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6- 3 8051 的串行通讯端口的应用

6- 3 8051 的串行通讯端口的应用. 例 1. 利用串口方式 0 扩展并行 I/O. 75495 、 75497 是常用的串 / 并、并 / 串转换移位寄存器，利用这些芯片及 8051 的串行端口工作方式 0 ，可方便地扩展并行 I/O 接口. 75495 的原理图. 75497 的原理图. 8051 串行口扩展原理图. 波形图. 编程分析：

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6- 3 8051 的串行通讯端口的应用

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  1. 6-3 8051的串行通讯端口的应用 例1. 利用串口方式0扩展并行I/O 75495、75497是常用的串/并、并/串转换移位寄存器，利用这些芯片及8051的串行端口工作方式0，可方便地扩展并行I/O接口

  2. 75495的原理图

  3. 75497的原理图

  4. 8051串行口扩展原理图

  5. 波形图

  6. 编程分析： 对于高速I/O（如机床位置反馈信号、运动脉冲控制信号等），使用中断处理比较合适，但对于普通I/O（如按钮开关、急停开关、限位开关、继电器、电磁阀等）, 并不需要很快的响应速度，反而需要进行滤波处理，对这些信号的处理，一般在主程序中定时扫描即可，扫描周期应≥ 5ms，一般不要超过100ms。 对于本例，对输入输出的读写，用串口中断程序来实现，对这些I/O的逻辑运算和处理，则放在主程序中进行。在I/O处理完成后，通过写SBUF来启动I/O的读写（仅写一次），I/O的刷新由串口不断产生中断来完成。 由于同步串行传输速度快, 也可以采用查询的方式来实现串行端口的读写。

  7. 开始 T2中断 初始化 标志定时1 高速处理程序 返回 N 标志定时=1？ Y I/O处理程序 标志定时 0 启动I/O刷新 方案1： 利用定时器将主程序分为高速和低速处理2个节拍，利用中断实现I/O的读写，输入输出的刷新在同一节拍完成。程序简单，但响应有延时。

  8. RI中断 TI中断 ASBUF TI 0 Y RAMA 发送完？ N P1.0 Y 输入完？ 发送数据 N P1.10 REN0 修改接收地址 修改发送地址 P1.0 RI0 RI0 返回 REN1 返回 返回 返回

  9. 高速处理程序 N 定时标志=1？ T2中断 Y N REN=0？ Y 标志定时1 I/O处理程序 P1.10 P1.0 开始 启动刷新OUT 设置地址 REN1 初始化 标志定时 0 返回 方案2： 利用定时器将主程序分为高速和低速处理2个节拍，利用中断实现I/O的读写，输入、输出的刷新分节拍完成。

  10. RI中断 TI中断 ASBUF TI 0 Y RAMA 发送完？ N Y 输入完？ 发送数据 P1.0 N REN0 修改接收地址 修改发送地址 P1.10 RI0 RI0 返回 返回 返回 返回

  11. 开始 T2中断 初始化 标志定时1 高速处理程序 返回 N 标志定时=1？ Y 标志定时 0 刷新INPUT I/O处理程序 刷新OUT 方案3： 利用定时器将主程序分为高速和低速处理2个节拍，用查询实现I/O的读写

  12. 接收 发送 P1.10 P1.0 P1.11 REN1 Y 发送完？ N RI=1？ 发送数据 P1.0 RAMASBUF REN0 修改发送地址 返回 Y 输入完？ RI0 N TI=1？ 修改接收地址 返回 Y RI0

  13. 编程： 设单片机晶振频率为12MHz，定时器T2定时时间为5ms，输入缓冲器地址为：20H~21H (X_byte0~1)，接收地址寄存器addr_X (30h) , 接收计数器cnt_X(31h); 输出缓冲器地址为：22H~24H(y_byte0~2) ,发送地址寄存器addr_X (32h)，发送计数器cnt_Y(33h); • 中断向量： • org 0000h • jmp main • org 0023h • jbc ti, TxD_I • jb ri, RxD_I ; 不能用jbc • reti • org 002bh • ；jmp int_T0 ; 方案2 • clr tf2 • setb T_5ms • reti T2中断程序（方案2）： Int_T2: clr tf2 setb T_5ms mov addr_X, #X_byte1 mov cnt_X, #02H clr P1.1 clr p1.0 setb p1.0 reti

