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第一讲 80C51 的串行接口

第一讲 80C51 的串行接口. 学习目标 :. 单片机串行通信 I/O 接口的结构 串行通信控制寄存器 单片机串行通信的工作方式 以及串行通信应用。. 一、 串行通信基本概念. 计算机 计算机. 通讯：信息交换. 计算机 外设. 应用：多机系统、计算机网络. 并 行通信. 方 式. 异 步通信方式 — 按 字符 传输. 串 行通信. 同 步通信方式 — 按 数据块 传输. 单工 半双工 全双工. 并行通信： 数据多位同时传送. 控制简单，传输速度快，传输线较多. 串行通信： 数据字节一位一位在一条传输线上逐个传送。.

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第一讲 80C51 的串行接口

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  1. 第一讲 80C51的串行接口 模块四：单片机接口技术——串行口

  2. 学习目标: • 单片机串行通信I/O接口的结构 • 串行通信控制寄存器 • 单片机串行通信的工作方式 • 以及串行通信应用。 模块四：单片机接口技术——串行口

  3. 一、 串行通信基本概念 计算机 计算机 通讯：信息交换 计算机 外设 应用：多机系统、计算机网络 并行通信 方 式 异步通信方式—按字符传输 串行通信 同步通信方式—按数据块传输 单工 半双工 全双工 模块四：单片机接口技术——串行口

  4. 并行通信：数据多位同时传送 控制简单，传输速度快，传输线较多 模块四：单片机接口技术——串行口

  5. 串行通信：数据字节一位一位在一条传输线上逐个传送。串行通信：数据字节一位一位在一条传输线上逐个传送。 传输线少，可利用电话网，但传送控制复杂。 模块四：单片机接口技术——串行口

  6. 异步通信:收、发设备使用各自时钟 。 字符之间是异步的,但同一字符内是同步的(各位间距均为”位间隔”的整数倍) 模块四：单片机接口技术——串行口

  7. 同步通信:发送方时钟与接收方时钟同步。既保持位同步，也保持字符同步。同步通信:发送方时钟与接收方时钟同步。既保持位同步，也保持字符同步。 外同步 自同步 保持位同步,也保持字符同步. 模块四：单片机接口技术——串行口

  8. 串行通信的传输方向 单工 半双工 全双工 例如:广播 大哥大 手机 模块四：单片机接口技术——串行口

  9. 传输速率与传输距离 传输速率 比特率:每秒钟传输二进制代码的位数bps 波特率:每秒钟调制信号变化的次数。 单位是：波特（Baud）。 例如：数据传送的速率为120个字符每秒，每个字符由1个起始位、8个数据位和1个停止位组成，则其传送波特率为： 10b×120／s＝1200b／s＝1200波特 传输距离与传输速率的关系: 传输距离随传输速率的增加而减小。 模块四：单片机接口技术——串行口

  10. 二、串行通信接口标准 • 1、RS-232C接口 EIA（美国电子工业协会）1969年修订RS-232C标准，它定义了DTE与DCE间的物理接口标准。 模块四：单片机接口技术——串行口

  11. 机械特性 使用25针连接器，连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。（阳头） • 过程特性 规定了信号间的时序关系。 • 功能特性: 电气特性 ： 负逻辑，DC（-3~-15v）为1。 DC（+3~+15v）为0， DC（-3~+3v）为过渡区。 模块四：单片机接口技术——串行口

  12. 远程通信连接 近程通信连接 模块四：单片机接口技术——串行口

  13. 2、PC与外设的RS-232直接连接 模块四：单片机接口技术——串行口

  14. PC机与单片机串行通信接口示意图 模块四：单片机接口技术——串行口

  15. 三、串行接口的结构 主要由两个数据缓冲寄存器SBUF和一个输入移位寄存器，以及一个串行控制寄存器SCON(TI\RI)等组成。 SCON A 模块四：单片机接口技术——串行口

  16. 1、80C51串行口的控制寄存器-SC0N SCON (98H) 设定工作方式、接收/发送控制以及设置状态标志 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI • SM0、SM1：工作方式设置位 0 0：移位寄存器 ，fosc/12 0 1：10位异步收发器（8位数据），波特率可变 1 0：11位异步收发器（9位数据），fosc/64或fosc/32 1 1：11位异步收发器（9位数据），波特率可变 模块四：单片机接口技术——串行口

