单片机第七章串行接口

1、单片机第七章串行接口1第1页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二71 串行通信概述 计算机与外界的信息交换称为通信。基本的通信方式有两种。并行通信(parallel communication)：所传送数据的各位同时发送或接收。串行通信(serial communication)：所传送数据的各位按顺序一位一位地发送或接收。2第2页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二 在并行通信中，一个并行数据占多少位二进制数，就要多少根传输线，这种方式的特点是通信速度快，但传输线多，价格较贵，适合近距离传输。 串行通信仅需12根传输线，故在长距离传输数据时比较经济，但由于

2、它每次只能传送1位，所以传送速度较慢。3第3页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二图7.1 基本通信方式图示4第4页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二711 同步通信和异步通信方式串行通信分同步和异步两种方式。5第5页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二1异步通信ASYNC在异步通信中数据或字符是逐帧（frame）传送的。帧定义为一个字符的完整的通信格式，通常也称为帧格式。最常见的帧格式一般是先用一个起始位“0”表示字符的开始；然后是58位数据，规定低位在前，高位在后；其后是奇偶校验位；最后是停止位，用以表示字符的结束，停止位可以是1位、

3、1.5位、2位，不同的计算机规定有所不同。从起始位开始到停止位结束就构成完整的1帧。6第6页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二起始位通信线上没有数据传送时，为高电平（逻辑1）；当要发送数据时，首先发1个低电平信号（逻辑0），此信号称为“起始位”，表示开始传输1帧数据。数据位起始位之后的位即数据位。数据位可以是5、6、7或8位（不同计算机的规定不同），上图的数据位为8位。一般从最低位开始传送，最高位在最后。7第7页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二奇偶校验位数据位之后的位为奇偶校验位（有的方式具有）。此位可用于判别字符传送的正确性，其有3种可能的选择，即奇

4、、偶、无校验，用户可根据需要选择（在有的格式中，该位可省略）。在80C51单片机中，此位还可以用来确定该帧字符信息的性质（地址或数据）。停止位校验位后为停止位，用于表示1帧结束，用高电平（逻辑1）表示。停止位可以是1、15或2位，不同计算机的规定有所不同。8第8页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二异步通信的主要特点如下： 进行串行通信的单片机的时钟相互独立；其时钟频率可以不相同；在通信时不要求有同步时钟信号。由于异步通信是逐帧进行传输的，各位之间的时间间隔应该相同，所以必须保证2个单片机之间有相同的传送波特率。如果传送波特率不同，则时间间隔不同；当误差超过5时，就不能正常进

5、行通信。由于信息传输可以是随时不间断地进行的，因而帧与帧之间的时间间隔可以是不固定的，间隙处为高电平。9第9页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二由于异步通信每传送一帧有固定格式，通信双方只需按约定的帧格式来发送和接收数据，所以硬件结构比同步通信方式简单。此外，它还能利用校验位检测错误，所以这种通信方式应用较广泛。在单片机中主要是采用异步通信方式。10第10页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二2同步通信SYNC在同步通信中，数据或字符开始处是用一同步字符来指示（一般约定为l2个字符），以实现发送端和接收端同步，一旦检测到约定同步字符，下面就连续、顺序地发送

6、和接收数据。11第11页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二 由于同步通信数据块传送时去掉了每个数字都必须具有的字符开始和结束的标志，且它一次可以发送一个数据段（多个数据），因此，其速度高于异步通信；但这种方式要求接收和发送时钟严格保持同步，在通信时通常要求有同步时钟信号，对硬件结构要求较高。由于这种方式易于进行串行外围扩展，所以目前很多型号的单片机都增加了串行同步通信接口，如目前已得到广泛应用的I2C串行总线和SPI串行接口等。12第12页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二712 串行通信的数据传送速率 传送速率是指数据传送的速度。用b/s或bps（比特

7、秒）表示，称为比特率。在二进制的情况下，比特率与波特率数值相等，因而在单片机的串行通信中，常称为波特率。 假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：10b120s1200bs1200波特每一位的传送时间即为波特率的倒数：13第13页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二 异步通信的数据传送速率一般为50b/s100kb/s，常用于计算机到CRT终端，以及双机或多机之间的通信等。14第14页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二713 串行通信的方式在串行通信中，数据是在两机之间传送的。按照数据传送方

