8H,80H,90H,显示数据,2023/7/5,36,方式1：10位帧，用于双机通信,起始位：1位 数据位：8位停止位：1位,2023/7/5,37,串行发送：（写SBUF启动发送过程）,串行接收：(置REN=1启动接收过程),采样频率是接收时钟的16倍。连续8次采样到RXD为L 起始位；之后对第7、8、9脉冲采样到的数据以三中取二的原则，确定采样数据。,2023/7/5,38,方式1应用举例,晶振11MHz4800波特,2023/7/5,39,2023/7/5,40,方式2和方式3：11位帧，用于多机通信
15、,起始位：1位 数据位：9位停止位：1位,2023/7/5,41,串行发送：（写SBUF启动发送过程）,串行接收：(置REN=1启动接收过程),2023/7/5,42,方式2应用举例,方式2波特率=（2SMOD/64）*fosc,2023/7/5,43,2023/7/5,44,方式3应用举例,累加和,2023/7/5,45,2023/7/5,46,6.2.4 80C51波特率确定与初始化步骤,波特率的确定,波特率的计算,固定波特率：,方式0波特率=fosc/12,方式2波特率=（2SMOD/64）*fosc,可变波特率：,方式1波特率=（2SMOD/32）*（T1溢出率）,方式3波特率=（2S
16、MOD/32）*（T1溢出率）,T1 溢出率=fosc/12256（TH1）,2023/7/5,47,波特率的选择,波特率要选择标称值，由于TH1的初值是整数，为了减小波特率计算误差，晶振频率要选为11.0592MHz。,方式1和方式3波特率与TH1初值的对应关系：,2023/7/5,48,串行口初始化步骤,确定T1的工作方式（TMOD）计算T1的初值，装载TH1、TL1启动T1（置位TR1）确定串行口工作方式（SCON）串口中断设置（IE、IP）,2023/7/5,49,6.3 80C51单片机的串行口应用,6.3.1 利用单片机串口的并行I/O扩展,串口无通信需求时！,2023/7/5,5
17、0,硬件连接,近程连接（直连）,6.3.2 单片机与单片机间的通信,远程连接(电平转换),2023/7/5,51,电平转换器件与接线,2023/7/5,52,通信协议,串口方式1，2400 Baud，T1定时方式2，晶振选11.0592MHz，查表知：TH1=TL1=F4H，SMOD=0,A机发“E1”联络，B机同意接收发“E2”响应A机收到“E2”后，发数据块及校验字节。,B机接收数据块及校验字节，判传输是否正确正确时向A机发送“00H”，否则发送“FFH”,A机接收到“00H”则本次传输结束。否则重新传输数据,2023/7/5,53,流程图,2023/7/5,54,6.3.3 单片机与PC机间的通信,硬件连接,直接连接,交叉连接,2023/7/5,55,通信协议,串口方式1，1200 Baud，T1定时方式2，晶振选11.0592MHz，查表知：TH1=TL1=E8H，SMOD=0,PC机发“E1”联络，单片机响应后向PC机发送数据,PC机再发“E1”联络，单片机会再一次发送数据,2023/7/5,56,程序流程,