  17. SM2，多机通信控制位。 • 主要用于方式2和方式3。对于接收机 SM2=0，收到RB8（0或1）既可使收到的数据进入SBUF，并激活RI。 SM2=1，收到的RB8＝0时，收到的信息丢弃，不激活RI ；若收到的RB8＝1时，收到的数据进入SBUF，并激活RI，进而在中断服务中将数据从SBUF读走。 • 方式0时，SM2必须是0。 • 方式1时，SM2=1时，只有接收到有效停止位时，RI才激活。 • REN，允许串行接收位。 置REN=1，启动串口接收过程 置REN=0，则禁止串口接收 模块四：单片机接口技术——串行口

  18. TB8，在方式2、3中，是发送数据的第9位 • 数据的奇偶校验位 • 地址帧/数据帧的标志位 • RB8，在方式2、3中，是接收到数据的第9位 • 奇偶校验位 • 地址帧/数据帧的标志位。 方式1时，若SM2=0，则RB8是接收到的停止位。 模块四：单片机接口技术——串行口

  19. TI，发送中断标志位。 • 方式0时，串行发送第8位数据结束时 • 其它方式，串行发送停止位的开始时 硬件使TI置1，发中断申请。必须在中断服务程序中用软件将其清0。 • RI，接收中断标志位。 • 方式0时，串行接收第8位数据结束时 • 其它方式，串行接收停止位的中间时 硬件使RI置1，发中断申请。必须在中断服务程序中用软件将其清0。 模块四：单片机接口技术——串行口

  20. PCON (97H) 2、PCON： SMOD • SMOD，波特率倍增位。 在方式1、2、3时，波特率与SMOD有关： SMOD=1时，波特率提高一倍。复位时SMOD=0。 模块四：单片机接口技术——串行口

  21. 四、80C51串行口的工作方式 • 1．方式0_ 8位数据 • 串行接口工作方式0为同步移位寄存器方式，多用于I/O口的扩展，其波特率是固定的，为fosc/12。TXD引脚输出同步移位脉冲，RXD引脚串行输入/输出。 方式0接收和发送电路 模块四：单片机接口技术——串行口

  22. 方式0掌握： • 1、8位数据，波特率为F0SC/12 • 2、低位在前，高位在后 • 3、TI，再发送数据，软件清0，CLR TI • 4、RI，再接收数据，软件清0，CLR RI • 5、同步通信，无起始位和停止位 模块四：单片机接口技术——串行口

  23. 2．方式1_ 10位数据 • 在方式l时，串行口被设置为波特率可变的8位异步通信接口。发送/接收1帧数据为10位，其中1位起始位、8位数据位（先低位后高位）和 10位数据的异步通信。帧格式如图所示. 模块四：单片机接口技术——串行口

  24. 方式1掌握： • 1、一帧为10位信息，1位起始(0)，8位数据，1位停止(1) • 2、波特率=P127 • 3、异步通信 • 4、接收时，RB8里是停止位，数据位在SBUF（SM2=0） 模块四：单片机接口技术——串行口

  25. 3．方式2_ 11位数据 • 串行口工作为方式2时，被定义为9位异步通信接口。发送/接收1帧数据为11位，其中1位起始位、8位数据位、1位控制/校验位和1位停止位。控制/校验位为第9位数据。 • 4．方式3_ 11位数据 • 方式3为波特率可变的11位异步通信方式，除了波特率有所区别之外，其余同方式2。 11位数据的异步通信 模块四：单片机接口技术——串行口

  26. 工作方式掌握： • 1、几中工作方式波特率不同 • 2、传送的位数不同，方式0是8位（数据位），方式1是10（8位数据——SBUF，1个起始、1位停止——RB8），方式2和方式3都是11位（8位数据，1位控制/校验位——RB8、TB8，1位起始和1位停止位） • 3、方式0是同步，方式1、2、3是异步 模块四：单片机接口技术——串行口

  27. 5、波特率的计算 方式0、2的波特率是固定的，而方式1、3的波特率是可变的，由定时器T1的溢出率来决定。 方式0波特率 = fosc/12 方式2波特率 =（2SMOD/64）· fosc 方式1波特率 =（2SMOD/32）·（T1溢出率） 方式3波特率 =（2SMOD/32）·（T1溢出率） K为定时器T1的位数。 模块四：单片机接口技术——串行口

