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第 6 章 MCS-51 串行接口

第 6 章 MCS-51 串行接口. 6.1 串行通信的基本概念 6.2 MCS-51 串行口的结构 6.3 串行口的工作方式 6.4 应用举例 6.5 串行通信接口设计. 退出. 6.1 串行通信的基本概念. 6.1.1 并行通信与串行通信 计算机的 CPU 与外部设备之间的信息交换，以及计算机与计算机之间的信息交换过程称为通信。 1 ．并行通信 数据字节的各位同时传送的通信方式。并行通信的优点是数据传送速度快，缺点是占用的传输线条数多，适用于近距离通信。. 2 ．串行通信

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第 6 章 MCS-51 串行接口

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  1. 第6章 MCS-51串行接口 • 6.1 串行通信的基本概念 • 6.2 MCS-51串行口的结构 • 6.3 串行口的工作方式 • 6.4 应用举例 • 6.5 串行通信接口设计 退出

  2. 6.1 串行通信的基本概念 • 6.1.1 并行通信与串行通信 • 计算机的CPU与外部设备之间的信息交换，以及计算机与计算机之间的信息交换过程称为通信。 • 1．并行通信 • 数据字节的各位同时传送的通信方式。并行通信的优点是数据传送速度快，缺点是占用的传输线条数多，适用于近距离通信。

  3. 2．串行通信 • 数据字节的各位一位一位地依次传送的通信方式。串行通信的速度慢，但占用的传输线条数少，适用于远距离的数据传送。 • 3. 波特率 • 每秒钟传送的二进制数据的位数。 • 4. 异步通信格式

  4. 6.2 MCS-51串行口的结构 • 62.1 串行口的构成 发送/接收缓冲器：SBUF 物理上是独立的两个缓冲器。 MOV SBUF, A； 数据由TXD(P3.1 即第11引脚）送出 MOV Ａ,SBUF；数据由RXD(P3.0 即第10引脚）接收 特殊功能寄存器SCON(98H), PCON(87H) 可以用软件改变两者的内容来控制工作方式和波特率。

  5. 6.2.2 串行口控制寄存器SCON 1．串行口的方式选择位SM0、SMl

  6. 2．允许方式2和方式3进行多机通信控制位SM2 • 在方式2或方式3中，若SM2=0，而接收到的第9位数据为0,1，接收。 • 若SM2=1，而接收到的第9位数据为0，则不接收,为1，则接收。 • 在方式0时，SM2必须是0。 • 在方式1时，若SM2=1，则只有收到有效的停止位时才会接收。 • 3．允许串行接收位REN • REN=1允许串行接收，REN=0则禁止串行接收。 • 4．TB8 • 是工作在方式2和方式3时，要发送的第9位数据。 • 5．RB8 • 当工作在方式2和方式3时，为接收到的第9位数据。

  7. 6．发送结束标志位TI • 每当发送完一帧串行信息，就由硬件置1。 • 7．接收结束标志位RI • 串行接收到停止位的中间点时由硬件置1。 • 6.2.3 特殊功能寄存器PCON • 特殊功能寄存器PCON，格式如下： • SMOD为波特率系数选择位。其作用是使波特率加倍。

  8. 波特率 一. 工作方式2时，波特率取决于PCON中的 SMOD位的值，当SMOD=0时，波特率为fosc的1/64；当SMOD=1时，波特率为fosc的1/32，用公式表示为: 工作方式2波特率=（2SMOD/64）×fosc

  9. 二 . 方式1与方式3的波特率 波特率=定时器T1的溢出率／n；而溢出率=1/溢出周期； 溢出周期=12/fosc *(终值-初值）。因此，当定时器／计数器T1作于自动重装初值方式2时，终值为256。 若波特率已给定，就可以确定定时器T!的初值TLl和THl。

