1、单片机应用系统设计第九章 串行接口 第一节 概述 第二节 8051单片机串行接口 第三节 串行接口的工作方式 第四节 串口初始化编程 第五节 RS-232接口 第六节 串行接口的应用本章要点 串行通信的基本概念。8051单片机串行接口的结构与工作方式，与PC的通信以及通信程序的编制。远程通信概念，RS-232接口。第一节 概述一、串行通信的工作方式 1.异步方式：异步方式：以帧作为传送单位，每一帧由起始位、数据位、校验位和停止位组成，结构如图。2.异步接收异步接收/发送器发送器 异步传送方式可以通过软件将一帧数据逐位取出，在开头加起始位，末尾加校验位和停止位。然后进行发送。也可以用硬件自动完成
2、；这种硬件称为异步接收发送器，简称为UART。8051单片机在片内就提供了一个UART。3.同步方式同步方式 同步方式仅在开始用若干字符作为同步号令，然后连续发送数据，如图所示。由于没有在每一个字符中，配置起始、停止位，所以结构紧凑，传输效率高、速度快，其组成如下图所示：二、串行通信的传送速度 串行通信的数据传送是按位进行的，每秒所传送的位数称为波特率，如果数据传送的速度为每秒120帧，每个帧包含10位，则每秒传送1200位，即波特率为1200。10120=l200bit/s=1200baut 每位传送的时间T等于波特率的倒数，如上例波特率为1200则每位传送时间为 T=0.833ms 国际上
3、规定的标准波特率系列为300、600、1200、1800、2400、4800、9600和19200bit/s。三、串行通信的传送方向 1.1.单工方式单工方式：指通信双方，一方只能发送，另一方只能接收，传送方向是单一的。2.2.半双工方式半双工方式:通信双方只有一根传输线(共地)，但任何一方都可以发送，当一方发送时，另一方只能接收。3.3.全双工方式：全双工方式：需要通信双方连接两条传输线(共地)，一条是将数据从甲方送到乙方，另一条是从乙方送到甲方。允许双向同时发送。四、串行通信的校验方式四、串行通信的校验方式，奇校验：根据数据中1的个数，决定校验位是否置1。以使1的个数总和为奇数。偶校验，根
4、据数据中1的个数，决定校验位是否置1，以使1的个数总和为偶数。2.2.一组数据的校验方法一组数据的校验方法 在一组数据之后加发数据代数和或在一组数据之后加发数据异或值。1.1.异步通信中单个字符的校验方法异步通信中单个字符的校验方法 通常是在单个字符末位后面，附加一个校验位。第二节 8051单片机串行接口 8051单片机串行接口结构 一、数据缓冲器一、数据缓冲器SBUF 发送数据发送数据 通过指令MOV SBUF,A将数据写入SBUF，然后串口自动将数据按事先设置的方式及速率从TXD(P3.1)端口输出，数据发送完毕，串口向CPU申请中断，且通过硬件将TI置1，表示发送已经结束，等待写入第二帧
5、数据。接收数据接收数据 通过指令MOV A,SBUF，使串口按事先设置的方式及速率自动从端口TXD(P3.1)接收数据，一帧数据接收完毕 RI=1，串口向CPU请求中断且表示接收已经结束。二、控制寄存器二、控制寄存器SCON SCON各位定义各位定义 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0和和SM1与工作方式关系与工作方式关系SM0 SMl 工作方式 功 能 波特率 0 0 0 作移位的IO f 12 0 1 1 8位 UART 可变由Tl时间常数定 1 0 2 9位 UART f/n n=64或32 1 1 3 9位
6、 UART 可变由Tl时间常数定 注：表中f 为主振频率。三、电源控制寄存器三、电源控制寄存器PCONPCON PCONPCON各位定义各位定义 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SMOD -GF1 GF0 PD IDL 电源控制寄存器主要用于设置低功耗模式和掉电保护工作模式。但其中第7位SMOD用于串口。当串口工作于方式1、方式2、方式3时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1波特率加倍，SMOD=0，则不加倍。返回本章首页第三节 串行接口的工作方式 一、串行口工作方式一、串行口工作方式0 0 方式方式0 0工作性能工作性能:1)波特率固定为 发送位数据等于一个机器周期。2)不
7、 论 是 发 送 还 是 接 收，数 据 都 是 从RXD(P3.0)端出入。TXD端而作为同步移位脉冲输出端。3)工作于方式0时，可将串行接口扩展为并行接口，而其他三种工作方式，则主要用于通信。12/oscf方式方式0 0的工作时序的工作时序方式0的接收时序 方式0的发送时序 方式方式0的应用的应用 串行口扩展为并行输出口串行口扩展为并行输人口 二、串口工作方式二、串口工作方式1 1 方式方式1 1的工作性能的工作性能 1)波特率可变 串口波特率由定时器T1产生，并决定于T1定时时间，而T1的定时时间决定于装入的时间常数N，因此可根据时间常数N推出波特率，即2)传送数据为8位，连同一位起始位
8、、一位停止位组成一帧，即一帧为10位，发送由TXD输出，接收由RXD输入，可构成全双工的串行通信端口。12)256(322NfOSCSMOD波特率方式方式1 1的工作时序的工作时序三、串口工作方式三、串口工作方式 2 2、3 3方式方式2 2、3 3的工作性能的工作性能 1)方式2波特率固定，并等于。方式3波特率计算方法同方式1,即等于。2)一帧数据为11位，包括1位起始位、8位数据位、1位可编程位、1位停止位。数据位低位在前高位在后，第9位可编程位发送时从SCON中的TB8取出，接收时第9位存SCON中的RB8。OSCSMODf642波特率返回本章首页12)256(322NfOSCSMOD波
9、特率第四节 串口初始化编程 一、一、计算波特率计算波特率 串口方式0 串口方式1和串口方式3 串口方式2 12/oscf波特率OSCSMODf642波特率12)256(322NfOSCSMOD波特率二、对二、对SCON、PCON、TMOD初始化初始化 以设计一8051单片机控制系统为例，设主振频率为12MHz，要求串口发送数据为8位、波特率为1200bps.则初始化步骤为：1.先按波特率要求，计算T1的时间常数N，设SMOD=1。已知主振频率为12MHz，波特率为1200bps.，串口工作于方式1,按式7-4可求得N=203.920CCH 2.写出初始化程序 MOV SCON,#50H ;串行
10、口工作于方式1 MOV PCON,#80H ;SMOD=1，MOV TMOD,#20H ;T1工作方式2定时方式MOV THl,#0CCH ;设置时间常间为N MOV TLl,#0CCH ;自动装入时间常数SETB TR1;启动T1返回本章首页第五节 RS-232、RS-485接口一、一、RS-232RS-232 使用RS-232接口可增加串口的驱动能力、信号幅度与传输距离。直接用单片机的串口进行通信，可以将两个串口直接相连，RS232芯片芯片MAX232的组成与引脚的组成与引脚 引脚内部组成单片机与PC机的串口通信 实验内容实验内容PC机向单片机发送0 x55，单片机收到0 x55后向PC反馈信号0 x41，并点亮一盏LED灯，否则向PC反馈信号0 x30。程序思想：程序思想：既有串口发送又有串口接收。首先进行串口初始化。可采用中断方式或查询方式。程序代码如下：总结 掌握单片机与PC机串口通信电路的设计方法。掌握单片机与PC机串口通信的程序设计和调试方法 掌握单片机之间的串口通信实现方法。
