1、单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束第第9章章 串行接口及串行通信技术串行接口及串行通信技术 教学目标教学目标9.1 串行通信基础知识串行通信基础知识 9.2 AT89C51的串行接口的串行接口 9.3 AT89C51串行接口的应用与编程串行接口的应用与编程9.4 多机通信多机通信 9.5 PC机与单片机间的串行通信机与单片机间的串行通信9.6 实训指导实训指导 本章小结本章小结思考题与习题思考题与习题docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束教学目标教学目标 通过本章教学，要求达到以下目标：通过本章教学，要求达到
2、以下目标：串行通信的基本概念串行通信的基本概念：了解并行：了解并行/串行通信的串行通信的 概念；理解串行通信中的异步概念；理解串行通信中的异步/同步通信的基同步通信的基本概念；理解波特率的概念，学会计算波特率本概念；理解波特率的概念，学会计算波特率的方法；的方法；4了解串行通信的三种制式及校验方了解串行通信的三种制式及校验方法。法。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束AT89C51串行口串行口：串行接口结构及其功能；：串行接口结构及其功能；理解串行数据缓冲器理解串行数据缓冲器SBUF的功能和读写方的功能和读写方法；法；熟悉熟悉SCON
3、的结构、控制作用和设置方的结构、控制作用和设置方法；法；了解电源控制寄存器了解电源控制寄存器PCON，熟悉，熟悉SMOD位。位。串行口的工作方式串行口的工作方式：理解串行通信理解串行通信4种工作种工作 方式的特点和区别；掌握串行工作方式方式的特点和区别；掌握串行工作方式0的应的应 用；用；熟悉串行工作方式熟悉串行工作方式1、2、3应用程序的应用程序的 编制方法。编制方法。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束4.多机通信原理多机通信原理：理解多机通信的原理、过程：理解多机通信的原理、过程和编制多机通信应用程序的方法。和编制多机通信应用程
4、序的方法。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 计算机与外界的信息交换称为计算机与外界的信息交换称为通信通信。通信的基。通信的基本方式可分为本方式可分为并行通信并行通信和和串行通信串行通信两种。两种。所谓并行通信是指数据的各位所谓并行通信是指数据的各位同时同时在多根数据在多根数据线上发送或接收。线上发送或接收。串行通信是数据的各位在同一根数据线上依次串行通信是数据的各位在同一根数据线上依次逐位逐位发送或接收。发送或接收。9.1 串行通信基础知识串行通信基础知识docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下
5、一页下一页结结 束束 目前串行通信在单片机双机、多机以及单片机目前串行通信在单片机双机、多机以及单片机与与PC机之间的通信等方面得到了广泛应用。机之间的通信等方面得到了广泛应用。图图9.1 并行通信示意图并行通信示意图 P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0P2.7RDWRRDWRCSD7D6D5D4D3D2D1D0825589C51图图9.2 串行通信示意图串行通信示意图 89C51外设TXDTXDRXDRXD发送接收docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束9.1.1 异步通信和同步通信异步通信和同步通信 串行
6、通信按同步方式可分为串行通信按同步方式可分为异步通信异步通信和和同步通同步通信信两种基本通信方式。两种基本通信方式。1.同步通信同步通信(Synchronous Communication)同步通信是一种连续传送数据的通信方式，一同步通信是一种连续传送数据的通信方式，一次通信传送多个字符数据，称为一帧信息。数据传次通信传送多个字符数据，称为一帧信息。数据传输速率较高，通常可达输速率较高，通常可达56000bps或更高。其缺点是或更高。其缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格同步。要求发送时钟和接收时钟保持严格同步。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下
