单片机的串行通信技术PPT

第7章单片机的串行通信技术 7 1串行通信概述7 2串行口的结构组成及控制寄存器7 3串行通信工作方式及应用举例7 4串行通信设计应用举例 7 1串行通信概述7 1 1数据通信7 1 2异步通信和同步通信7 1 3波特率的概念和串行通信的传输方向7 2串行口的结构组成及控制寄存器7 3串行通信工作方式及应用举例7 4串行通信设计应用举例 第7章单片机的串行通信技术 常用的数据通信包括两种形式 并行通信和串行通信 并行通信 1 并行方式 数据的各位同时发送或同时接收 传送速度快 但因需要多根传输线 故一般只在近距离通信中使用 第7章单片机的串行通信技术 串行通信 2 串行方式 数据的各位依次逐位发送或接收 传输速度慢 但因只需较少传输线 故适合于远距离通信 第7章单片机的串行通信技术 7 1串行通信概述7 1 1数据通信7 1 2异步通信和同步通信7 1 3波特率的概念和串行通信的传输方向7 2串行口的结构组成及控制寄存器7 3串行通信工作方式及应用举例7 4串行通信设计应用举例 第7章单片机的串行通信技术 1 异步通信 以字符为单位组成字符帧进行的数据传送 在串行数据通信中 有同步通信和异步通信两种方式 一帧数据由起始位 数据位 可编程位 和停止位构成特点 收发双方不同步时 能够依靠在每帧开始时的不断对齐 自行纠正偏差 故对收发双方的时钟精度要求较低 但因每个字节都要建立一次同步 所以工作速度较低 效率低 第7章单片机的串行通信技术 2 同步通讯数据格式 数据以块为单位连续传送 在发一组数据时 只在开始用若干个同步字符作为双方的号令 然后连续发送整组数据 特点 数据是以数据块为单位连续传送的 结构紧凑 传输效率高 但要求双方有准确的时钟 对硬件要求高 第7章单片机的串行通信技术 7 1串行通信概述7 1 1数据通信7 1 2异步通信和同步通信7 1 3波特率的概念和串行通信的传输方向7 2串行口的结构组成及控制寄存器7 3串行通信工作方式及应用举例7 4串行通信设计应用举例 第7章单片机的串行通信技术 波特率为每秒钟发送二进制数码的位数 即b S 位 秒 在串行通信中 数据传输速率的快慢 通过波特率来衡量 例如 在异步通信中传输速度为360字符 秒 每个字符又包含10位 则波特率为 360字符 秒 10位 字符 3600bps 波特 标准波特率 110 300 600 1200 2400 4800 9600 19200 38400bps等 第7章单片机的串行通信技术 在串行通信中 按照传输数据的流向 可分成三种传输形式 单工通信半双工通信全双工通信SimplexHalfDuplexFullDuplex 80C51内部设有一个全双工串行接口 收发双方角色固定不能互换 收发双方角色可换但需切换 收发双方互不影响双向通信 RXD ReceiveData 接收数据TXD TransmitData 发送数据 第7章单片机的串行通信技术 7 1串行通信概述7 2串行口的结构组成及控制寄存器7 2 1串行口的结构组成7 2 2串行口控制寄存器7 3串行通信工作方式及应用举例7 4串行通信设计应用举例 第7章单片机的串行通信技术 若干寄存器 两个数据缓冲器SBUF 99H 串行控制寄存器SCON 98H 移位寄存器 两个引脚 数据接收RXD P3 0 和数据发送TXD P3 1 第7章单片机的串行通信技术 1 发送数据过程 中断法 内部数据并行写入SBUF发 数据串行送出 中断标志位TI硬件置1 CPU响应中断 软件清零TI 写入下一数据 CPU 第7章单片机的串行通信技术 2 接收数据的过程 中断法 外界数据串行送入移位寄存器 数据并行送入SBUF收 标志位RI硬件置1 CPU响应中断 RI软件清零 读走数据 CPU 第7章单片机的串行通信技术 数据传送 将串行数据按一定节拍 同步时钟脉冲 输出到传输线上 或从传输线上读入 同步时钟信号可由系统时钟或定时器产生 第7章单片机的串行通信技术 同步时钟和传送数据的关系 