  10. 6.3 串行口的工作方式6.3.2 工作方式1 串行口方式1的时序 (a)发送时序；(b)接收时序

  11. 6.3.2 工作方式2,3 串行口方式2、3的时序

  12. 6.4 串行口的应用举例 【例5-1】方式1。有两台8031单片机相距很近，直接将它们的串行口相连，1#机的TXD接2#机的RXD，2#机的TXD接1#机的RXD，二机的GND相连。 二机的晶振频率均为11.0592MHZ，通信的波特率为4500bps。现将第一台8031单片机片内RAM40H～5FH单元内的数据，串行发送到第二台8031单片机片内RAM60H～7FH单元中。

  13. 1#单片机发送程序： TX: MOV TMOD , #20H • MOV TH1 , #0FAH • MOV TL1 , #0FAH • SETB TR1 ；波特率的设定 • MOV SCON , #40H ；设定工作方式1发送 • MOV R0 , #40H；设发送数据的地址指针 • MOV R2 , #20H；设发送数据长度 LOOP: MOV A , @R0；取发送数据送A MOV SBUF , A；启动发送 WAIT: JNB TI , WAIT；判发送中断标志 • CLR TI • INC R0 • DJNZ R2 , LOOP • RET

  14. 2#单片机接收程序： RX: MOV TMOD , #20H • MOV TH1 , #0FAH • MOV TL1 , #0FAH • SETB TR1 • MOV SCON , #50H；设定工作方式1接收 • MOV R0 , #60H • MOV R2 , #20H LOOP: JNB RI , LOOP；等待接收数据 • CLR RI MOV A , SBUF；读入一帧数据 MOV @R0 , A；接收正确 INC R0 • DJNZ R2 , LOOP • RET

  15. 【例5-2】附加的第9位----奇偶校验位。 • 有两台8031单片机相距很近，直接将它们的串行口相连，1#机的TXD接2#机的RXD，2#机的TXD接1#机的RXD，二机的GND相连。二机的晶振频率均为11.0592MHZ。 • 现将第一台8031单片机片内RAM40H～5FH单元内的数据，串行发送到第二台8031单片机片内RAM60H～7FH单元中。

  16. 方式2：波特率为fosc/64 • 1#单片机发送程序： TX: MOV SCON , #80H ；设定工作方式2发送 • MOV R0 , #40H；设发送数据的地址指针 • MOV R2 , #20H；设发送数据长度 LOOP: MOV A , @R0；取发送数据送A MOV C , PSW.0 MOV TB8 , C；奇偶位送TB8 • MOV SBUF , A；启动发送 WAIT: JNB TI , WAIT；判发送中断标志 • CLR TI • INC R0 • DJNZ R2 , LOOP • RET

  17. 2#单片机接收程序：出错时，F0=1 RX: MOV SCON , #90H；设定工作方式2接收 • MOV R0 , #60H • MOV R2 , #20H LOOP: JNB RI , LOOP；等待接收数据 • CLR RI MOV A , SBUF；读入一帧数据 JB PSW.0 , PP1；判接收端奇偶 • JB RB8 , ERROR ；判发送端奇偶 • SJMP RIGHT PP1: JNB RB8 , ERROR；接收出错 RIGHT: MOV @R0 , A；接收正确 INC R0 • DJNZ R2 , LOOP • RET ERROR: SETB PSW.5；置出错标志 • RET

  18. 方式3：波特率为4500bps • 在上述方式2的程序开始，加上波特率设定指令： MOV TMOD , #20H • MOV TH1 , #0FAH • MOV TL1 , #0FAH • SETB TR1 • 其它同。

  19. 【例5-3】附加的第9位----多机通信。 • 设计一个主从方式的多机通信系统，其中有一个8031系统为主机，n个8031应用系统为从机。不考虑口驱动问题。 • 一、硬件组成：如图所示。主机的RXD端与所有从机的TXD端相连，主机的TXD端与所有从机的BXD端相连。

