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模块四 内部资源（三） ---- 串行口及应用

模块四 内部资源（三） ---- 串行口及应用. 一、案例 ---- 基于串行口的彩灯控制系统 功能： 1 、彩灯 0.5S 移动 1 次 ; 2 、彩灯输出控制由串行口实现。 前面介绍的彩灯输出控制都是基于并行口的，本次课讨论另外的实现方法 --- 串行输出。. 数据输入 RXD 1 2 TXD 移位脉冲 74LS164 8 8051 3 4 5 6 10 11 12 13.

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模块四 内部资源（三） ---- 串行口及应用

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  1. 模块四 内部资源（三）----串行口及应用 一、案例----基于串行口的彩灯控制系统 功能：1、彩灯0.5S移动1次; 2、彩灯输出控制由串行口实现。 前面介绍的彩灯输出控制都是基于并行口的，本次课讨论另外的实现方法---串行输出。 数据输入 RXD 1 2 TXD 移位脉冲 74LS164 8 8051 3 4 5 6 10 11 12 13 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

  2. 要求：（1）8个发光管全亮；（2）从左向右依次变灭，每次减少一个，直到全灭；（3）从左向右依次点亮，每次亮一个；（4）从右向左依次点亮，每次亮一个；（5）从左向右依次点亮，每次增加一个，直到全亮；（6）返回（2）循环。要求：（1）8个发光管全亮；（2）从左向右依次变灭，每次减少一个，直到全灭；（3）从左向右依次点亮，每次亮一个；（4）从右向左依次点亮，每次亮一个；（5）从左向右依次点亮，每次增加一个，直到全亮；（6）返回（2）循环。 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030H MAIN:MOV SCON,#0 CLR ES MOV DPTR,#TAB LOOP:MOV R0,#0 L1: MOV A,R0

  3. MOVC A,@A+DPTR CLR P1.0 MOV SUBF,A JNB TI,$ CLR TI SETB P1.0 ACALL DELAY INC R0 CJNE R0,#34,L1 SJMP LOOP TAB: DB 0FFH DB 0FFH,7FH,3FH,1FH,0FH,7,3,1,0,80H,40H DB 20H,10H,8,4,2,1,1,2,4,8,10H,20H,40H,80H,80H DB 0C0H,0E0H,0F0H,0F8H,0FCH,0FEH,0FFH END 请试验上段程序，看一下运行效果。 计算机串行通信基础

  4. 并 行 数 据 传 送 串 行 数 据 传 送 原 理 各数据位同时传送 数据位按位顺序进行 优 点 传送速度快、效率高 最少只需一根传输线即可完成：成本低 缺 点 数据位数→传输线根数：成本高 速度慢 应 用 传送距离＜30米，用于计算机内部 几米～几千公里，用于计算机与外设之间 二、 串行通信基础知识 并行 数据传送 同步 串行 异步（用于单片机中）

  5. 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。

  6. 串行通信 特点：传送控制复杂、速度慢，传输线少，成本低

  7. 1.串行通信的基本概念 • 异步通信与同步通信 • 异步通信 收、发设备时钟独立，以字符(帧)为单位传输

  8. 异步通信帧格式 • 起始位（１位）； • 数据位（８位）； • 奇偶校验位（１位，可无校验位）； • 停止位（１位）。 特点 • 易于实现 • 效率不高 • 同步通信（发、收时钟直接连接，效率高。板内元件间的SPI接口）

  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

  10. 信号的调制与解调 调制解调器 • 调制 • 解调 DTE：数据终端设备 DCE：数据通信设备

  11. 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 连接器 DB-9 连接器

  12. 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：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： • 电气特性 电平转换电路（如MAX232）。

  13. 远程通信，需要调制解调器 • 过程特性

  14. 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

  15. 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

  16. 采用RS-232C接口存在的问题 传输距离短、速率低 通常不超过15米，速率20Kbps 有电平偏移 RS-232收发共地，地电流会使电平偏移出现逻辑错误。 抗干扰能力差 RS-232常用单端输入，易混入干扰。 新标准RS-485改善了传输特性，应用广泛。

  17. 单片机与单片机间的通信 • 硬件连接 近程连接 （直连） 远程连接 (电平转换)