发送数据时 发送时钟的下降沿将数据串行移位输出 接收数据时 接收时钟的上升沿开始对数据位采样 第7章单片机的串行通信技术 7 1串行通信概述7 2串行口的结构组成及控制寄存器7 2 1串行口的结构组成7 2 2串行口控制寄存器7 3串行通信工作方式及应用举例7 4串行通信设计应用举例 第7章单片机的串行通信技术 1 串行数据缓冲器 SBUF 在物理上有两个SBUF 一个用于发送 另一个用于接收 在逻辑上只有一个SBUF 99H 可根据用法区分功能 ucharcounter 待发送存放变量 SBUF counter 完成一次数据发送 counter SBUF 完成一次数据接收 CPU 第7章单片机的串行通信技术 2 串口控制寄存器 SCON 98H SM2主要用于多机通讯 SM2 1允许 0 禁止 TB8 RB8 发送 接收 数据的第9位 第7章单片机的串行通信技术 通过SM0和SM1不同的取值 可选择串行通信中的四种工作方式 第7章单片机的串行通信技术 3 电源控制寄存器 PCON 87H 由定时器T1产生的同步时钟 第7章单片机的串行通信技术 7 1串行通信概述7 2串行口的结构组成及控制寄存器7 3串行通信工作方式7 3 1方式0 八位同步移位寄存器方式 7 3 2方式1 十位异步收发通信模式 7 3 3方式2 方式3数据帧格式及应用举例7 4串行通信设计应用举例 第7章单片机的串行通信技术 八位同步移位寄存器方式 用于扩展并行I O接口 数据传输波特率固定为fosc 12由RXD引脚输入或输出数据 低位在前 高位在后 由TXD引脚输出同步时钟信号 扩展输出口 扩展输入口 第7章单片机的串行通信技术 7 3 1方式0 八位同步移位寄存器方式 74LS164为8位串并转换移位寄存器DIP14能将串行输入数据转为并行输出 工作原理 1 若CLEAR端为低电平 输出端QA QG都为0 2 若CLEAR端为高电平 且CLOCK端出现上升沿脉冲 则输出端锁存输入端的电平Q0 A B 第7章单片机的串行通信技术 74LS164真值表 实例1利用74LS164扩展并行输出口 并实现发光二极管循环控制功能 第7章单片机的串行通信技术 接线原理 数据发送端A B RXD 同步时钟端CLK TXD 数据清除端CLR P1 0 第7章单片机的串行通信技术 includesbitMR P1 0 voiddelay unsignedinti 延时for i 0 i 20000 i voidmain unsignedcharindex LED 定义LED指针和显示字模SCON 0 设置串行模块工作在方式0MR 1 CLEAR端 1 允许输入数据while 1 LED 0 xFE for index 0 index 8 index SBUF LED 控制L0灯点亮do while TI 通过TI查询判别数据是否输出结束LED LED 1 1 左移1位 末位置1if LED 0 xff LED 0 xfe 若已循环一遍 准备重新开始delay 实例1参考程序 第7章单片机的串行通信技术 实例1运行效果 第7章单片机的串行通信技术 7 1串行通信概述7 2串行口的结构组成及控制寄存器7 3串行通信工作方式7 3 1方式0 八位同步移位寄存器方式 7 3 2方式1 十位异步收发通信模式 7 3 3方式2 方式3数据帧格式及应用举例7 4串行通信设计应用举例 第7章单片机的串行通信技术 10位数据异步通讯方式 用于双机通信 一帧信息 1个起始位 0 8位数据位 1个停止位 1 其中起始位和停止位是自动插入的 第7章单片机的串行通信技术 发送条件 由SBUF counter即可启动发送过程发送完成 硬件TI置1 接收条件 在允许接收位REN 1时即可启动接收过程接收完成 硬件RI置1 数据 SBUF 第7章单片机的串行通信技术 通常 指定T1为波特率时钟发生器 波特率时钟可变 通常选择T1定时器方式2 取fosc为11 0592MHz 第7章单片机的串行通信技术 