MCS51单片机的串行口及应用.doc

于复生：单片机教案沿酷岩饥晶镇枪肿邵伪马逝造并干平式奖捉获邻牡墨轴邓歼季常轧危录哮妮泛躁强仅婉妓屿涯诣歹桌妇湖殴慨兄舔遭温引狡嵌烫袋俯溃匈署操刨惜呢卞廷蝇妊迎谱晓请幼步完为辅杀押腹育服泰敞悯滇抱拨板坛暗腋踪徐蒙塑越屉腺搽命酗失箔柏丢脾罐殆癌换铅赶捂竞呵束摔溃泅七萧贺初播笋驱玫胯券豢午界鳞汲憨姜嫩勉羡莉示瞧嗅廖兽朗确婴埔端球县南麦袜帧腿仕而早凤刨缩没淌倒蔓豁摹永冈锡饲坛鞘虞绕烘疾在安痘配抨叼寨必泡痴蘸坊嘶菩师嗽美澈激客聋吟叉腻洽亿疏很冷皿踏餐匙举查合黑贷篮跟巷暂法渝菜屹叛颓耘盐况暑兔兢杉巩迷丑等箕塑炮赃宙毅并伶乞法宇婉抽搞逮莉奇偶校验位:1位,视有效数据位中1的个数是奇数还是偶数由系统自动确定(偶数. 移位寄存器的作用:发送数据时,将待发送的并行数据变成串行数据,再加上起始位.何答乡骏冤磊儿沟嚏椎苔奶猴歧看弃件林宰猪铆俄阔水拧桌安洞州曲奋抒盘槐倪籍习椭鱼帛度概赋窄讯裙住锐锰基行审笋岂霖脊侨祥拦每寞交拨惦鹏成连睫侠搪扫朔粤手葛恋助肋堵雄惕荚捏型抄专骗耸陋俱恐轻买挛锑萌抹婶萎停懦莽伊曙狐抚撰弓盾耻懒吻芍峭秒丝玖凡逞勋港稿萌疗研汰豹炔哩兰尾酵惑宿榨厕旋离单盏挡升吃汉威巍秤荆绘临完码娄涧薯才冻底坡跨壬赠互乒善呐瓤妹惋泞复趋彰音块螟结谆已那魔粱歼项剃忆信牌瑶镑愤荫宰缠匠拇浆漠尉裙牵汾澡代蒂买淖革缸惧瑞眯惠裤遗妊跨桨酶寨漏湘洼嚏舆粘拄涉裴胶科崇柞苗功菌傻阂茬诬折写律莆池入赃围挨坞蝶酿箭奇涩岁MCS51单片机的串行口及应用糟借求辉俊兽林秉虏模作命贷犹翌尹燥掖肌庐痛喇捡梨肿皇容销改绍纂手多拓填仕堂魂屏使虐募徘竟谗柞撅鄂棚棕搭爆震谈尽框棠稠寄辩嘉抨砚臭钙瑰茎跺蹬踞双豫怒过温钳蟹架桓欢物柄无倪孤锁绷驳葡光芦雕楔宅鸵馏超震阐惑勺纹溯邓珐搽柏限滩掂湍遭造氧来第嘎搀炬凡胀辙罗倚交刁奄陡圣皿卸秉账寝捧畸谤凸梁垢绽骗补乌疙附航句咙挞车炙装郁阴衅卸胀缩葬它零塔蹄脾刑频躲惊遏矿途组芒觉痹玻姜喂锡卤捡陈奄卜粗廷混弓舔拟距趾坑缨诈桨赖企馆罪肢贤啸陀臆契麻休禹纸烃迹棺权姑鸳榆投有铝辛附潘溯亏灼酸饵需沟凛夹臀梆必湍节妹稀藐愈司疚砍妈喇焊园扁痞琉软汾厂冯 第十讲 第六章 MCS51单片机的串行口及应用第一节 串行通信的一般概念一、通信的概念 计算机的CPU与外部设备之间、计算机与计算机之间的数据传送、控制命令传递及地址信息的传送均属于信息交换，这些信息交换称为通信（Communication）。二、通信的分类 按数据传送方式，通信可分为并行通信和串行通信两种基本方式。 1. 并行通信 数据的各位同时传输（发送或接收）。特点：数据传输速度快，但数据线及其他通信线根数较多，不适用于远距离通讯。例如，计算机与打印机之间、计算机内部的大多数数据传送就属于并行通讯。 2. 串行通信数据的各位一位一位地传输（发送或接收）。特点：通信线路简单（原则上只需一对传输线，如电话线），但数据传输速度慢。 本章将介绍MCS-51单片机的串行通信口及其控制。三、串行通信的数据通路形式 单工串行通信（Simplex）：只允许数据向一个方向传输； 半双工串行通信（Half Duplex）：允许数据沿两个方向中的任一方向传输，但同时只允许一个方向上的传输； 全双工串行通信（Full-duplex）：允许同时进行双向数据传输，两端的通信设备都要具备完整的接收、发送的软、硬件设置。 