第7章-MCS-51单片机串行口(3学时)ppt课件

单片机原理与接口技术（C语言版）第7章MCS-51单片机串行口,主讲：刘汉明赣南师范学院,.,第7章MCS-51单片机串行口,目录7.1串行通信基本知识7.2串行口结构及控制7.3串行口工作方式7.4串行口应用举例7.5单片机与PC机通信接口电路,.,本章要点本章主要讲述MCS-51单片机串行口的结构、工作原理以及应用。主要内容包括串行通信基本知识、MCS-51单片机串行口结构、串行口工作方式以及单片机与PC机通信的接口电路。,.,7.1串行通信基本知识,主要内容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7.1.4通信方向7.1.5串行通信接口种类,.,7.1.1数据通信,计算机与外界的信息交换称为通信。基本的通信方式有并行通信和串行通信两种。并行通信：单位信息的各位数据同时传送。串行通信：单位信息的各位数据被分时逐位依次顺序传送。,并行通信连线多，速度快，适合近距离通信；串行通信连线少，速度慢，适合远距离通信。,.,7.1.2异步通信和同步通信（12）,1异步通信（时钟不同，甚至频率不同）传送的数据以帧的形式逐帧传送。,异步通信的帧格式,.,7.1.2异步通信和同步通信（12）,2同步通信（用同一时钟）每个数据块发送之前，先发送一个或两个同步字符，使发送方与接收方同步，然后再顺序发送数据。数据块的各个字符间取消起始位和停止位，通信速度得以提高。,同步通信帧格式,.,7.1.3波特率,波特率表示每秒传送的数据位数，单位为b/s（记作波特）。例：数据传送速率为每秒10个字符，若每个字符帧为11位，则传送波持率为：11b/字符10字符/s110b/s异步通信速率一般在5019200b/s之间。,.,7.1.4通信方向,单工方式：一对传输线只允许单方向传送数据；半双工方式：一对传输线允许向两个方向中的任一方向传送数据，但不能同时进行；全双工方式：用两对传输线连接发送方和接收方，发送和接收可以同时进行。,.,7.1.5串行通信接口种类,根据串行通信协议（如同步方式、通信速率、数据块格式等）不同，形成了多种串行通信标准。常见的标准：UART（通用异步串行通信接口）USB（通用串行总线接口）I2C（集成电路间的串行总线）SPI（同步串行外设总线）485总线CAN总线接口等,.,7.2串行口结构及控制,主要内容7.2.1MCS-51串行口结构7.2.2特殊功能寄存器7.2.3波特率设计,.,7.2.1与串行口有关的特殊功能寄存器,1控制状态寄存器SCON功能：设置串行口的工作方式和标识串行口状态。REN：允许接收控制位。1，允许；0：禁止。TB8：发送数据的第9位。RB8：接收数据的第9位。,.,7.2.2与串行口有关的特殊功能寄存器,SM0和SM1：串行口工作方式选择位。,SM2：多机通信控制位，方式2或3中使用。,.,7.2.2与串行口有关的特殊功能寄存器,TI：发送中断标志。RI：接收中断标志。关于TI和RI：TI和RI是属同一中断源，CPU不清楚是发送还是接收产生的中断请求，所以，在全双工通信时，必须由软件来判别。,.,7.2.2与串行口有关的特殊功能寄存器,多机通信实现：（1）实现条件：各个从机的SM2设置为1。当SM2=1时，若RB8=1，则保留收到的数据；否则，丢弃。（2）实现方法主机先发送从机地址，并置TB8为1。此时各从机均可接收此地址，只有目标从机把SM2清0；其它从机保留SM2=1。主机接着发送数据，并置TB8为0。此时目标从机正常接收数据，其它从机均丢弃。,地址,.,7.2.2与串行口有关的特殊功能寄存器,2电源控制寄存器PCON只有SMOD位与串行口工作有关。,SMOD：波特率倍增位。串行口工作于方式1、2和3时，SMOD1，串口波特率加倍。不能位寻址。,.,7.2.3波特率设计,方式0和方式2的波特率固定；方式1和方式3的波特率由定时器T1溢出率决定。增强型单片机，也可以使用T2作波特率发生器。1方式0的波特率方式0为同步移位寄存器方式。波特率固定为振荡频率的1/12。并不受PCON寄存器SMOD位影响。,.,7.2.3波特率设计,2方式2的波特率时钟：接收与发送的时钟直接来自振荡频率fosc，为fosc/2，与PCON中SMOD位有关。方式2波特率只有两种（fosc/64或fosc/32）、11位的异步通信，可多机通信。SMOD=0，波特率为fosc/64；SMOD=1，波特率为fosc/32。即方式2的波特率=2SMODfosc/64,.,7.2.3波特率设计,.,7.2.3波特率设计,（2）T2作波特率发生器略,.,主要内容7.3.1串行口方式07.3.2串行口方式17.3.3串行口方式2和方式3,7.3串行口工作方式,.,7.3.1串行口方式0,方式0为同步移位寄存器输入/输出方式，常用于扩展并行I/O口。RXD为数据端；TXD产生移位时钟，作为外部的同步信号。方式0只收/发8位数据，无起始位、奇偶校验位及停止位，低位在前、高位在后；波特率固定为fosc/12。启动发送：TI=0、写SBUF启动接收：RI=0、REN置1,.,用串行口方式0扩展并行输出/输入口,7,扩展并行输出,扩展并行输入,串转并IC,并转串IC,.,7.3.2串行口方式1,方式1用于串行发送或接收。TXD与RXD分别用于发送、接收数据。帧格式：1位起始位、8位数据位（低位在前）、1位停止位，共10位。接收时，停止位进入SCON的RB8。方式1的波特率可调，由T1或T2控制。SCON=010 xxxxxb，即SM0SM1SM2=010。