  28. 五、单片机串行口应用举例 • 点对点的通信 • 硬件连接 1、 单片机与单片机的通信 模块四：单片机接口技术——串行口

  29. 串行口初始化具体步骤： • 确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）； • 计算T1的初值，装载TH1、TL1； • 启动T1（编程TCON中的TR1位）； • 确定串行口控制（编程SCON寄存器）； 串行口在中断方式工作时，还要进行中断设置（编程IE、IP寄存器）。 模块四：单片机接口技术——串行口

  30. 2、多机通信 • 硬件连接 • 主从系统 • 在实际系统中，常采用RS-485标准进行数据传输。 模块四：单片机接口技术——串行口

  31. 六、单片机与PC机的通信 应用系统设计中，单片机与PC机可以方便地组合成分布式控制系统。主计算机监督管理各子系统分机的运行状况。其特点是灵活性好、可靠性高。 模块四：单片机接口技术——串行口

  32. DOS环境下，要实现通信只要直接对微机接口芯片8250进行口地址操作即可DOS环境下，要实现通信只要直接对微机接口芯片8250进行口地址操作即可 • WINDOWS环境下，不允许用户直接操作串口地址。可以调用API函数，但较为复杂。使用 VB通信控件（Mscomm）很容易完成通信任务 VB简明易用，实用性强。它具备基本的串行通信能力：即通过串行口发送和接收数据。 模块四：单片机接口技术——串行口

  33. MSComm控件主要属性如下： CommPort：设置并返回通信端口号； Settings： 以字符串的方式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位； PortOpen：设置并返回端口的状态，也可以打开和关闭端口； Input： 从接收缓冲区返回字符和删除字符； Output： 向传输缓冲区写一个字符。 模块四：单片机接口技术——串行口

  34. 单片机程序清单如下： ORG 3000H MAIN：MOV TMOD，#20H ；在11.0592MHz下，串行口波特率 MOV TH1，#0FDH ；9600bps，方式3 MOV TL1，#0FDH MOV PCON，#00H SETB TR1 MOV SCON，#0D8H LOOP：JBC RI，RECEIVE ；接收到数据后立即发出去 SJMP LOOP RECEIVE：MOV A，SBUF MOV SBUF，A SEND：JBC TI，SENDEND SJMP SEND SENDEND：SJMP LOOP 模块四：单片机接口技术——串行口

  35. 七、 单片机串行口的应用 • 1、 串行口扩展显示器 • 【例1】用8位串入并出移位寄存器74HC164扩展显示器。 模块四：单片机接口技术——串行口

  36. 【例2】：把数据从显示缓冲区送到数码管。入口；将要显示的数放在以DIS0为首的8个单元中。出口：把预置的数输出以更新原有的显示。【例2】：把数据从显示缓冲区送到数码管。入口；将要显示的数放在以DIS0为首的8个单元中。出口：把预置的数输出以更新原有的显示。 MOV R2，＃08H ；显示8个数码管 MOV R0，＃DIS7 ；显示缓冲区未地址送入R0 DL0：MOV A，＠R0 ；取要显示数作查表偏移量 MOV DPTR，＃TAB ；指向字形表首 MOVC A，＠A＋DPTR；查表得字形码 MOV SBUF，A ；发送显示 DL1： JNB T1，DL1 ；等待发送完一帧 CLR T1 ；清中断标志，准备继续发送 DEC R0 ；更新显示单元 DJNZ R2，DL0 ；重复显示所有数码管 TAB：DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H；0，1，2，3，4， DB 92H，82H，0F8H，80H，90H；5，6，7，8，9， DB 88H，83H，0C6H，0A1H，86H；A，B，C，D，E， DB 8EH，0BFH，8CH，0FFH；F，－，P，暗 模块四：单片机接口技术——串行口

  37. 2、 串行口扩展的键盘 • 在方式0下，串行口作同步移位寄存器用，以8位数据为一帧，先发送或接收最低位，每个机器周期发送或接收一位，故其波特率是固定的，为fosc／12。串行数据由RXD（P3.0）端输入或输出。 模块四：单片机接口技术——串行口

  38. CJNE R1，＃08，LP1 SJMP RCVIN1:MOV A，R0 ADD A，A JMP ＠A＋DPTR TAB:AJMP OPR0 AJMP OPR1 … AJMP OPR7OPR0：… LJMP STARTOPR7：…LJMP STARTEND • ORG 0100H • START：MOV R7，＃20 • MOV R0，＃50H • MOV DPTR，#TAB • RCVI：MOV SCON，＃10H • JNB RI，$ • CLR RI • MOV A，SBUF • MOV R0，#0 • MOV R1，#0 • LP1：RRC A • JNC N1 • INC R0 • INC R1 模块四：单片机接口技术——串行口

