1、第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口主 要 章 节 7.1 通信的基本概念 7.2 51单片机串行口的功能与结构 7.3 串行口的工作方式 7.4 串行口的应用2023-5-1311第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口7.1 通信的基本概念 7.1.1 并行通信和串行通信2023-5-1321(a)并行通信 (b)串行通信第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口根据信息传送的方向，串行通信可以分为单工、半双工和全双工2023-5-1331 A B A B A B s s (a)单工 (b)半双工 (c)全双工第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口7.1.2 串行通信的
2、基本过程 1.发送过程 2023-5-1341发送时钟数据线0 1 1 0 0 1 1 0第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口 2.接收过程2023-5-1351接收时钟 数据线0 1 1 0 0 1 1 0 第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口7.1.3 串行通信的通信方式 1.串行异步通信方式2023-5-1361 第 n+1 个字符 起始位 奇偶校验位 停止位 下一个起始位 D2 D1 D0 D3 D4 D5 D6 D7 数据位 D0 D1 0 0 1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 D2 第 n 个字符 1 1 1
3、 1 空闲位 空闲位 特点：u 一次传送的位数比较少，对发送时钟和接收时钟的同步性要求相对不高，线路简单。u 传送速度较慢。第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口 2.串行同步通信方式2023-5-1371同步字符1同步字符2数据块校验字符1校验字符2特点：u 一次连续传送多个字符，传送的位数多，对发送时钟和接收时钟同步性要求很高，控制线路复杂u 传送速度快。第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口 7.1.4 波特率 波特率是指串行通信中，单位时间传送的二进制位数，单位为bps。传输速度往往又可用每秒传送多少个字节来表示(Bps)。它与波特率的关系为：波特率(bps)=一个字符的二
4、进制位数字符/秒(Bps)2023-5-1381第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口7.2 51单片机串行口的功能与结构7.2.1 串行口的功能 51单片机具有一个全双工的串行异步通信接口，可以同时发送和接收数据。有四种工作方式：方式0、方式1、方式2和方式3。方式0为同步移位寄存器方式，一般用于外接移位寄存器芯片扩展I/O接口。方式1为8位的异步通信方式，通常用于双机通信。方式2和方式3为9位的异步通信方式，通常用于多机通信2023-5-1391第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口7.2.2 串行口的结构2023-5-13101 发送SBUF 接收SBUF 发 送 控 制 器
5、 接 收 控 制 器 输 入 移 位 寄 存 器 串行口控制寄存器 波特率发生器 串 行 口 中 断 内部总线 门 +RXD(P3.0)TXD(P3.1)RI TI 串行口数据寄存器(SBUF)，串行口控制寄存器SCON、电源控制寄存器PCON以及定时/计数器和中断系统中的特殊功能寄存器组成。第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口7.2.3 串行口控制寄存器SCON2023-5-13111SM0、SM1：串行口工作方式选择位SCOND7D6D5D4D3D2D1D098HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0SM1方式功能波特率00方式0移位寄存器方式fosc/1201方式18
6、位异步通信方式可变10方式29位异步通信方式fosc/32或fosc/6411方式39位异步通信方式可变SM2：多机通信控制位。REN：接收允许控制位。TB8：发送数据的第9位。RB8：接收数据的第9位。TI：发送中断标志位。RI：接收中断标志位。第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口 7.2.4 电源控制寄存器PCON2023-5-13121PCOND7D6D5D4D3D2D1D087HSMODXXXGF1GF0PDIDLSMOD：波特率加倍位。当SMOD位为1，则串行口方式1、方式2、方式3的波特率加倍。GF1、GF0：通用标志位。由软件置位或复位 PD：掉电方式位。当PD=1时，进