  20. 二、软件设计依据： • SM2=1 RB8=1, 接收。 RB8=0,不接收 • SM2=0 RB8=1, RB8=0, 均接收。 • (1)主机向从机发送地址信息时，其附加的第9个数据位规定为1；主机向从机发送的数据信息(包括向从机下达的命令)，其第9位规定为0。 • (2)从机在建立与主机通信之前，随时处于对通信线路的监听状态(SM2=1)，因此只能收到主机发送的地址信息(第9位为1)，非地址信息被丢失。 • (3)从机收到地址后应进行识别。是否主机呼叫本站，如果地址符号，即可确认是呼叫本站。这时从机应解除监听状态，令SM2=0;其它从机由于地址不符，仍处于监听状态，继续保持SM2=1，所以无法接收主机的数据。

  21. 主机程序：(设呼叫#1号从机） MASTR：MOV PCON，#80H • MOV SCON，#98H ；设串行口为方式2，TB8=1 • MOV R0，#30H ；发送数据块地址指针 • MOV R2，#10H ；块长度计数初值 • MOV A，#01H ；从机地址#01 MOV SBUF，A ；发呼叫地址 WAIT1： JBC TI，PP1 • SJMP WAIT1 PP1： CLR TB8 ；清地址标志，发送数据 • MOV A，@R0 • MOV SBUF，A WAIT2： JBC TI，PP2 SJMP WAIT2 PP2： INC R0 DJNZ R2，PP1 RET

  22. #1从机响应呼叫的联络程序： SLAVE：MOV PCON，#80H MOV SCON，#0B0H；设串行口方式2，SM2=1，REN=1 MOV R0,#30H MOV R2, #10H SRR1: JBC RI,SRR2 ; 等待主机发送（监听） SJMP SRR1 SRR2: MOV A, SBUF; 取出呼叫地址 XRL A, #01H JNZ SRR1； 不是本机地址，继续监听 CLR SM2; 是本机地址，解除监听，可以取其它数据 SRR3: JBC RI, PP3; 等待主机数据 SJMP SRR3 PP3: MOV A, SBUF MOV @R0,A INC R0 DJNZ R2, SRR3 RET

  23. 5.5 串行通信接口设计 • 5.5.1 通信双方的硬件设计：如果通信双方的通信距离很近，可以将单片机的串行口直接相连，以实现全双工的双机通信，如图所示。

  24. 如果通信距离比较远，将TTL电平转换成RS—232C或423或422电平，以提高传输可靠性。如果通信距离再增加，必须在系统中配置调制—解调器或采取其它措施。如果通信距离比较远，将TTL电平转换成RS—232C或423或422电平，以提高传输可靠性。如果通信距离再增加，必须在系统中配置调制—解调器或采取其它措施。 • 如：MCl488发送器将TTL电平转换成RS-232C电平，MCl489接收器将RS-232C电平转换成TTL电平电路：

  25. 5.5.2 RS-232C接口电平调整 • RS-232C逻辑与TIL、MOS逻辑电平不同。逻辑0: +5至+15V之间; 逻辑1:-5至-15V之间。抗干扰性能好。 • 目前RS-232C与TTL的电平转换最常用的芯片是1488、1489，其内部结构与管脚如图所示。

  26. TTL和RS-232C的电平调整电路连接如图所示。

  27. 5.5.3 RS—423接口电平调整 • RS—423标准提供最高传输速率为100kB／s，最大传送距离为12m的单向单端数据传输。 逻辑1:4V至6V； 逻辑0：-6V 至-4V • TTL和RS-232C的电平调整电路连接如图所示。电路中采用的驱动器和接收器分别为3691和26L32。

  28. 5.5.4 RS—422接口电平调整 • RS—422标准提供单向平衡传输线路传送数据。传输率最大为10MB／s，最大传输距离可达120m，如果采用较低传输速率，则可在最大距离为1200m之间传送数据，这个标准允许驱动器输出为土2V到6V。 • 接口信号电平转换调整电路如图。电路中采用的驱动器和接收器分别为3691和26L32

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