8、向，串行通信可分为单工（Simplex）制式、半双工（half duplex）制式和全双工（full duplex）制式。15第15页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二图72 串行通信方式示意图（1）单工制式 在单工制式下，数据在甲机和乙机之间只允许单方向传送。两机之间只需1条数据线。16第16页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二（2）半双工制式 在半双工制式下，数据在甲机和乙机之间允许双方向传送，但它们之间只有一个通信回路，接收和发送不能同时进行，只能分时发送和接收（即甲机发送，乙机接收，或者乙机发送，甲机接收），因而两机之间只需1条数据线。17第17

9、页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二（3）全双工制式 在全双工制式下，甲、乙两机之间数据的发送和接收可以同时进行，称为“全双工传送”。全双工形式的串行通信必须使用2条数据线。不管哪种形式的串行通信，在两机之间均应有公共地线。18第18页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二* 信号的调制与解调 当异步通信的距离在15m之内时，计算机之间可以直接进行通信。而当传输距离较远时，通常是用电话线传送。由于电话线频带不够宽，再加上远距离传输时信号不可避免地衰减，因而使信号发生明显的畸变。 在发送时要用调制器（modulator）把数字信号转换为模拟信号，并加以放大再传

10、送，这个过程叫做调制。在接收时，再用解调器（demodulator）检测此模拟信号，并把它转换成数字信号再送入计算机接口，这个过程即解调。19第19页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二714 通信协议 通信协议是指在计算机之间进行数据传输时的一些约定，包括通信方式、波特率、命令码的约定等。为保证计算机之间能准确、可靠地通信，相互之间必须遵循统一的通信协议。在通信之前一定要先设置好通信协议。 20第20页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二72 80C51串行口简介80C51的串行口是一个可编程的全双工串行通信接口，通过软件编程它可以作通用异步接收和发送器U

11、ART（Universal Asynchronous ReceiverTransmitter）用，也可作同步移位寄存器用。其帧格式可有8位、10位和11位，并能设置各种波特率，使用灵活方便。21第21页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二721 串行口结构与工作原理80C51串行口主要由接收与发送缓冲寄存器SBUF、输入移位寄存器以及串行控制寄存器SCON等组成。波特率发生器可以利用定时器T1或T2控制发送和接收的速率。SCON用于存放串行口的控制和状态信息；发送数据缓冲寄存器SBUF用于存放准备发送出去的数据；接收数据缓冲寄存器SBUF用于接收由外部输入到输入移位寄存器中的

12、数据。80C51串行口正是通过对上述专用寄存器的设置、检测与读取来管理串行通信的。 22第22页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二图73 串行口结构框图23第23页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二在进行串行通信时，外界数据通过引脚RXD（P3.0）输入。输入数据首先逐位进入输入移位寄存器，由串行数据转换为并行数据，然后再送入接收寄存器。在接收寄存器中采用了双缓冲结构，以避免在接收到第2帧数据前，CPU未及时响应接收寄存器前一帧的中断请求，没把前一帧数据读走，而造成2帧数据重叠的错误。在发送时，串行数据通过引脚TXD（P3.1）输出。由于CPU是主动的，

13、因此不会产生写重叠问题，一般不需要双缓冲器结构。要发送的数据通过发送控制器控制逻辑门电路逐位输出。24第24页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二722 串行口寄存器 与串行口工作有关的寄存器共有6个，分别是串行口控制寄存器SCON、接收与发送缓冲寄存器SBUF、电源控制寄存器PCON、中断允许控制寄存器IE、中断优先级寄存器IP。 25第25页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二1串行口控制寄存器SCON 串行口控制寄存器SCON用于串行通信的方式选择、接收和发送控制，并可反映串行口的工作状态。 SCON9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H（9

14、8H）SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI26第26页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二SCON7和SCON6位 SM0和SM1串行方式选择位 表71 串行口工作方式选择SM0 SM1工作方式功能描述波特率0 00 10 01 1方式0方式1方式2方式38位同步移位寄存器10位UART11位UART11位UARTfosc/12可变fosc/64和fosc/32可变27第27页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二SCON.5位 SM2多机通信控制位。 在方式2和方式3中，SM2主要用于进行多机通信控制。当串行口以方式2或方式3接收时，如果SM2=1，