7、一页结结 束束同步同步字符字符数数 据据字符字符1数数 据据字符字符2数据字数据字符符n-1数数 据据字符字符n校校 验验字字 符符(校验校验字符字符)图图9.3 9.3 同步通信数据传送格式同步通信数据传送格式 2.异步通信异步通信(Asynchronous Communication)在异步通信中，数据通常是以字符或字节为单位在异步通信中，数据通常是以字符或字节为单位组成数据帧进行传送的。收、发端各有一套彼此独组成数据帧进行传送的。收、发端各有一套彼此独立，互不同步的通信机构，由于收发数据的帧格式立，互不同步的通信机构，由于收发数据的帧格式相同，因此可以相互识别接收到的数据信息。相同，因此
8、可以相互识别接收到的数据信息。同步通信的数据帧格式如图同步通信的数据帧格式如图9.3所示。所示。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束D0 D1 D2 D3 D4D0 D1 D2 D3 D4 D5D5 D6D6 D7D7 0/1 1 1 1 1 0/1 1 1 1 1 D7 0/1 1 0D7 0/1 1 00 D0 D10 D0 D1第第n字符帧字符帧空闲位空闲位停停止止位位奇奇偶偶校校验验停停止止位位8位数据位数据8位数据位数据起起始始位位起起始始位位奇奇偶偶校校验验第第n-1字符字符帧帧第第n+1字符帧字符帧图图9.4 9.4 异
9、步通信帧格式异步通信帧格式8位数据位数据 异步通信异步通信信息帧格式信息帧格式如图如图9.4所示。所示。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 (1)起始位起始位：在没有数据传送时，通信线上处于逻辑在没有数据传送时，通信线上处于逻辑“1”状状态。当发送端要发送态。当发送端要发送1个字符数据时，首先发送个字符数据时，首先发送1个逻辑个逻辑“0”信号，这个低电平便是帧格式的起始信号，这个低电平便是帧格式的起始位。其作用是向接收端表示发送端开始发送一帧位。其作用是向接收端表示发送端开始发送一帧数据。接收端检测到这个低电平后，就准备接收数据。接
10、收端检测到这个低电平后，就准备接收数据信号。数据信号。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 (2)数据位数据位：在起始位之后，发送端发出在起始位之后，发送端发出(或接收端接收或接收端接收)的是的是数据位，数据的位数没有严格的限制，数据位，数据的位数没有严格的限制，58位均位均可。由低位到高位逐位传送。可。由低位到高位逐位传送。(3)奇偶校验位奇偶校验位：数据位发送完数据位发送完(接收完接收完)之后，可发送一位用来检之后，可发送一位用来检验数据在传送过程中是否出错的奇偶校验位。奇验数据在传送过程中是否出错的奇偶校验位。奇偶校验是收发双方
11、预先约定好的有限差错检验方偶校验是收发双方预先约定好的有限差错检验方式之一。有时也可不用奇偶校验。式之一。有时也可不用奇偶校验。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 (4)停止位停止位：字符帧格式的最后部分是停止位，逻辑字符帧格式的最后部分是停止位，逻辑“1”电电平有效，它可占平有效，它可占1/2位、位、1位或位或2位。停止位表示传位。停止位表示传送一帧信息的结束，也为发送下一帧信息作好准送一帧信息的结束，也为发送下一帧信息作好准备。备。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束9
12、.1.2 串串行通信的波特率行通信的波特率 波特率波特率(Baud Rate)是串行通信中一个重要概是串行通信中一个重要概念，它是指传输数据的念，它是指传输数据的速率速率,亦称亦称比特率比特率。波特率。波特率的定义是每秒传输二进制数码的位数。如：波特率的定义是每秒传输二进制数码的位数。如：波特率为为1200bps是指每秒钟能传输是指每秒钟能传输1200位二进制数码。位二进制数码。波特率的倒数即为每位波特率的倒数即为每位数据传输时间数据传输时间。例如：。例如：波特率为波特率为1200bps，每位的传输时间为：，每位的传输时间为：1 1)(833833.0 012001200msmsd dT T=