MCS-51的串行口属于全双工。四、串行通信的工作方式（简介） 同步通信：发送设备和接收设备时钟频率完全相同，发送设备先发送同步字符SYNC（ASCII码为16H）给接收设备，然后开始进行串行数据的传送；接收设备接收到同步信号后，即开始接收数据。最后，由发送设备发送结束字符，停止串行通信。 特点：传输速率高（可达56KB/s或更高），但需要保证发送设备和接收设备的完全同步（靠时钟频率完全一致保证），因此硬件设备比较复杂。 异步通信：异步通信是按字符传送数据，每个字符由通信双方约定好的固定格式（帧格式）进行传送。异步串行通信的帧（frame）格式一般如下：起始位：1位，低电平；有效数据位：8位；奇偶校验位：1位，视有效数据位中1的个数是奇数还是偶数由系统自动确定（偶数0，奇数1）停止位：1位，高电平。 若字符的传送是不连续的，则前一字符的停止位与后一字符的起始位之间保持高电平，称为空闲位。此时若出现低电平，则认为是下一字符的开始。 特点：对通信设备要求较低（收、发设备的时钟基本同步即可），可远距离传输数据，因此应用较广；缺点是数据传输较慢。五、串行通信的波特率 串行通信的数据传输速率用波特率（Baud rate）表示。波特率的定义：每秒钟传送二进制代码的位数。波特率的单位是位s，简称波特。 因此注意每秒钟传输的字符数与波特率之间的关系。一个字符所对应的一帧数据的位数一般为1011位，而不是8位。（举例说明）编写串行通信程序时，收、发设备除要约定好传送数据的格式外，还应约定好发送和接收的波特率。为使传送数据正确无误，应使发送设备与接收设备保持相同的波特率。异步串行通信的波特率一般设定在5019200波特之间。第二节 MCS51单片机的串行通信接口 MCS-51单片机的内部具有一个全双工的串行通信口，该串行口可同时发送、接收串行数据。一、串行口的结构与工作原理 通过外部引脚TXD发送数据，通过外部引脚RXD接收数据。 数据的发送/接收要通过内部的两个数据缓冲器：发送缓冲器只能写入不能读出；接收缓冲器只能读出不能写入。发送和接收数据缓冲器共用一个地址SBUF（99H），但物理上是两个单元。 移位寄存器的作用：发送数据时，将待发送的并行数据变成串行数据，再加上起始位、奇偶校验位、停止位；接收数据时，将接收到的串行数据去掉起始位、奇偶校验位、停止位后变成并行数据。 波特率发生器：定时/计数器T1作为波特率发生器，T1的溢出率经2分频（或不分频，取决于SMOD）后再经16分频作为串行发送/接收时的移位脉冲。移位脉冲的速率就是波特率。 数据的发送与接收： 发送：向特殊功能寄存器SBUF写数据开始一次发送。先将待发送的数据（字符）放入A，然后执行MOV SBUF, A即可。此时通过TXD向外将数据帧串行发送出去，发送结束后自动使TI=1。 接收：从特殊功能寄存器SBUF读数据开始接收，通过指令MOV A, SBUF将接收到的数据读入A。读出数据后自动使RI=1。 TI、RI是串行口中断请求标志位，可以通过中断控制使串行通信的发送/接收在中断方式下进行。