  14. 写输出子程序： TxD_P: CLR TI ；用jbc指令时可省略 SETB P1.1 ；选择输出 MOV R1, #02H MOV R0, # Y_byte2 ；送输出初始地址 TxD_P1: MOV A, @R0 ；读输出缓冲器 MOV SBUF , A ；发送 TxD_P2: JNB TI, TxD_P2 ；发送完1个字节？ DEC R0 ；修改地址 DJNZ R1, TxD_P1 CLR P1.0 ；锁存输出 SETB P1.0 ；锁存输出 CLR P1.1 ；切换到输入 RET

  15. 读输入子程序： RxD_P: MOV R0, #X_byte1 ；送输入首地址 MOV R1, #02H ；设置输入个数 CLR P1.1 ；选择输入 CLR P1.0 ；锁存输入端口状态 SETB P1.0 SETB REN ；启动串口接收 RxD_P1: CLR RI RxD_P2: JNB RI, RxD_P2 ；接收完1个字节？ MOV A, SBUF ；读输入端口 MOV @R0, A ；缓冲器输入端口状态 DEC R0 ；修改地址 DJNZ R1, RxD_P1 CLR REN ；停止读输入 CLR RI RET

  16. 写输出中断程序： TxD_I: CLR TI PUSH ACC ; PSW 00H MOV R0, addr_Y ；送输出地址 DJNZ cnt_Y, END_TI CLR P1.0 SETB P1.0 CLR P1.1 ；方案2无 CLR P1.0 ；方案2无 SETB REN ; 方案2无 POP 00H ; PSW ACC RETI END_TI: MOV A, @R0 ；读输出缓冲器 MOV SBUF , A ；发送 DEC addr_Y ；修改地址 POP 00H ; PSW ACC RETI

  17. 读输入中断程序： RxD_I: PUSH ACC ; PSW 00H MOV A, SBUF ；读输入端口 MOV R0, addr_X ；送输入地址 MOV @R0, A ；RAM输入端口状态 DEC addr_X ；修改地址 DJNZ cnt_X, END_RI CLR REN ；停止读输入 CLR RI END_RI: POP 00H ; PSW ACC CLR RI RET

  18. 主程序公共部分： main: mov rcap2h, #0ech mov rcap2l, #78h mov th2,#0ech mov tl2, #78h mov t2mod, #00h mov t2con, #04h ;自动装载方式并启动 mov addr_X, #X_byte1 mov cnt_X, #02h mov addr_Y, #Y_byte2 mov cnt_Y, #03h mov Y_byte0, #00h ; 当输出低电平有效时为0ffh mov Y_byte1, #00h ; 当输出低电平有效时为0ffh mov Y_byte2, #00h ; 当输出低电平有效时为0ffh call TxD_P call RxD_P mov ie, #1011xxxxb ; 开中断 Start: call fastP ; 处理高速要求程序

  19. 方案2主程序： jnb T_5ms, Start jb REN, start clr T_5ms call PLC_P mov addr_Y, #Y_byte1 mov cnt_Y, #02h mov a, Y_byte2 mov sbuf, a jmp start 方案1主程序： jnb T_5ms, Start clr T_5ms call PLC_P mov addr_X, #X_byte1 mov cnt_X, #02h mov addr_Y, #Y_byte1 mov cnt_Y, #02h mov a, Y_byte2 mov sbuf, a jmp start T2中断程序（方案2）： Int_T2: clr tf2 setb T_5ms mov addr_X, #X_byte1 mov cnt_X, #02H clr P1.1 clr p1.0 setb p1.0 reti 方案3主程序： jnb T_5ms,Start clr T_5ms call RxD_P call PLC_P call TxD_P jmp start