13、docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 波特率和字符的传输速率不同，若采用图波特率和字符的传输速率不同，若采用图9.4的数据帧格式，并且数据帧连续传送（无空闲的数据帧格式，并且数据帧连续传送（无空闲位），则实际的字符传输速率为位），则实际的字符传输速率为1200/11=109.09帧帧/秒。秒。波特率也不同于发送时钟和接收时钟频率。波特率也不同于发送时钟和接收时钟频率。同步通信的波特率和时钟频率相等，而异步通信同步通信的波特率和时钟频率相等，而异步通信的波特率通常是可变的。的波特率通常是可变的。docin/sundae_meng单片机原
14、理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束9.1.3 串行通信的制式串行通信的制式 1.单工制式单工制式(Simplex)单工制式是指甲乙双方通信只能单向传送数单工制式是指甲乙双方通信只能单向传送数据。单工制式如图据。单工制式如图9.5所示。所示。在串行通信中，数据是在两个站之间传送的。在串行通信中，数据是在两个站之间传送的。按照数据传送方向，串行通信可分为三种制式。按照数据传送方向，串行通信可分为三种制式。发送器A接收器B图图9.5 9.5 单工制式单工制式docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 2.半双工制式半双工制式(
15、Half duplex)半双工制式是指通信双方都具有发送器和接半双工制式是指通信双方都具有发送器和接收器，双方既可发送也可接收，但接收和发送不收器，双方既可发送也可接收，但接收和发送不能同时进行，即发送时就不能接收，接收时就不能同时进行，即发送时就不能接收，接收时就不能发送。半双工制式如图能发送。半双工制式如图9.6所示。所示。发送接收发送接收A端B端图图9.6 9.6 半双工制式半双工制式docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 3.全双工制式全双工制式(Full duplex)全双工制式是指通信双方均设有发送器和接全双工制式是指通信双
16、方均设有发送器和接收器，并且将信道划分为发送信道和接收信道，收器，并且将信道划分为发送信道和接收信道，两端数据允许同时收发，因此通信效率比前两种两端数据允许同时收发，因此通信效率比前两种高。全双工制式如图高。全双工制式如图9.7所示。所示。发送接收接收发送A端B端图图9.7 9.7 全双工制式全双工制式docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束9.1.4 串行通信的校验串行通信的校验 串行通信的目的不只是传送数据信息，更重要串行通信的目的不只是传送数据信息，更重要的是应确保准确无误地传送。因此必须考虑在通信的是应确保准确无误地传送。因此必须
17、考虑在通信过程中对数据差错进行校验，因为差错校验是保证过程中对数据差错进行校验，因为差错校验是保证准确无误地通信的关键。常用差错校验方法有奇偶准确无误地通信的关键。常用差错校验方法有奇偶校验、累加和校验以及循环冗余码校验等。校验、累加和校验以及循环冗余码校验等。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束1.奇偶校验奇偶校验 奇偶校验的特点是按字符校验，即在发送每个奇偶校验的特点是按字符校验，即在发送每个字符数据之后都附加一位奇偶校验位字符数据之后都附加一位奇偶校验位(1或或0),当设置当设置为奇校验时，数据中为奇校验时，数据中1的个数与校验
18、位的个数与校验位1的个数之和的个数之和应为奇数；反之则为偶校验。收、发双方应具有一应为奇数；反之则为偶校验。收、发双方应具有一致的差错检验设置，当接收致的差错检验设置，当接收1帧字符时，对帧字符时，对1的个数的个数进行检验，若奇偶性进行检验，若奇偶性(收、发双方收、发双方)一致则说明传输一致则说明传输正确。奇偶校验只能检测到那种影响奇偶位数的错正确。奇偶校验只能检测到那种影响奇偶位数的错误，比较低级且速度慢，一般只用在异步通信中。误，比较低级且速度慢，一般只用在异步通信中。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束2.累加和校验累加和校验
19、累加和校验是指发送方将所发送的数据块求累加和校验是指发送方将所发送的数据块求和，并将和，并将“校验和校验和”附加到数据块末尾。接收方附加到数据块末尾。接收方接收数据时也是先对数据块求和，将所得结果与接收数据时也是先对数据块求和，将所得结果与发送方的发送方的“校验和校验和”进行比较，若两者相同，表进行比较，若两者相同，表示传送正确，若不同则表示传送出了差错。示传送正确，若不同则表示传送出了差错。“校校验和验和”的加法运算可用逻辑加，也可用算术加。的加法运算可用逻辑加，也可用算术加。累加和校验的缺点是无法检验出字节或位序的错累加和校验的缺点是无法检验出字节或位序的错误。误。docin/sundae