15、允许多机通信，且接收到第9位RB8为0时，则RI不置1不接收主机发来的数据；如果SM2=1，且RB8为1，则RI置1，产生中断请求，将接收到的8位数据送入SBUF。当SM2=0时，不论RB8为0还是1，都将收到的8位数据送入SBUF，并产生中断。 在方式1中，当处于接收状态时，若SM2=1，则只有接收到有效的停止位时，RI才置1。在方式0中，SM2应置0。28第28页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二SCON.4位 REN允许串行接收位。REN=1时，允许接收；REN=O时，禁止接收。由软件置位或清除。29第29页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二SCO

16、N.3位 TB8发送数据的第9位(D8)。 在方式2或方式3中，根据需要由软件置位或复位。双机通信时，它可约定作奇偶校验位；在多机通信中，可作为区别地址帧或数据帧的标识位。一般由指令设定地址帧时，设TB8为1；而设定数据帧时，设TB8为0。方式0和方式1中没用该位。30第30页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二SCON.2位 RB8接收数据的第9位(D8)。在方式2或方式3中，RB8的状态与TB8相呼应，(如可以是约定的奇偶校验位，也可以是约定的地址/数据标识位)。例如，当SM2=1时，如果RB8为0，则说明收到的是数据帧。31第31页，共92页，2022年，5月20日，2

17、点58分，星期二SCON.1位 TI发送中断标志位。 在方式0中，发送完8位数据后，由硬件置位；在其他方式中，在发送停止位之初由硬件置位。TI=1时，可申请中断，也可供软件查询用。在任何方式中，都必须由软件来清除TI。SCON.0位 RI接收中断标志位。 在方式0中，接收完8位数据后，由硬件置位；在其他方式中，在接收停止位的中间，由硬件置位。RI=1时，可申请中断，也可供软件查询用。在任何方式中，都必须由软件清除RI。32第32页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二 SCON的低2位与中断有关。 SCON的地址为98H，可以位寻址。复位时，SCON的所有位均清0。33第33页

18、，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二2数据缓冲寄存器SBUF 数据缓冲寄存器SBUF实际上是2个寄存器：发送数据缓冲寄存器和接收数据缓冲寄存器。接收与发送缓冲寄存器SBUF采用同一个地址代码99H，其寄存器名亦同样为SBUF。CPU通过不同的操作命令，区别这2个寄存器，所以不会因为地址代码相同而产生错误。当CPU发出写SBUF命令时，即向发送缓冲寄存器中装载新的信息，同时启动数据串行发送；当CPU发出读SBUF命令时，即读接收缓冲寄存器的内容。34第34页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二3电源控制寄存器PCON 电源控制寄存器PCON主要用于电源控制，P

19、CON的最高位SMOD是串行口的波特率倍增位：当SMOD为1时，波特率加倍；当SMOD为O时，波特率不变。 PCOND7D6D5D4D3D2D1D0（87H）SMODGF1GF0PDIDL35第35页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二4中断允许控制寄存器IE中断允许控制寄存器IE用于控制与管理单片机的中断系统。 IE的ES位用于控制串行口的中断： 当ES=O时，禁止串行口中断； 当ES=1时，允许串行口中断。36第36页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二5中断优先级寄存器IP 中断优先级寄存器IP用于管理单片机中各中断源中断优先级。 IP的PS位用于设置

20、串行口中断的优先级： 当PS=0时，串行口中断为低优先级； 当PS=1时，串行口中断为高优先级。 37第37页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二723 80C51的帧格式 80C51串行口通过编程可设置四种工作方式及三种帧格式。38第38页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二方式0以8位数据为一帧，不设起始位和停止位，先发送或接收最低位。方式1以10位为一帧传输，设有1个起始位“0”、8个数据位和1个停止位“1”。 39第39页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二方式2和3以11位为一帧传输，设有1个起始位“0”、8个数据位、1个可编程位