  39. 【例3】编程把甲机片内RAM50H～5FH单元中的数据块从串行口输出。定义在方式3下发送，TB8作奇偶校验位。采用定时器1方式2作波特率发生器，波特率为1200波特，fosc＝11．0592MHz，预置值TH1＝0E8H。【例3】编程把甲机片内RAM50H～5FH单元中的数据块从串行口输出。定义在方式3下发送，TB8作奇偶校验位。采用定时器1方式2作波特率发生器，波特率为1200波特，fosc＝11．0592MHz，预置值TH1＝0E8H。 3 双机通信 编程使乙机从甲机接收16个字节数据块，并存入片外3000H～300FH单元。接收过程中要求判奇偶校验标志RB8。若出错则置F0标志为1，若正确则置F0标志为0，然后返回。 模块四：单片机接口技术——串行口

  40. 发送子程序如下： • MOV TMOD，#20H ；设置定时器1为方式2 • MOV TL1，＃0E8H ；设预置值 • MOV TH1，＃0E8H • SETB TRI ；启动定时器1 • MOV SCON，＃0C0H ；设置串行口为方式3 • MOV PCON，＃00H ；SMOD＝0 • MOV R0，#50H ；设数据块指针 • MOV R7，＃10H ；设数据长度10H • TRS：MOV A，＠R0；取数据送至A • MOV C，P • MOV TB8，C ；奇偶位P送至TB8 • MOV SBUF，A 启动发送 • WAIT：JNB TI，$ ；判1帧是否发送完 • CLR TI • INC R0 ；更新数据单元 • DJNZ R7，TRS ；循环发送至结束 模块四：单片机接口技术——串行口

  41. 接收子程序编程如下： • MOV TMOD，＃20H ；设置定时器1为方式2 • MOV TL1，＃0E8H ；设预置值 • MOV TH1，＃0E8H • SETB TR1 ；启动定时器1 • MOV SCON，＃0C0H ；设置串行口为方式3 • MOV PCON3，＃00H ；SMOD＝0 • MOV DPTR，＃3000H ；设置数据块指针 • MOV R7，＃10H ；设数据块长度 • SETB REN ；允许接收 • WAIT：JNB RI，$ ；判1帧是否接收完 • CLR RI 模块四：单片机接口技术——串行口

  42. MOV A，SBUF ；读入1帧数据 • JNB PSW.0，PZ ；奇偶位P为0则跳转 • JNB RB8，ERR ；P＝l，RB8＝0则出错 • SJMP YES ；二者全为1则正确 • PZ：JB RB8，ERR ；P＝0，RB8＝l则出错 • YES：MOVX ＠DPTR，A ；正确，存放数据 • INC DPTR ；修改地址指针 • DJNZ R7，WAIT ；判断数据块接收完否 • CLR PSW.5 ；接收正确且接收完清F0标志 • RET ；返回 • ERR：SETB PSW.5 ；出错则置F0标志为“l” • RET ；返回 模块四：单片机接口技术——串行口

  43. 【例4】主机向02号从机发送50H～5FH中的数据；02号从机将接收到的数据放到内RAM30H ～3FH单元中。 • RHT ：CLR TB8 • MOV R0，＃50H • M1： MOV R7，＃10H • L3： MOV A，@R0 • MOV SBUF，A • JNB TI，$ • CLR TI • INC R0 • DJNZ R7,L3 • AJMP MAIN • END • 主机程序： • ORG 0030H • MAIN：MOV SCON，＃98H • M1： MOV SBUF，＃02H • L1： JNB TI，$ • CLR TI • JNB RI，$ • MOV A,SUBF • XRL A,#02H • JZ RHT • AJMP M1 模块四：单片机接口技术——串行口

  44. SR3 ：JNB RI，$ • CLR RI • JNB TB8，RHT • SETB SM2 • SJMP SR1 • RHT： MOV A，SBUF • MOV @R0 ， A • INC R0 • DJNZ R6,SR3 • AJMP SI • END • 从机程序： • ORG 0030H • MAIN： MOV R0，＃30H • MOV R6，＃10H • SI： MOV SCON，＃0B0H • SR1： JNB RI，$ • CLR RI • SR2： MOV A,SUBF • XRL A,#02H • JNZ SR1 • CLR SM2 • MOV SBUF，#02H • JNB TI，$ • CLR TI 模块四：单片机接口技术——串行口

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