20、_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束3.循环冗余码校验循环冗余码校验(CRC)循环冗余码校验的基本原理是将一个数据块循环冗余码校验的基本原理是将一个数据块看成一个位数很长的二进制数，然后用一个特定看成一个位数很长的二进制数，然后用一个特定的数去除它，将余数作校验码附在数据块之后一的数去除它，将余数作校验码附在数据块之后一起发送。接收端收到该数据块和校验码后，进行起发送。接收端收到该数据块和校验码后，进行同样的运算来校验传送是否出错。目前同样的运算来校验传送是否出错。目前CRC已广已广泛用于数据存储和数据通信中，并在国际上形成泛用于数据存储和数据通信中，并在国
21、际上形成规范，市面上已有不少现成的规范，市面上已有不少现成的CRC软件算法。软件算法。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束9.2 AT89C51的串行接口的串行接口 AT89C51内部有一个可编程全双工串行通信内部有一个可编程全双工串行通信接口。该部件不仅能同时进行数据的发送和接收，接口。该部件不仅能同时进行数据的发送和接收，也可作为一个同步移位寄存器使用。也可作为一个同步移位寄存器使用。下面将对其内部结构、工作方式以及波特率下面将对其内部结构、工作方式以及波特率进行介绍。进行介绍。docin/sundae_meng单片机原理及应用主
22、目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 9.2.1 串行接口的结构及功能串行接口的结构及功能图图9.8 AT89C51串行口结构框图串行口结构框图发送SBUF(99H)接收SBUF(99H)同步时钟门电路发送控制器接收控制器输入移位寄存器串行口控制寄存器(98H)内内部部总总线线1串行口中断TIRITXD(P3.1)RXD(P3.0)docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 1.串行数据缓冲器串行数据缓冲器SBUF SBUF是串行口缓冲寄存器，包括是串行口缓冲寄存器，包括发送寄存发送寄存器器和和接收寄存器接收寄存器，以便能以全双工方
23、式进行通信。，以便能以全双工方式进行通信。此外，在接收寄存器之前还有移位寄存器，从而此外，在接收寄存器之前还有移位寄存器，从而构成了串行接收的双缓冲结构，这样可以避免在构成了串行接收的双缓冲结构，这样可以避免在数据接收过程中出现帧重叠错误。发送数据时，数据接收过程中出现帧重叠错误。发送数据时，由于由于CPU是主动的，不会发生帧重叠错误，因此是主动的，不会发生帧重叠错误，因此发送电路不需要双重缓冲结构。发送电路不需要双重缓冲结构。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 在逻辑上，在逻辑上，SBUF只有一个，它既表示发送只有一个，它既表示发
24、送寄存器，又表示接收寄存器，具有同一个单元地寄存器，又表示接收寄存器，具有同一个单元地址址99H。但在物理结构上，则有两个完全独立的。但在物理结构上，则有两个完全独立的SBUF，一个是发送缓冲寄存器，一个是发送缓冲寄存器SBUF，另一个是，另一个是接收缓冲寄存器接收缓冲寄存器SBUF。如果。如果CPU写写SBUF，数据，数据就会被送入就会被送入发送寄存器发送寄存器准备发送；如果准备发送；如果CPU读读SBUF，则读入的数据一定来自，则读入的数据一定来自接收缓冲器接收缓冲器。即。即CPU对对SBUF的读写，实际上是分别访问上述两的读写，实际上是分别访问上述两个不同的寄存器。个不同的寄存器。doc
25、in/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束2.串行控制寄存器串行控制寄存器SCON 串行控制寄存器串行控制寄存器SCON用于设置串行口的工用于设置串行口的工作方式、监视串行口的工作状态、控制发送与接作方式、监视串行口的工作状态、控制发送与接收的状态等。它是一个既可以收的状态等。它是一个既可以字节寻址字节寻址又可以又可以位位寻址寻址的的8位特殊功能寄存器。其格式如图位特殊功能寄存器。其格式如图9.9所示。所示。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束见表9-1图图9.9 串行口控制寄存器串行口