  18. 电平转换器件与接线

  19. 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

  20. 流程图

  21. 单片机与PC机间的通信 • 硬件连接 直接连接 交叉连接

  22. 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

  23. 程序流程

  24. 三、80C51单片机的串行口 1个全双工串口：通信或接口扩展 1.80C51串行口的结构及SBUF 接收发送缓冲器逻辑同名、物理分开；接收双缓冲。

  25. 发送SBUF和接收SBUF共用一个地址99H。 1）发送SBUF存放待发送的8位数据，写入SBUF将同时 启动发送。发送指令： MOV SBUF，A 2）接收SBUF存放已接收成功的8位数据，供CPU读取。 读取串行口接收数据指令： MOV A，SBUF

  26. 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

  27. SM2：多机通信控制位 SM2=1时,接收机处于地址帧筛选状态。若RB8＝1，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RB8＝0，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

  28. TB8：多机方式发送的第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

  29. 电源控制寄存器PCON • 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。

  30. 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 • 接收和方式都是8位 • 波特率固定为：fosc/12

  31. 数据输出： CLR用于对74LS164清0

  32. 先发送一个字符，等待TI=1后再发送下一个字符。先发送一个字符，等待TI=1后再发送下一个字符。 发送程序： 1、查询方式： TRAM： MOV SCON，#00H ；方式 MOV IE,#00H MOV SBUF，A ；发送一个字符 WAIT： JBC TI，NEXT ；等待发送结束 SJMP WAIT NEXT： CLR TI SJMP TRAM 2、中断方式： ORG 0023H ；串行口中断入口 AJMP SINT MAIN： MOV SCON，#00H；初始化编程 SETB ES SETB EA TRAM： MOV SBUF，A ；发送第一个字符 H： SJMP H ；其它工作 SINT： CLR TI ；中断服务程序 MOV A，@ R0；取数据 MOV SBUF，A ；发送下一个字符 RETI

  33. 数据输入： S/L负脉冲将并行数据装入，高电平时启动单片机进行数据输入。

  34. REN=1、RI=0等待接收，当RI=1，从SBUF读取数据。 接收程序： 1.查询方式： WAIT： JBC RI，NEXT ；查询等待 SJMP WAIT NEXT： MOV A，SBUF ；读取接收数据 MOV @R0，A ；保存数据 CLR RI INC R0；准备下一次接收 SJMP WAIT 2.中断方式： ORG 0023H AJMP RINT MAIN： … ；初始化编程 H： SJMP H ；其它任务 RINT： CLR RI；清中断标志 MOV A，SBUF；读取接收数据 MOV @R0，A；保存数据 INC R0 RETI

  35. 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

  36. 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)

  37. 方式2和方式3：11位帧，用于多机通信 • 起始位：1位 • 数据位：9位 • 停止位：1位

  38. 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)

  39. 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=（2SMOD/32）*（T1溢出率） T1 溢出率 = fosc /{12×[256 －（TH1）]}

  40. 串行接口控制： 1.数据缓冲器SBUF 发送SBUF和接收SBUF共用一个地址99H。 1）发送SBUF存放待发送的8位数据，写入SBUF将同时 启动发送。发送指令： MOV SBUF，A 2）接收SBUF存放已接收成功的8位数据，供CPU读取。 读取串行口接收数据指令： MOV A，SBUF 2.节电控制寄存器PCON SMOD（PCON.7）：波特率加倍控制位。 SMOD=1，波特率加倍； SMOD=0，则不加倍。

  41. （四）计算波特率 方式0为固定波特率：B=fosc/12 方式2可选两种波特率： B=(2SMOD/64)×fosc 方式1、3为可变波特率，用T1作波特率发生器。 B=(2SMOD/32)×T1溢出率 T1为方式2的时间常数： X = 28 - t/T 溢出时间： t= (28 -X)T = (28 -X)×12/ fosc T1溢出率=1/t= fosc /[12×(2n -X)] 波特率B=(2SMOD/32)×fosc/[12×(28-X)] 串行口方式1、3，根据波特率选择T1工作方式，计算时间常数。 T1选方式2： TH1= X = 28 - fosc/12×2SMOD/(32×B) T1选方式1用于低波特率，需考虑T1重装时间常数时间。 也可选工作方式3。