21、（第9数据位）D8和1个停止位“1”。可编程位D8由软件置“1”或清“0”，该位可作检验位，也可作它用。 40第40页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二724 波特率的设置 在串行通信前，首先要设置收发双方对发送或接收的数据传送速率，即波特率。通过软件对80C51串行口编程可设定4种工作方式。这4种方式波特率的计算方法不同：方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特率是可变的，由定时器T1或T2（AT89S52）的溢出率控制。 41第41页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二1 方式0和方式2的波特率方式0中，每个机器周期发送或接收1位数据，

22、且不受SMOD的影响。方式2的波特率取决于PCON中SMOD之值。当SMOD0时，波特率为fosc的164；若SMOD1，则波特率为fosc的132，即：42第42页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二2方式1和方式3的波特率80C51串行口方式1和方式3的波特率由定时器T1的溢出率与SMOD的值决定，即：T1溢出率取决于计数速率和定时器的预置值。计数速率与TMOD寄存器中CT的状态有关。当CT0时，计数速率fosc12；当CT1时，计数速率取决于外部输入时钟频率。43第43页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二当定时器T1作波特率发生器使用时，通常是选用自

23、动重装载方式，即方式2。设计数初值为X，那么每过（256X）个机器周期，定时器1就会产生一次溢出。为了避免因溢出而产生不必要的中断，此时应禁止T1中断。溢出周期为：溢出率为溢出周期之倒数，所以：则定时器T1方式2的初始值为： 44第44页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二表7.2 定时器T1的常用波特率 串行口工作方式 波特率(kbps)foscMHzSMOD定时器1C/T模式初值方式0 100012方式2375121方式1,362.512102FFH19.211.059102FDH9.611.059002FDH4.811.059002FAH2.411.059002F4H1

24、.211.059002E8H0.11600272H0.1112001FFEBH45第45页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二【例1】已知80C51单片机时钟振荡频率为11.0592MHz选用定时器T1工作方式2作波特率发生器，波特率为2400波特，求时间常数。 解：设波特率控制位SMOD0,定时器T1的时间常数为： 所以TH1TL1F4H。 46第46页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二由于上述公式包含除法，所以当晶振频率与波特率不同时，计算值有时会有一定误差。例如，如果晶振频率为12MHz，波特率要求为2400，在SMOD=0时，TH1=F3H，波特率

25、的实际计算值为2404，误差为0.11。但如果2个单片机的波特率相同，例如均为2404，则不会影响通信；如果2个单片机的波特率误差超过2.5，则可能会引起通信错误。47第47页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二AT89S52单片机的定时器T2也可作为波特率发生器。48第48页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二7.3 串行通信工作方式通过软件编程可使串行通信有4种工作方式。49第49页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二731 方式0在方式0下，串行口作同步移位寄存器用，以8位数据为1帧，先发送或接收最低位，每个机器周期发送或接收一位，故

26、其波特率是固定的，为fosc12。串行数据由RXD（P3.0）端输入或输出。同步移位脉冲由TXD（P3.1）端送出。这种方式常用于扩展I/O口。采用不同的指令实现输入或输出。 50第50页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二（1）发 送当执行“MOV SBUF，A”指令时，CPU将1字节的数据写入发送缓冲寄存器SBUF（99H），串行口即把8位数据以fosc12的波特率从RXD端送出（低位在前）。发送完成后，置中断标志位TI为1。如要继续发送应将TI清0。51第51页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二（2）接 收由于REN是串行口允许接收控制位，因此在准备

27、接收时，首先要用软件置REN为1，使其允许接收；然后，执行“MOV A，SBUF”指令，CPU即开始从RXD端以fosc12波特率输入数据（低位在前），当接收到8位数据时，置中断标志RI为1。读取数据后，一定要将RI清0。52第52页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二串行控制寄存器中，TB8和RB8位在方式0中未用。每当发送或接收完8位数据时，由硬件将发送中断TI或接收中断RI标志置位。不管是中断方式还是查询方式，都不会清除TI或RI标志，必须用软件清0。在方式0中，SM2位必须为0。53第53页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二图73 串行口结构框图5