26、控制寄存器SCONRITIRB8TB8RENSM2SM1SM0SCON98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH位地址0：双机1：多机多机通信0：禁止1：允许接收控制发送数据第9位接收数据第9位发送中断标志接收中断标志docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 (1)SM0 SM1：串行口工作方式选择位。其状态：串行口工作方式选择位。其状态组合所对应的工作方式如表组合所对应的工作方式如表9-1所示。所示。SM0 SM1 工作方式功 能说 明0 00同步移位寄存器输入/输出，波特率固定为fosc/120 1110位异步收发，波特率可变(
27、T1溢出率/n，n=32或16)1 0211位异步收发，波特率固定为f0sc/n，n=64或32)1 1311位异步收发，波特率可变(T1溢出率/n，n=32或16)表表9-1 9-1 串行口工作方式串行口工作方式docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 (2)SM2：多机通信控制器位。在方式：多机通信控制器位。在方式0中，中，SM2必须设成必须设成0。在方式。在方式1中，当处于接收状态时，若中，当处于接收状态时，若SM2=1，则只有接收到有效的停止位，则只有接收到有效的停止位“1”时，时，RI才能被激活成才能被激活成“1”(产生中断请求
28、产生中断请求)。在方式。在方式2和方式和方式3中，若中，若SM2=0，串行口以单机发送或接，串行口以单机发送或接收方式工作，收方式工作，TI和和RI以正常方式被激活并产生中以正常方式被激活并产生中断请求；若断请求；若SM2=1，RB8=1时，时，RI被激活并产生被激活并产生中断请求。中断请求。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 (4)TB8：方式：方式2和方式和方式3中要发送的第中要发送的第9位数据。位数据。该位由软件置位或复位。在方式该位由软件置位或复位。在方式2和方式和方式3时，时，TB8是发送的第是发送的第9位数据。在多机通信
29、中，以位数据。在多机通信中，以TB8位的状态表示主机发送的是地址还是数据：位的状态表示主机发送的是地址还是数据：TB8=1表示地址，表示地址，TB8=0表示数据。表示数据。TB8还可用作还可用作奇偶校验位。奇偶校验位。(3)REN：串行接受允许控制位。该位由软件置位：串行接受允许控制位。该位由软件置位或复位。当或复位。当REN=1，允许接收；当，允许接收；当REN=0，禁止，禁止接收。接收。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 (6)TI：发送中断标志位。：发送中断标志位。TI=1，表示已结束一帧数，表示已结束一帧数据发送，可由软件查
30、询据发送，可由软件查询TI位标志，也可以向位标志，也可以向CPU申申请中断。请中断。注意：注意：TI在任何工作方式下都必须由软件清在任何工作方式下都必须由软件清0。(5)RB8：接收数据第：接收数据第9位。在方式位。在方式2和方式和方式3时，时，RB8存放接收到的第存放接收到的第9位数据。位数据。RB8也可用作奇偶校也可用作奇偶校验位。在方式验位。在方式1中，若中，若SM2=0，则，则RB8是接收到的停是接收到的停止位。在方式止位。在方式0中，该位未用。中，该位未用。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 (7)RI：接收中断标志位。：
31、接收中断标志位。RI=1，表示一帧数据接，表示一帧数据接收结束。可由软件查询收结束。可由软件查询RI位标志，也可以向位标志，也可以向CPU申申请中断。请中断。注意：注意：RI在任何工作方式下也都必须由软件清在任何工作方式下也都必须由软件清0。在在AT89C51中，串行发送中断中，串行发送中断TI和接收中断和接收中断RI的中断入口地址是同是的中断入口地址是同是0023H，因此在中断程序中，因此在中断程序中必须由软件查询必须由软件查询TI和和RI的状态才能确定究竟是接收的状态才能确定究竟是接收还是发送中断，进而作出相应的处理。单片机复位还是发送中断，进而作出相应的处理。单片机复位时，时，SCON所