  42. 四、单片机串行口的应用 串行口初始化编程格式： SIO：MOV SCON，#控制状态字 ；写方式字且TI=RI=0 ( MOV PCON，#80H ) ；波特率加倍 ( MOV TMOD，#20H ) ；T1作波特率发生器 ( MOV TH1，#X ) ；选定波特率 ( MOV TL1，#X ) ( SETB TR1) ( SETB EA) ；开串行口中断 ( SETB ES)

  43. 先发送一个字符，等待TI=1后再发送下一个字符。先发送一个字符，等待TI=1后再发送下一个字符。 发送程序： 1、查询方式： TRAM： MOV A，@R0；取数据 MOV SBUF，A ；发送一个字符 WAIT： JBC TI，NEXT ；等待发送结束 SJMP WAIT NEXT： CLR TI INC R0；准备下一次发送 SJMP TRAM 2、中断方式： ORG 0023H ；串行口中断入口 AJMP SINT MAIN： … ；初始化编程 TRAM： MOV A，@ R0；取数据 MOV SBUF，A ；发送第一个字符 H： SJMP H ；其它工作 SINT： CLR TI ；中断服务程序 INC R0 MOV A，@ R0；取数据 MOV SBUF，A ；发送下一个字符 RETI

  44. REN=1、RI=0等待接收，当RI=1，从SBUF读取数据。 接收程序： 1.查询方式： WAIT： JBC RI，NEXT ；查询等待 SJMP WAIT NEXT： MOV A，SBUF ；读取接收数据 MOV @R0，A ；保存数据 CLR RI INC R0；准备下一次接收 SJMP WAIT 2.中断方式： ORG 0023H AJMP RINT MAIN： … ；初始化编程 H： SJMP H ；其它任务 RINT： CLR RI；清中断标志 MOV A，SBUF；读取接收数据 MOV @R0，A；保存数据 INC R0 RETI

  45. ORG 0023H ；串行口中断入口 AJMP TRANI TRANI： PUSH A ；保护现场 PUSH PSW CLR TI ；清发送结束标志 DJNZ R7，NEXT ；是否发送完？ CLR ES ；发送完，关闭串行口中断 SJMP TEND NEXT： INC R0 ；未发送完，修改指针 MOV A，@R0 ；取下一个字符 MOV C，P ；加奇偶校验 MOV TB8，C MOV SBUF，A ；发送一个字符 POP PSW ；恢复现场 POP A TEND： RETI  ；中断返回

  46. 接收程序：串行输入16个字符，存入片内RAM的50H起 始单元，串行口波特率为2400(设晶振为11.0592MHz)。 RECS： MOV SCON，#50H ；串行口方式1允许接收 MOV TMOD，#20H ；T1方式2定时 MOV TL1，#0F4H ；写入T1时间常数 MOV TH1，#0F4H SETB TR1  ；启动T1 MOV R0，#50H ；设数据指针 MOV R7，#10H ；接收数据长度 WAIT: JBC RI，NEXT ；等待串行口接收 SJMP WAIT NEXT: MOV A，SBUF ；读取接收字符 MOV @R0，A ；保存一个字符 INC R0 ；修改指针 DJNZ R7，WAIT ；全部字符接收完? RET

  47. RECS： MOV SCON，#0D0H ；串行口方式3允许接收 MOV TMOD，#20H ；T1方式2定时 MOV TL1，#0F4H ；写入T1时间常数 MOV TH1，#0F4H SETB TR1  ；启动T1 MOV R0，#50H ；设数据指针 MOV R7，#10H ；接收数据长度 WAIT: JBC RI，NEXT ；等待串行口接收 SJMP WAIT NEXT: MOV A，SBUF ；取一个接收字符 JNB P，COMP ；奇偶校验 JNB RB8，ERR ；P≠RB8，数据出错 SJMP RIGHT ；P=RB8，数据正确 COMP: JB RB8，ERR RIGHT: MOV @R0，A ；保存一个字符 INC R0 ；修改指针 DJNZ R7，WAIT ；全部字符接收完? CLR F0 ；F0 =0，接收数据全部正确RETERR： SETB F0 ；F0 =1，接收数据出错 RET 接收程序：串行输入16个字符，进行奇偶校验。

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