7、入掉电方式。IDL：待机方式位。当IDL=1时，进入待机方式。第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口7.3 串行口的工作方式串行口的工作方式7.3.1 方方式式0-移位寄存器方式移位寄存器方式 方式方式0通常用来外接移位寄存器，用作扩展通常用来外接移位寄存器，用作扩展I/O口。口。u RXD：串行数据：串行数据 TXD：同步时钟。：同步时钟。u 数据格式：低位在前，高位在后，长度数据格式：低位在前，高位在后，长度8位，在位，在SBUF中。中。u 波特率：波特率：fosc/12。（1）发送）发送n条件：条件：TI=0n操作：操作：MOV SBUF，An 结果：发送完毕，结果：发送完毕，TI
8、置置“1”。第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口u 条件：条件：RI=0u 操作：操作：REN（SCON.4）置）置“1”u 结果：结果：8位数据接收数据缓冲器位数据接收数据缓冲器SBUF中，同时，中，同时，RI置置“1”，向，向CPU申请中断。申请中断。u 用户处理：用户处理：MOV A,SBUF（2）接收）接收第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口7.3.2 方方式式1-8位异步通信方式位异步通信方式u TXD：发送数据端：发送数据端 RXD：接收数据端。：接收数据端。u 数据格式：数据格式：1位起始位（位起始位（0），），SBUF中中8位数据位（低位位数据位（低位在前）和在
9、前）和1位停止位（位停止位（1）。）。u波特率：波特率：2SMOD（T1的溢出率）的溢出率）/32（1）发送）发送u 条件：条件：TI=0u 操作：操作：MOV SBUF，Au 结果：发送完毕，结果：发送完毕，TI置置“1”。第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口u 条件：条件：RI=0，REN（SCON.4）置）置“1”。u 结果：结果：8位数据接收数据缓冲器位数据接收数据缓冲器SBUF中，同时，中，同时，RI置置“1”，向，向CPU申请中断。申请中断。u 用户处理：用户处理：MOV A,SBUF（2）接收）接收第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口7.3.3 方方式式2和方式和
10、方式3u TXD：发送数据端：发送数据端 RXD：接收数据端：接收数据端u 数据格式：数据格式：1位起始位（位起始位（0），），SBUF中中8位数据位（低位位数据位（低位在前）第在前）第9位位TB8和和1位停止位（位停止位（1）u波特率：波特率：2SMOD（T1的溢出率）的溢出率）/32（1）发送）发送u 条件：条件：TI=0u 操作：先准备第操作：先准备第9位位TB8，执行，执行MOV SBUF，Au 结果：发送完毕，结果：发送完毕，TI置置“1”。第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口u 条件：条件：RI=0，REN（SCON.4）置）置“1”。u 结果：结果：SM2=0，接收的前，
11、接收的前8位数据送位数据送SBUF，第，第9位送位送RB8，RI置置“1”，向，向CPU申请中断。申请中断。SM2=1，若接收的第，若接收的第9位为位为1，则前，则前8位数据送位数据送SBUF，第第9位送位送RB8，RI置置“1”，向，向CPU申请中断。申请中断。u 用户处理：用户处理：MOV A,SBUF（2）接收）接收第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口7.4 串行口的应用 7.4.1 利用方式利用方式0扩展并行扩展并行I/O接口接口【例【例7-1】用8051单片机的串行口外接串入并出的芯片74HC164扩展并行输出口控制一组发光二极管，使发光二极管从右至左延时轮流显示。74HC1
12、64是一块8位的串入并出的芯片，共14个引脚，除了电源和地信号外，A、B：串行数据输入端；CLK：串行时钟信号输入端；Q0Q7：8位数据并行输出端；：清零端，输入低电平时74HC164输出端清0；在CLK=0、=1时，74HC164保持原来数据。2023-5-13191CLRCLR第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口2023-5-13201第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口设串行口采用查询方式，显示的延时依靠调用延时子程序来实现2023-5-13211汇编语言程序：ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN:MOV SCON,#00H;串口初始化方式0MO
13、V A,#0FEHSTART:MOV SBUF,A;51单片机串口发送LOOP:JNB TI,LOOP;等待发送ACALL DELAY;延时CLR TIRL A;循环移位改变显示内容SJMP STARTDELAY:MOV R7,#80H;延时子程序LOOP2:MOV R6,#0FFHLOOP1:DJNZ R6,LOOP1DJNZ R7,LOOP2RETEND第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口2023-5-13221#include /包含特殊功能寄存器库#include /包含内部函数void main()unsigned char i;unsigned int j;SCON=0 x