32、有位均清所有位均清0。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 图图9.10 9.10 电源控制寄存器电源控制寄存器PCONPCON的格式的格式PCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名称 SMODGF1 GF0PDIDL SMOD：串行口波特率倍增位。在工作方式：串行口波特率倍增位。在工作方式1工作方式工作方式3时，若时，若SMOD=1，则串行口波特率增，则串行口波特率增加一倍。若加一倍。若SMOD=0，波特率不加倍。系统复位，波特率不加倍。系统复位时，时，SMOD=0。2.电源控制寄存器电源控制寄存器PCONdocin/sundae
33、_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束9.2.2 串行口工作方式串行口工作方式 AT89C51串行通信共有串行通信共有4种工作方式，它们种工作方式，它们分别是方式分别是方式0、方式、方式1、方式、方式2和方式和方式3，由串行控，由串行控制寄存器制寄存器SCON中的中的SM0 SM1决定，如表决定，如表9-1所所示。示。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 1.工作方式工作方式0 在方式在方式0下，串行口作为同步移位寄存器使用。下，串行口作为同步移位寄存器使用。此时此时SM2、RB8、TB8均应设置为均
34、应设置为0。（1）发送发送：TI=0时，执行时，执行“MOV SBUF，A”启启动发送，动发送，8位数据由低位到高位从位数据由低位到高位从RXD引脚送出，引脚送出，TXD发送同步脉冲。发送完后，由硬件置位发送同步脉冲。发送完后，由硬件置位TI。（2）接收接收：RI=0，REN=1时启动接收，数据从时启动接收，数据从RXD输入，输入，TXD输出同步脉冲。输出同步脉冲。8位数据接收完，位数据接收完，由硬件置位由硬件置位RI。可通过。可通过“MOV A，SBUF”读取数读取数据。据。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 方式方式0的波特率为
35、的波特率为fosc/12，即一个机器周期发，即一个机器周期发送或接收一位数据。送或接收一位数据。应当指出：方式应当指出：方式0并非是同步通信并非是同步通信方式。它的方式。它的主要用途是外接同步移位寄存器，以扩展并行主要用途是外接同步移位寄存器，以扩展并行I/O口。口。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束2.工作方式工作方式1 方式方式1是一帧是一帧10位位的异步串行通信方式，包的异步串行通信方式，包括括1个起始位个起始位()，8个数据位个数据位和和一个停止位一个停止位(1)，其，其帧格式如下：帧格式如下：起始位起始位0 0D D0 0
36、D D1 1D D2 2D D3 3D D4 4D D5 5D D6 6D D7 7 停止位停止位1 1 图图9.11 9.11 方式方式1 1数据帧格式数据帧格式docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束(1)数据数据发送发送 当当TI=0时，执行时，执行“MOV SBUF，A”指令后指令后开始发送，由硬件自动加入起始位和停止位，构开始发送，由硬件自动加入起始位和停止位，构成一帧数据，然后由成一帧数据，然后由TXD端串行输出。发送完后，端串行输出。发送完后，TXD输出线维持在输出线维持在“1”状态下，并将状态下，并将SCON中中的的TI置
37、置1，表示一帧数据发送完毕。，表示一帧数据发送完毕。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束(2)数据数据接收接收 RI=0，REN=1时，接收电路以波特率的时，接收电路以波特率的16倍倍速度采样速度采样RXD引脚，如出现由引脚，如出现由“1”变变“0”跳变，跳变，认为有数据正在发送。认为有数据正在发送。在接收到第在接收到第9位数据（即停止位）时，必须同位数据（即停止位）时，必须同时满足以下两个条件：时满足以下两个条件：RI=0和和SM2=0或或接收到的接收到的停止位为停止位为“1”，才把接收到的数据存入，才把接收到的数据存入SBUF中，