除方式2、3的多机通信外，SM2应清0,.,7.3.2串行口方式1,1、方式1发送TI=0、写SBUF启动发送,.,7.3.2串行口方式1,2、方式1接收1）接收条件：SCON的REN置12）接收过程：串口检测接收引脚RXD，当RXD由高变低时开始移位接收；接收完成后将停止位装入RB8。3）接收的数据有效的两个条件：a、RI=0；b、SM2=0，或者SM2=1并且RB8=1满足以上2条，则将8位数据装入SBUF，且RI置1。以下情况之一数据无效：a）RI=1；b）SM2=1且RB8=0,.,7.3.3串行口方式2和方式3,方式2和方式3为每帧11位的异步通信格式。TXD和RXD发送与接收除波特率不同外，方式2和3操作完全一样。每帧11位：即1位起始位、8位数据位（低位在前）、1位奇偶校验位和1位停止位。发送时，奇偶位装入SCON的TB8；接收时，奇偶位进入SCON的RB8。SCON=10010000b=0 x90方式2接收SCON=11010000b=0 xD0方式3接收,.,7.4串行口应用举例,主要内容7.4.1同步方式应用7.4.2异步方式应用,.,7.4.1同步方式应用,MSC-51单片机的串口在方式0，以同步方式操作。外接串入/并出或并入/串出器件，可实现I/O口扩展。,.,7.4.1同步方式应用,例7-1用89C52串行口外接74HC595串入/并出移位寄存器扩展8位并口。8位输出口的每位都接有发光二极管，要求8位发光二极管循环点亮。分析：数据的输出通过RXD发送，移位时钟通过TXD送出，74HC595用于串/并转换。,.,7.4.1同步方式应用,方式0扩展输出电路,StoreClockPulse，锁存器时钟输入。在上升沿锁存移位寄存器值。,.,#include#includesbitP3_6=P36;voiddelay10 xms(unsignedcharx)/设晶振为12MHzunsignedinti;while(x-)for(i=0;i15)ES=0;else/校验不正确F0=1;err();,.,7.4.2异步方式应用,查询方式：#includeunsignedchari;unsignedchararray16_at_0 x50;/接收缓冲区voidmain()SCON=0 xd0;/设置串口方式3，允许接收TMOD=0 x20;/T1模式2定时TH1=0 xf4;TL1=0 xf4;TR1=1;,.,7.4.2异步方式应用,for(i=0;i16;i+)/循环接收16个数据while(!RI);/等待一次接收完成RI=0;ACC=SBUF;if(RB8=P)/校验正确arrayi=ACC;else/校验不正确F0=1;break;while(1);,.,7.4.2异步方式应用,例7-6用第9数据位作奇偶校验位，编写串口方式3的全双工通信程序。设双机将各自键盘按键键值发给对方，正确接收放入缓冲区（显示及做其它处理），设晶振为11.0592MHz，波特率为9600b/s。解：因为是全双工方式，通信双方的程序一样。发送和接收都采用中断方式。T1初值x=0 xfdSCON=11010000b=0 xd0,.,7.4.2异步方式应用,#includeunsignedcharbuffer,k;voidmain()SCON=0 xd0;/置串口方式3,允许接收TMOD=0 x20;/T1以模式2定时TL1=0 xfd;TH1=0 xfd;TR1=1;ES=1;/开串行口中断EA=1;/开总中断,.,7.4.2异步方式应用,while(1)k=key();/读取按键值if(k!=0 xff)/无键按下返回0 xffACC=k;/将键值送累加器，取P位TB8=P;/送TB8SBUF=ACC;/发送display();/显示程序,.,7.4.2异步方式应用,voidserial_server()interrupt4if(TI)/发送引起，清TITI=0;else/否则，接收引起RI=0;ACC=SBUF;/读取接收数据if(RB8=P)/校验正确，buffer=ACC;/存入缓冲区,.,7.5单片机与PC机通信的接口电路,主要内容7.5.1MAX232芯片简介7.5.2RS232-USB接口转换器PL23037.5.3PC机与MCS-51串行通信的接口电路,.,7.5单片机与PC机通信的接口电路,利用PC配置的异步通信适配器，可以很方便地完成PC机与单片机的数据通信。PC机与MCS-51单片机最简单的连接是零调制3线经济型。全双工通信所必须的最少数目的线路。,.,7.5单片机与PC机通信的接口电路,串行通信电平：MCS-51单片机为TTL电平PC机串行接口是RS-232C标准数字值：10TTL电平：+5V0V232电平：-5V-15V+5V+15V串行通信电平转换：MAX232等芯片,.,7.5.1MAX232芯片简介,MAXIM公司产品、包含两路接收器和两路发送器，适用于各种EIA-232C和V.28/V.24的通信接口。功能：内部设有电源变换器，可以把输入的+5V电源变换成为RS-232C输出电平所需的10V电压。MAX232芯片适用于数字电路的单一+5V电源。,.,7.5.1MAX232芯片简介,MAX232芯片引脚,.,7.5.2RS232-USB接口转换器PL2303,PL2303是Prolific生产的RS232-USB接口转换器，是RS232全双工异步串行通信设备与USB功能接口便利连接的解决方案。一方面从主机接收USB数据并将其转换为RS232信息流格式发送给外设；另一方面从RS232外设接收数据转换为USB数据格式传送回主机。PL2303驱动程序把USB模拟成传统串口,使基于串口的应用可方便地转换成USB接口应用，通讯波特率高达6Mb/s。,.,7.5.2R