28、4第54页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二732 方式1在方式1下，串行口为10位通用异步接口。发送或接收1帧数据，包括1位起始位“0”、8位数据位和1位停止位“1”，其传送波特率可调。55第55页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二（1）发 送当执行“MOV SBUF，A”指令时，CPU将1字节的数据写入发送缓冲寄存器SBUF（99H），就启动发送器发送，数据从引脚TXD（P31）端输出。当发送完1帧数据后，TI标志置1，在中断方式下将申请中断，通知CPU可以发送下一个数据。如要继续发送，必须将TI清0。56第56页，共92页，2022年，5月20日，

29、2点58分，星期二图73 串行口结构框图57第57页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二（2）接 收接收时，先使REN置1，使串行口处于允许接收状态，RI标志为0，串行口采样引脚RXD（P30）。当采样到1至0的跳变时，确认是起始位“0”，就开始接收1帧数据。当停止位到来时，RB8位置1，同时，中断标志位RI也置1，在中断方式下将申请中断，通知CPU从SBUF取走接收到的1个数据。不管是中断方式，还是查询方式，都不会清除TI或RI标志，必须用软件清0。58第58页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二733 方式2和方式3方式2和方式3均为11位异步通信方式，

30、只是波特率的设置方法不同，其余完全相同。这两种方式发送或接收1帧的信息包括1位起始位“0”、8位数据位、1位可编程位和1位停止位“1”。其信息传送波特率与SMOD有关。 59第59页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二（1）发 送发送前，首先根据通信协议由软件设置TB8（如作奇偶校验位或地址数据标识位），然后，将要发送的数据写入SBUF即可启动发送器。发送过程是由执行任何一条以SBUF作为目的寄存器的指令而启动的(写SBUF指令)，把8位数据装入SBUF，同时，串行口还自动把TB8装到发送移位寄存器的第9位数据位置上，并通知发送控制器要求进行一次发送，然后即从TXD（P31）

31、端输出1帧数据。60第60页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二图73 串行口结构框图61第61页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二（2）接 收在接收时，先置位REN为1，使串行口处于允许接收状态，同时还要将RI清0。在满足这个条件的前提下，再根据SM2的状态（因为SM2是方式2和方式3的多机通信控制位）和所接收到的RB8的状态，才能决定此串行口在信息到来后是否会使RI置1。如果RI置1，在中断方式下将申请中断，接收数据。当SM2=0时，不管RB8为0还是为1，RI都置1，此串行口将接收发来的信息。当SM2=1，且RB8为1时，表示在多机通信情况下，接收的

32、信息为地址帧，此时RI置1。串行口将接收发来的地址。当SM2=1，且RB8为0时，表示接收的信息为数据帧，但不是发给本从机的，此时RI不置1，因而SBUF中所接收的数据帧将丢失。62第62页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二在方式2和方式3下，同样不管是中断方式，还是查询方式，都不会清除TI或RI标志。在发送和接收之后，也都必须用软件清TI和RI位。63第63页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二734 多机通信80C51的方式2和方式3有一个专门的应用领域，即多机通信。这一功能使它可以方便地应用于集散式分布系统中。这种系统采用一台主机和多台从机。图74

33、多机通信连接图64第64页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二 多机通信的实现，主要靠主、从机之间正确地设置与判断多机通信控制位SM2和发送或接收的第9数据位（D8）。 在编程前，首先要给各从机定义地址编号，如分别为00H、01H、02H。当主机想发送一数据块给几个从机中的一个时，它首先送出一个地址字节，以辨认从机。地址字节和数据字节可用第9数据位(TB8)来区别，地址为1，数据为0。所以，在主机发送地址帧时，地址数据标识位TB8应设置为“1”，以表示是地址帧。如：MOVSCON，#0D8H；设串行口为方式3， TB8置“1”，准备发地址65第65页，共92页，2022年，5

34、月20日，2点58分，星期二 此时，所有的从机初始化时均置SM21，使它们只处于接收地址帧的状态。如：MOVSCON，#0F0H；置串行口为方式3， SM21，允许接收当从机接收到从主机发来的信息后，第9位RB8若为“1”，则置位中断标志RI，并在中断后判断主机送来的地址与本从机地址是否相符。若相符，则被寻址的从机就清除其SM2标志，即SM20，准备接收即将从主机送来的数据帧；未被选中的从机仍保持SM21。 66第66页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二当主机发送数据帧时，应置TB80。此时，虽然各从机都能接收到，但由于TB80，所以只有SM20的那个被寻址的从机才能接收到