  20. 8051系列单片机仅有一个串行通信接口,若用于异步通信,本例也可以用普通I/O口,用软件来实现,主程序用方案3

  21. 读输入子程序： RxD_P: MOV R0, #X_byte1 ；送输入首地址 MOV R1, #02H ；设置输入个数 CLR P1.1 ；选择输入 CLR P1.0 ；锁存输入端口状态 SETB P1.0 setb p1.2 ；准备接收 RxD_P1: mov r2, #08h RxD_P2: mov c, p1.2 ；读入一位 rlc a clr p1.3 ；产生移位时钟 setb p1.3 ；产生移位时钟 djnz r2,RxD_P2 ；接收完一个字节？ MOV @R0, A ；缓冲器输入端口状态 DEC R0 ；修改地址 DJNZ R1, RxD_P1 RET ; 132us (12MHz)

  22. 写输出子程序： TxD_P: SETB P1.1 ；选择输出 MOV R1, #02H MOV R0, # Y_byte2 ；送输出初始地址 TxD_P1: MOV A, @R0 ；读输出缓冲器 mov r2,#08h TxD_P2: rlc a mov p1.2, c clr p1.3 ；产生移位时钟 setb p1.3；产生移位时钟 djnz r2, TxD_P2 ；发送完1个字节？ DEC R0 ；修改地址 DJNZ R1, TxD_P1 CLR P1.0 ；锁存输出 SETB P1.0 ；锁存输出 CLR P1.1 ；切换到输入,安全 RET ; 116us(12MHz)

  23. P1.0 P1.1 8051 SDA SCL 24C256 A2 A1 A0 SDA SCL 24C256 A2 A1 A0 … … [ 1 1 1 ] [ 0 0 0 ] 例2 利用串口方式扩展数据存储器 由于串行通信（如I2C SPI）方式连线少,需要的芯片引脚少,可大大减小PCB板的面积,且芯片价格便宜,采用串行接口的芯片也越来越多（如串行EEPROM、D/A、A/D、温度传感芯片、实时日历时钟等），在单片机系统设计中的应用越来越广泛。 在一些8051系列单片机中，集成了串行接口，但也有一些单片机没有这些接口。由于单片机的I/O口可进行位操作，通过软件用普通I/O端口，很容易就可实现这些串行扩展，本例就以8051的P1口，和串行EEPROM 24C256为例，来说明这种扩展的设计方法。 24C256是一片32Kx8bit。具有3根地址选择线，最多可扩展8片。 24Cxx的内部有16~64byte的页面写缓冲器，每次写数据的个数不能超过页面的大小。也不能跨页面写。

  24. I2wr: clr scl mov r3,#08h I2wr1: rlc a mov sda,c setb scl clr scl djnz r3,I2wr1 setb sda I2wlp0: mov c,sda ; 应答 jc I2wlp0 ; 应答？ ret 从24C256的读写时序可以看出，写一个字节用的次数很频繁，用子程序来实现较好。

  25. 对EEPROM的读写，数据源应能覆盖所有内部RAM单元，用addr_D来存放数据源的起始地址，用num来存放需要写数据的个数，用addrL addrH来存放写入EEPROM的内部起始地址。 ; 数据源起始地址存放在addr_D单元，数据个数存放在=num ; adrH adrL存放目标起始地址。 w_rom: setb scl setb sda ; 停止 clr sda ; 起始 mov a,#0a0h ; 写命令字 call I2wr mov a,addrH call I2wr mov a,addrL call I2wr mov r0,addr_D mov r2,num wdl31: mov r2,num wdl3: mov r3,#08h mov a,@r0 wdl4: call I2wr inc r0 djnz r2,wdl3 clr sda setb scl ; 停止 setb sda ; 停止 ret

  26. rdl1: mov r3,#08h setb sda rdl2: setb scl mov c,sda rlc a clr scl djnz r3,rdl2 mov @r0,a inc r0 djnz r2,rdl3 clr sda setb scl ; 停止 setb sda ; 停止 ret rdl3: clr sda ; byte end setb scl ; byte end clr scl ; byte end jmp rdl1 R_rom: setb scl setb sda ；停止 clr sda ；起始 mov a,#0a0h call I2wr mov a,adrH call I2wr mov a,adrL call I2wr setb sda setb scl clr sda ; 起始 mov a,#0a1h ; 写读命令 call I2wr mov r0,addr_D mov r2,num

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