一般初始化过程 例如 SCON 0 x50 串口设为方式1 TI和RI清零 允许接收PCON 0 x80 波特率加倍 2 TMOD 0 x20 T1设为定时方式2TH1 0 xcc 定时器初值TL1 0 xcc 重置的定时初值IE 10010000B 中断使能 开中断 TR1 1 启动T1 第7章单片机的串行通信技术 实验程序 编写一段程序 利用单片机的串行口向PC机发送字符串 8051单片机 使用串口方式1 include includesbitp PSW 0 chars MSC 51SerialCommunicationBus 我能行 voidmain charx b 0 SCON 0 x40 串口方式1TMOD 0 x20 设置T1及波特率9600TH1 0 xFD TL1 0 xFD PCON 0 x00 TR1 1 x strlen s for b x b SBUF s b while TI 此举末位的 省略了会怎样 等效于while TI 0 TI 0 while 1 作用是 双机通信协议通行方式 例如异步串行通信波特率 例如2400b s发机要求发送的呼叫信号 例如10H收机同意接收的应答信号 例如20H收机不同意接收的应答信号 例如30H告知数据正确的应答信号 例如0FH通信结束标志信号 例如0AH 第7章单片机的串行通信技术 实例2 要求设计一个双机通信方案 甲机发送数据 乙机接收数据 两机的振荡频率为12MHz 波特率设置为2 4k 工作在串口方式1 甲机循环发送0 15的数字 乙机接收后返回接收值 若发送值与返回值相等 继续发送下一数字 否则重复发送当前数字 发送值和接收值应显示在LED数码管上 采用查询法检查收发是否完成 第7章单片机的串行通信技术 实例2电路原理图 第7章单片机的串行通信技术 实例2程序流程图 第7章单片机的串行通信技术 实例2参考程序 第7章单片机的串行通信技术 实例2参考程序 第7章单片机的串行通信技术 实例2运行效果 第7章单片机的串行通信技术 7 1串行通信概述7 2串行口的结构组成及控制寄存器7 3串行通信工作方式7 3 1方式0 八位同步移位寄存器方式 7 3 2方式1 十位异步收发通信模式 7 3 3方式2 方式3数据帧格式及应用举例7 4串行通信设计应用举例 第7章单片机的串行通信技术 方式2和方式3的数据帧都是11位 用于多机通信格式为 一个起始位 8个数据位 一个可编程位和一个停止位 可编程位在SCON的TB8和RB8位中 用于奇偶校验或多机通讯标识 第7章单片机的串行通信技术 可编程位可以由软件置1或清0 发送时第9位在TB8中 连同八位数据通过串口发出 收到数据后 数据存入接收SBUF内 可编程位存入RB8中 第7章单片机的串行通信技术 可编程位还可用作为对接收到的数据进行校验使用 常用校验方法 在可编程位装入发送数据的奇偶校验位 例如 欲发送数据45H 01000101B 发送数据包含二进制数1的个数为奇数 因此奇偶校验位P 1 在发送数据45H时 将P 1赋值到可编程位TB8 连同数据共同发出 对方接收后 只要将实际数据的奇偶关系与RB8进行对比 即可知道收发过程是否有误 第7章单片机的串行通信技术 方式2的波特率为固定数值 方式3的波特率和方式1相同 是可变的 第7章单片机的串行通信技术 实验程序 编写一段程序 利用单片机的串行口向PC机发送字符串 要求 使用串口方式2 TB8为发送数据的奇偶校验位 8051单片机 使用串口方式2 include includesbitp PSW 0 chars MSC 51SerialCommunicationBus 我很行 voidmain charx b 0 SCON 0 x90 串口方式2PCON 0 x00 x strlen s for b x b ACC s b TB8 p 奇偶校验位送入TB8SBUF s b while TI TI 0 while 1 本章小结 用于串行口通信控制的主要寄存器是