35、数据，那些未被选中的从机将不理睬进入到串行口的数据字节，继续进行它们自己的工作，直到一个新的地址字节到来，这样就实现了主机控制的主从机之间的通信。 综上所述，通信只能在主从机之间进行，从机之间的通信只有经主机才能实现。 67第67页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二多机之间的通信过程可归纳如下：（1）主、从机均初始化为方式2或方式3，置SM21，允许中断。（2）主机置TB81，发送要寻址的从机地址。（3）所有从机均接收主机发送的地址，并进行地址比较。（4）被寻址的从机确认地址后，置本机SM20，向主机返回地址，供主机核对。（5）核对无误后，主机向被寻址的从机发送命令，通知从

36、机接收或发送数据。（6）通信只能在主、从机之间进行，两个从机之间的通信需通过主机作中介。（7）本次通信结束后，主、从机重置SM21，主机可再对其他从机寻址。 68第68页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二 在实际应用中，因为单片机功能有限，因而在较大的测控系统中，常常把单片机应用系统作为前端机（下位机或从机）直接用于控制对象的数据采集与控制，而把PC机作为中央处理机（上位机或主机）用于数据处理和对下位机的监控管理。它们之间的信息交换主要是采用串行通信，此时单片机可直接利用其串行接口，而PC机可利用其配备的8250或8251、16450等可编程串行接口芯片。实现单片机与PC机

37、串行通信的关键是在通信协议的约定上要一致，例如，应设定相同的波特率及帧格式等。在正式工作之前，双方应先互发联络信号，以确保通信收发数据的准确性。69第69页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二74 串行口应用举例本节将介绍串行口在作IO扩展及一般异步通信和多机通信中的应用原理及实例。70第70页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二741 用串行口扩展IO口 串行口的方式0主要用于扩展并行IO口。此处将给出实用线路和简单的控制指令。71第71页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二例7.1 用并行输入8位移位寄存器74HC165扩展16位并行输

38、入口。编程实现从16位扩展口读入20字节数据，并把它们转存到内部RAM的50H63H中。 图75 利用串行口扩展输入口72第72页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二解：在此采用74HC165与单片机相连实现I/O口扩展，是利用80C51的3根口线扩展为16根输入口线的实用电路，其由2块74HC165串接而成。74HC165是并入串出移位寄存器（也可选用其他同样功能的CMOS器件）。图中，CK为时钟脉冲输入端，D0D7为并行输入端，SIN、QH分别为数据的输入、输出端。前级的数据输出端QH与后级的信号输入端SIN相连。S/L=0时，允许并行置入数据；S/L=1时，允许串行移位

39、。73第73页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二MOVR7，#20；设置读入字节数MOVR0，#50H；设片内RAM指针SETBF0；设置读入字节奇偶数标志RCV0：CLRP1.0；允许并行置入数据SETBP1.0；允许串行移位RCV1：MOVSCON，#10H；设串行口方式0并启动接收JNBRI，$；等待接收一帧数据CLRRI；清接收中断标志MOVA，SBUF；取缓冲器数据MOVR0，AINCR0CPLF0JBF0，RCV2；判是否接收完偶数帧，接收完则DECR7 重新并行置入SJMPRCV1；否则再接收一帧RCV2：DJNZR7，RCV0；判是否已读入预定的字节数；对读

40、入数据进行处理74第74页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二 程序中F0用来作读入字节数的奇偶性标志。由于每次由扩展口并行置入到移位寄存器的是2个字节数据，置入1次，串行口应接收2帧数据。故已接收的数据字节数为奇数时F00，不再并行置入数据就直接启动接收过程；否则F01，在启动接收过程前，应该先在外部移位寄存器中置入新的数据。75第75页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二【例72】 用2片8位串入并出移位寄存器74HC164作扩展输出口。编程使这16个发光二极管交替为间隔点亮状态，循环交替时间为2s。图76 利用串行口扩展输出接口76第76页，共92页，