38、中，停止位送停止位送RB8，同时置位，同时置位RI。若上述条件不满足，。若上述条件不满足，接收到的数据不装入接收到的数据不装入SBUF被舍弃。在方式被舍弃。在方式1下，下，SM2应设定为应设定为0。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束(3)波特率波特率波特率波特率=2=2SMODSMOD(T1(T1溢出率溢出率)/32)/32T1T1溢出率溢出率=1/T1=1/T1定时时间定时时间=(M-T(M-T初初)T T机机1 1波特率波特率=32321212(M-T(M-T初初)2 2SMODSMODfoscfoscdocin/sundae_
39、meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束3.工作方式工作方式2和方式和方式3 工作方式工作方式2和方式和方式3都是都是11位异步位异步收发串行通收发串行通信方式，两者的差异仅在波特率上有所不同。信方式，两者的差异仅在波特率上有所不同。方式方式2 2：波特率：波特率=2=2SMODSMODfosc/64(SMOD=0fosc/64(SMOD=0或或1)1)方式方式3 3：(与方式与方式1 1相同相同)波特率波特率=32321212(M-T(M-T初初)2 2SMODSMODfoscfoscdocin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一
40、页下一页结结 束束(1)数据数据发送发送 TI=0，发送数据前，先由软件设置，发送数据前，先由软件设置TB8，可，可使用如下指令完成：使用如下指令完成：SETB TB8 ；将将TB8位置位置1 CLR TB8 ；将将TB8位置位置0 然后再向然后再向SBUF写入写入8位数据，并以此来启动串行位数据，并以此来启动串行发送。一帧数据发送完毕后，发送。一帧数据发送完毕后，CPU自动将自动将TI置置1，其过程与方式其过程与方式1相同。相同。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束(2)数据数据接收接收 REN=1，RI=0时时，启动接收，启动接收
41、 若若SM2=0，接收到的，接收到的8位数据送位数据送SBUF，第，第9位数位数 据送据送RB8。若若SM2=1，接收到的第，接收到的第9位数据为位数据为0，数据不送，数据不送SBUF；接收到的第；接收到的第9位数据为位数据为1，数据送，数据送SBUF，第第9位送位送RB8。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 对波特率需要说明的是，当串行口工作在方对波特率需要说明的是，当串行口工作在方式式1或方式或方式3，且要求波特率按规范取，且要求波特率按规范取1200、2400、4800、9600时，若采用晶振时，若采用晶振12MHz和和6MH
42、z,按按上述公式算出的上述公式算出的T1定时初值将不是一个整数，因定时初值将不是一个整数，因此会产生波特率误差而影响串行通信的同步性能。此会产生波特率误差而影响串行通信的同步性能。解决的方法只有调整单片机的晶振频率解决的方法只有调整单片机的晶振频率fosc,为此为此有一种频率为有一种频率为11.0592MHz的晶振，这样可使计算的晶振，这样可使计算出的出的T1初值为整数。表初值为整数。表9-2列出了串行方式列出了串行方式1或方或方式式3在不同晶振时的常用波特率和误差。在不同晶振时的常用波特率和误差。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束
43、表表9.2 常用波特率和误差常用波特率和误差 晶振频晶振频率率(MHZ)(MHZ)波特率波特率 (HZ)(HZ)SMOSMOD DT1T1方式方式2 2定时初值定时初值 实际实际波特率波特率 误差误差(%)(%)12.0012.00960096001 1F9HF9H892389237 712.0012.00480048000 0F9HF9H446044607 712.0012.00240024000 0F3HF3H240424040.160.1612.0012.00120012000 0E6HE6H120212020.160.1611.059211.059219200192001 1FDHFD
44、H19200192000 011.059211.0592960096000 0FDHFDH960096000 011.059211.0592480048000 0EAHEAH480048000 011.059211.0592240024000 0F4HF4H240024000 011.059211.0592120012000 0E8HE8H120012000 0docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 9.3.1 工作方式工作方式0的应用的应用 串行口工作方式串行口工作方式0主要用于主要用于扩展并行扩展并行I/O接口接口。扩展成并行输出口