14、00;/串口初始化方式0i=0 xFE;for(;)SBUF=i;/51单片机串口发送while(!TI);/等待发送TI=0;for(j=0;j=20000;j+)_nop_();/延时i=_crol_(i,1);/改变显示内容C语言程序：第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口【例【例7-2】用8051单片机的串行口外接并入串出的芯片74HC165扩展8位并行输入口，输入一组开关的状态，并通过二极管显示出来。74HC165是一块8位的并入串出的芯片，共16个引脚，除了电源和地信号外，P7P0：8位并行输入端；SIN：串行数据输入端；QH、:串行数据同相、反相输出端；CLK：串行时钟信号
15、输入端；CLK INH：串行时钟允许输入端，当它为低电平时，允许CLK时钟输入；S/：串出/并入方式控制输入端，S/=1，允许串行输出，S/=0允许并行置入。74HC165的工作过程一般如下：（1）使控制端S/=0，8位并行数据置入到内部的寄存器；（2）使控制端S/=1，在时钟信号CLK的控制下，内部寄存器的内容按从P0P7的顺序从串行输出端依次输出。2023-5-13231QHLLLLL第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口2023-5-13241P0口接的8个发光二极管第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口串行口方式0数据的接收，用SCON寄存器中的REN位来控制，采用查询RI
16、的方式来判断数据是否输入，汇编语言程序：2023-5-13251ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN:CLR P1.0;74HC165并入NOPNOPNOP SETB P1.0;74HC165串出NOPNOPNOPMOV SCON,#10H;串口初始化方式0，允许接收LOOP:JNB RI,LOOP;接收CLR RIMOV A,SBUFMOV P0,A;送P0口显示SJMP MAINEND第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口C语言程序：2023-5-13261#include /包含特殊功能寄存器库#include /包含内部函数库sbit P1_0=P10;
17、void main()unsigned char i;while(1)P1_0=0;_nop_();_nop_();_nop_();/74HC165并入P1_0=1;_nop_();_nop_();_nop_();/74HC165串出SCON=0 x10;/串口初始化方式0，允许接收while(!RI);/接收RI=0;i=SBUF;P0=i;/送P0口显示 第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口7.4.2 利用方式1实现点对点的双机通信【例【例7-3】用汇编语言编程通过串行实现将甲机的片内RAM中30H3FH单元的内容传送到乙机的片内RAM的40H4FH单元中。2023-5-13271
18、 8051 8051 甲机 RXD TXD GND TXD RXD GND 乙机 甲、乙两机都选择方式1即8位异步通信方式，最高位用作奇偶校验，波特率为1200bps，甲机发送，乙机接收，因此甲机的串口控制字为40H，乙机的串口控制字为50H。第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口 由于选择的是方式1，波特率由定时/计数器T1的溢出率和电源控制寄存器PCON中的SMOD位决定，则需对定时/计数器T1初始化。设SMOD=0，甲、乙两机的振荡频率为12MHz，由于波特率为1200bps。定时/计数器T1选择为方式2，则初值如下。初值=256-fosc2SMOD/(12波特率32)=256-1
19、2000000/(12120032)230=E6H 根据要求，定时/计数器T1的方式控制字为20H。2023-5-13281第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口甲机的发送程序：乙机的接收程序：2023-5-13291TSTART:MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0E6HMOV TH1,#0E6HMOV PCON,#00HMOV SCON,#40HMOV R0,#30HMOV R7,#10HSETB TR1LOOP:MOV A,R0MOV C,PMOV ACC.7,C MOV SBUF,AWAIT:JNB TI,WAIT CLR TI INC R0 DJNZ R7,LOOP RETRSTART:MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0E6H MOV TH1,#0E6HMOV PCON,#00HMOV R0,#40H MOV R7,#10HSETB TR1LOOP:MOV SCON,#50H WAIT:JNB RI,WAITMOV A,SBUFMOV C,PJC ERROR ANL A,#7FH MOV R0,AINC R0DJNZ R7,LOOPRET第第7章章 51单片机串行接口单片机串行接口 习习 题题1、2、3、5、62023-5-13301