41、2022年，5月20日，2点58分，星期二74HC164是串行输入、并行输出移位寄存器。Q0Q7为并行输出端；A、B为串行输入端；CLR为清除端，零电平时，使74HC164输出清“0”；CK为时钟脉冲输入端，在CK脉冲的上升沿作用下实现移位。在CK0，CLR1时，74HC164保持原来数据状态。由于74HC164无并行输出控制端，在串行输入过程中其输出端的状态会不断变化，故在某些使用场合，在74HC164与输出装置之间还应加上输出可控的缓冲级（如74HC244），以便在串行输入过程结束后再输出。图中的输出装置是16位发光二极管。由于74HC164在低电平输出时允许通过的电流可达8mA，故不需再

42、加驱动电路。77第77页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二ST：MOVSCON，#00H；设串行口为方式0MOVA，#55H；二极管间隔点亮初值LP2：MOVR0，#2；输出口字节数CLRP1.0；对74HC164清0SETBP1.0；允许数据串行移位LP1：MOVSBUF，A；启动串行口发送JNBTI，$；等待1帧发送结束CLRTI；清串行口发送中断标志位DJNZR0，LP1；判断预定字节数发送完否LCALLDEL2s；调延时2s子程序（略）CPLA；交替点亮二极管SJMPLP2；循环显示78第78页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二 从理论上讲，74

43、HC164或74HC165可以无限地串级上去，进一步扩展输入输出并行口，但这种扩展方法，输入输出的速度不高，移位时钟频率为fosc12。若fosc=12MHz，则每移1位需1s。79第79页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二742 用串行口进行异步通信图77 双机异步通信连接图 80第80页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二【例73】 编程把甲机片内RAM的60H7FH单元中的数据块从串行口输出。定义在工作方式3下发送，TB8用作奇偶校验位。采用定时器T1方式2作波特率发生器，波特率为4800，fosc=11.0592MHz，定时器初始预置值TH1=TL

44、1=0FAH。编程使乙机从甲机接收32个字节数据块，并存入片外1000H101FH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。 81第81页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二解：编写发送子程序如下：MOVTMOD，#20H；设置定时器T1为方式2MOVTL1，#0FAH；设预置值MOVTH1，#0FAHSETBTR1；启动定时器T1MOVSCON，#0C0H；设置串行口为方式3MOVPCON，#00H ；SMOD0MOVR0，#60H；设数据决指针MOVR7，#20H；设数据长度20HTRS: MOVA，R0；取数据

45、送至AMOVC，PMOVTB8，C；奇偶位P送至TB8MOVSBUF，A；数据送至SBUF，启动发送WAIT：JNBTI，$；判1帧是否发送完CLRTIINCR0；更新数据单元DJNZR7，TRS；循环发送至结束RET；返回82第82页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二在进行双机通信时，两机应用相同的工作方式和波特率，因而接收子程序编程如下：MOVTMOD，#20H；设置定时器T1为方式2MOVTL1，#0FAH；设预置值MOVTH1，#0FAHSETBTR1；启动定时器T1MOVSCON，#0C0H；设置串行口为方式3MOVPCON，#00H；SMOD0MOVDPTR，#

46、1000H；设置数据块指针MOVR7，#20H；设数据块长度SETBREN；允许接收WAIT：JNBRI，；判断1帧是否接收完CLRRIMOVA，SBUF；读入1帧数据JNBPSW.0，PZ；奇偶位P为0，则转JNBRB8，ERR；P=1，RB8=0，则出错SJMPYES；二者全为1，则正确83第83页，共92页，2022年，5月20日，2点58分，星期二PZ：JBRB8，ERR；二者全为0，则正确；P0，RB81，则出错 YES：MOVXDPTR，A；正确，存放数据INCDPTR；修改地址指针DJNZR7，WAIT；判断数据块接收完否CLRPSW.5；接收正确，且接收完，清F0标志RET；返回ERR：SETBPSW.5；出错，则置F0标志为1RET；返回上例是在方式3下进行收发，用奇偶位进行校验。 84第84页，共92页，2022年，5月2