45、时，需要外接一片扩展成并行输出口时，需要外接一片8位串行输位串行输入并行输出的同步移位寄存器入并行输出的同步移位寄存器74LS164或或CD4094。扩展成并行输入口时，需要外接一片并行输入串扩展成并行输入口时，需要外接一片并行输入串行输出的同步移位寄存器行输出的同步移位寄存器74LS165或或CD4014。9.3 AT89C51串行接口的串行接口的应用与编程应用与编程docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 例例9.1 利用串行口工作在方式利用串行口工作在方式0，外扩一片，外扩一片74LS164构成一个构成一个3位位LED动态显示器，并
46、将片动态显示器，并将片内内RAM显示单元显示单元65H、66H和和67H单元中的段码单元中的段码输出显示。其硬件电路如图输出显示。其硬件电路如图9.12所示。所示。docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束1118874LS164SASBCLKVCCLR5VP1.0P1.1P1.289C51TXDRXD图图9.12 例例9.1电路图电路图docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 ORG 0100HSTPRT:MOV SCON，#00H；串口工作方式；串口工作方式0 SETB P1.2
47、；消去最高显示位；消去最高显示位 SETB P1.1 ；消去次高显示位；消去次高显示位 MOV SBUF,65H ；传送最低显示位；传送最低显示位 JNB TI,$；等待发送；等待发送 CLR P1.0 ；最低位显示；最低位显示 CLR TI ；清中断标志位；清中断标志位 LCALL DSSJ ；调延时子程序；调延时子程序 SETB P1.0 ；消去最低显示位；消去最低显示位 MOV SBUF,66H ；传送中间显示位；传送中间显示位docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 JNB TI,$；等待传送结束；等待传送结束 CLR P1.1
48、；显示中间位；显示中间位 CLR TI ；清中断标志位；清中断标志位 LCALL DSSJ ；调延时子程序；调延时子程序 SETB P1.1 ；消去中间显示位；消去中间显示位 MOV SBUF,67H ；传送最高显示位；传送最高显示位 JNB TI,$；等待传送结束；等待传送结束 CLR P1.2 ；显示最高位；显示最高位 CLR TI ；清中断标志位；清中断标志位 LCALL DSSJ SETB P1.2 RET点击观看仿真演示点击观看仿真演示docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 例例9.2 A、B两台单片机，均采用两台单片机，均采
49、用11.0592MHz晶晶振。振。A机以机以2400bps波特率将内部波特率将内部RAM中中30H至至39H的的10个字节及校验和经串行口发送给个字节及校验和经串行口发送给B机，机，B机正确接收后存入片内机正确接收后存入片内RAM的的30H至至39H单元，单元，并同时显示其中的前并同时显示其中的前8位数据。位数据。A、B两机的两机的RXD、TXD交叉相连并共地。交叉相连并共地。两机串行口均设置为方式两机串行口均设置为方式1，定时器，定时器T1定时初值定时初值为为F4H，两机采用查询控制方式程序如下：，两机采用查询控制方式程序如下：9.3.2 工作方式工作方式1的应用的应用docin/sunda
50、e_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束；A机发送程序：机发送程序：ORG 0 MOV R0,#30H ;R0指向数据块首址指向数据块首址 MOV R7,#0AH ;循环次数为循环次数为10次次 MOV A,#1 ;初值为初值为1MAIN:MOV R0,A ;设置数据初值为设置数据初值为1A INC R0 INC A DJNZ R7,MAIN MOV TMOD,#20H;T1定时方式定时方式2docin/sundae_meng单片机原理及应用主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 MOV TL1,#0F4H ;波特率为波特率为1200bps MOV T