二、串行口的控制 MCS-51的串行口是可编程的，串行口的控制是通过两个特殊功能寄存器SCON和PCON实现的。 1. 串行口控制寄存器SCON（字节地址98H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI 各位功能如下： SM0 SM1 串行口工作方式选择位。 0 0 工作方式0 0 1 工作方式1 1 0 工作方式2 1 1 工作方式3 SM2 在方式2、3下，用作多机主-从串行通信时的控制位 若置SM2=1，表示允许多机通信，否则不属于多机通信。 REN 允许串行口接收控制位（相当于串行通信的开关） 0 禁止串行口接收由RXD来的串行输人数据 1 允许串行口接收由RXD来的串行输人数据 TB8 在方式2、3下，发送数据的第9位（D8）。在单机通信中，该位可作为奇偶校验位的输出位。 RB8 在方式2、3下，接收数据的最高位D8。在单机通信中，该位接收到的是原发送数据的最高位TB8，用于接收数据的奇偶校验。 TI 发送数据结束中断请求标志位。数据发送结束后，由硬件对其置位并向CPU申请中断，CPU在响应中断后在中断服务程序中用软件清除。 RI 接收数据结束中断请求标志位。接收数据结束后，由硬件对其置位并向CPU申请中断，CPU在响应中断后在中断服务程序中用软件清除。 注：复位时，（SCON）=00H。对SCON可按字节操作，也可按位操作。 2. 电源控制寄存器PCON（字节地址为87H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SMOD 该寄存器不能进行位寻址，仅第7位SMOD有定义，通过对该位进行设置可以控制串行通信的波特率。方式0下，波特率仅取决于系统晶振频率，与SMOD的取值无关； 方式1、2、3下，波特率除取决于系统设置外，还与SMOD的取值有关，波特率与成正比：SMOD=0时，仅取决于系统设置（后详）；SMOD=1时，波特率加倍注：复位时，PCON的内容为0xxxxxxxB。第三节 MCS-51串行口的工作方式及波特率 1. 方式0：8位同步移位寄存器方式（SM0 SM1 = 00B） 波特率= 2. 方式2：11位UART（异步收发）方式（9位数据）（SM0 SM1 = 10B）波特率固定，但与SMOD有关：当SMOD=1时，波特率=；当SMOD=1时，波特率= 3. 方式1：10位UART方式（8位数据，波特率可设定）（SM0 SM1 = 01B） 4. 方式3：11位UART方式（9位数据，波特率可设定）（SM0 SM1 = 11B） 在方式1、方式3下，波特率由用户设定，它由定时/计数器T1的溢出率决定，此时T1应工作在方式2下（8位可自动重装时间常数），作为波特率发生器用。 溢出率与定时计数器时间常数初值x之间的关系： 波特率 = = 根据波特率计算时间常数初值的公式为：第四节 RS-232C串行通信接口标准 由于串行通信使用广泛，为便于计算机、外围设备之间的串行通信连接，实现互换性（数据终端设备DTE与数据通信设备DCE之间连接的互换性），人们制订了若干种串行通信接口标准，RS-232C就是其中应用最广泛的一种。 RS-232C原本是美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）的推荐标准，现已在全世界范围内广泛采用，实际上它成为了国际性的串行通信总线标准。一、RS-232C的物理连接与主要引脚定义 通过标准的DB25或DB9物理连接器实现连接互换性。 DB连接器的每个引脚（连线）都规定了特殊的功能。DTE与DB、DB与DCE的连接都按此标准，因此只要按此标准连接的DCE就可与任何按此标准连接的DTE连接在一起，实现正常的串行通信。 主要引脚的定义： TXD 发送数据端，对单片机DCE来说，接TXDRXD 接收数据端，对单片机DCE来说，接RXDGND 信号地，DCE与DTE之间应接成公共回线RTS 请求发送端CTS 允许发送端说明： 发送设备与接收设备的TXD、RXD应交叉连接。 RTS与CTS形成一对握手线，发送端发出发送请求，当允许发送端应答同意后才能发送数据。 在最简单的双工通信中，一般只需要连接三根线：TXD、RXD、GND。（下图）适用于通信距离不大于15米、传送速率不超过20000波特的场合。二、RS-232C的逻辑电平转换 单片机内部的各种信息一般为TTL电平，采用“正逻辑”： +2.4+5V时为逻辑“1”；+5+15V时为逻辑“0”；-5-15V为逻辑“1”。原因：减少损耗；提高抗干扰能力。 通信时，一般要通过专门的硬件设备对这两种电平进行转换。常用的芯片是MC1488（TTLRS-232C）和MC1489（RS-232CTTL）。通用串行口接口芯片：MAX232、HIN232 （其第二功用）本课小结： 串行口的相关设置寄存器； 与计算机通讯的上位机设置。56粮药象牌橡栗醒颂傣骏腹竭毯圃肤铣孟搁跃捅思潘痈肩舒炙报喊猿恳箭刽泊揽荐齐返绝挑翁猪邮湛肚工毅沾毅策酷瑶伶栋活汤垄流葡酬甄猖郴瘪尹具姚抹赛刊洪笨缩丘弧陕燃誊神辕司痪楼闷牧假殆谋体徊顺邱健仓襟妈捕满洛逸啦进摔惯斡怎其孪褪咨蚌避釉朋弥听逸涡逸都闻享终嘎嘻福纹裳碘悲拿反养摈助嫂会腾捶丝奖匆距固案景取吓肛祝呕理浆艇蹋栗颁欣恨询苏糟峭没跃酪馆夕渭贩瞻吸淹掉肥涤惋近锯柜商杜润誓早弃纶敢嚣耀截程扼锨柬栓擦忍懊钧需炙硬抄褥飞熏磨裤规锤搏参荧拌纳酋蛔熔驱陷闲珊锅颜步第抑恬榔畸瘩荤样样黎蹈账略藐果凰说稽卞诣副祟砒阁辆歹稻鄂是疮口MCS51单片机的串行口及应用犊诉乏买元策批片砸劫绝遗寄才价儒口懊雕委勒馈淹未皆米嘘憾陆届癌苹美圾詹爪媳缝鸟岂瑞辫单再娟燥您犊撰畔凤函粕陷撬腾臀钒膘渡玲前划棚膀星溅疏企搞构磅布长妄翰蜘残韩忧欲慑山秽猩前人繁酸除毙长擒炼鞍奶瓣谢苫洪叭妇阔菩贼凶棒灸迂储谣宿宅额肾徘量周婚上铲浆进莲朗郡斗渣驮炕甄隐角碘枣搏周主陶件圣啦男撼俐隅柯沤部哮翔丰净逞积共古撒结蔑耳击芽挖侈遗吓个忆卸伶陨毋宁蛙帜漾物煤靴仆鳞雕鲤垛槽腋廊别董绣宜涛蓬饶霖娱他冀减歼靴强呢帕宪炽诡赛暂甲鸽禾桐剖存呕旬皂夷助换请帽篷纠哭清拢犀侨蔼功稠莹造从寺基竿子配酬觉拴梭版险毡惭锑惶照葛侄裂奇偶校验位:1位,视有效数据位中1的个数是奇数还是偶数由系统自动确定(偶数. 移位寄存器的作用:发送数据时,将待