第7章-51单片机串行接口课件

主要章节7.1通信的基本概念7.251单片机串行口的功能与结构7.3串行口的工作方式7.4串行口的应用2023/6/6117.1通信的基本概念7.1.1并行通信和串行通信2023/6/621(a)并行通信(b)串行通信根据信息传送的方向，串行通信可以分为单工、半双工和全双工2023/6/631(a)单工

(b)半双工

(c)全双工7.1.2串行通信的基本过程1.发送过程2023/6/641发送时钟数据线011001102.接收过程2023/6/651接收时钟数据线011001107.1.3串行通信的通信方式1. 串行异步通信方式2023/6/661特点：

一次传送的位数比较少，对发送时钟和接收时钟的同步性要求相对不高，线路简单。

传送速度较慢。2. 串行同步通信方式2023/6/671同步字符1同步字符2数据块校验字符1校验字符2特点：

一次连续传送多个字符，传送的位数多，对发送时钟和接收时钟同步性要求很高，控制线路复杂

传送速度快。7.1.4波特率波特率是指串行通信中，单位时间传送的二进制位数，单位为bps。传输速度往往又可用每秒传送多少个字节来表示(Bps)。它与波特率的关系为：

波特率(bps)=一个字符的二进制位数×字符/秒(Bps)2023/6/6817.251单片机串行口的功能与结构7.2.1串行口的功能51单片机具有一个全双工的串行异步通信接口，可以同时发送和接收数据。有四种工作方式：方式0、方式1、方式2和方式3。方式0为同步移位寄存器方式，一般用于外接移位寄存器芯片扩展I/O接口。方式1为8位的异步通信方式，通常用于双机通信。方式2和方式3为9位的异步通信方式，通常用于多机通信2023/6/6917.2.2串行口的结构2023/6/6101串行口数据寄存器(SBUF)，串行口控制寄存器SCON、电源控制寄存器PCON以及定时/计数器和中断系统中的特殊功能寄存器组成。7.2.3串行口控制寄存器SCON2023/6/6111SM0、SM1：串行口工作方式选择位SCOND7D6D5D4D3D2D1D098HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0SM1方式功能波特率00方式0移位寄存器方式fosc/1201方式18位异步通信方式可变10方式29位异步通信方式fosc/32或fosc/6411方式39位异步通信方式可变SM2：多机通信控制位。REN：接收允许控制位。TB8：发送数据的第9位。RB8：接收数据的第9位。TI：发送中断标志位。RI：接收中断标志位。7.2.4电源控制寄存器PCON2023/6/6121PCOND7D6D5D4D3D2D1D087HSMODXXXGF1GF0PDIDLSMOD：波特率加倍位。当SMOD位为1，则串行口方式1、方式2、方式3的波特率加倍。GF1、GF0：通用标志位。由软件置位或复位PD：掉电方式位。当PD=1时，进入掉电方式。IDL：待机方式位。当IDL=1时，进入待机方式。7.3串行口的工作方式7.3.1方式0----移位寄存器方式

方式0通常用来外接移位寄存器，用作扩展I/O口。

RXD：串行数据TXD：同步时钟。数据格式：低位在前，高位在后，长度8位，在SBUF中。波特率：fosc/12。（1）发送条件：TI=0操作：MOVSBUF，A结果：发送完毕，TI置“1”。

条件：RI=0操作：REN（SCON.4）置“1”结果：8位数据接收数据缓冲器SBUF中，同时，RI置“1”，向CPU申请中断。用户处理：MOVA,SBUF（2）接收7.3.2方式1----8位异步通信方式TXD：发送数据端RXD：接收数据端。数据格式：1位起始位（0），SBUF中8位数据位（低位在前）和1位停止位（1）。波特率：2SMOD×（T1的溢出率）/32（1）发送

条件：TI=0操作：MOVSBUF，A结果：发送完毕，TI置“1”。

条件：RI=0，REN（SCON.4）置“1”。结果：8位数据接收数据缓冲器SBUF中，同时，RI置“1”，向CPU申请中断。用户处理：MOVA,SBUF（2）接收7.3.3方式2和方式3TXD：发送数据端RXD：接收数据端数据格式：1位起始位（0），SBUF中8位数据位（低位在前）第9位TB8和1位停止位（1）波特率：2SMOD×（T1的溢出率）/32（1）发送

条件：TI=0操作：先准备第9位TB8，执行MOVSBUF，A结果：发送完毕，TI置“1”。条件：RI=0，REN（SCON.4）置“1”。结果：SM2=0，接收的前8位数据送SBUF，第9位送RB8，RI置“1”，向CPU申请中断。SM2=1，若接收的第9位为1，则前8位数据送SBUF，第9位送RB8，RI置“1”，向CPU申请中断。用户处理：MOVA,SBUF（2）接收7.4串行口的应用7.4.1利用方式0扩展并行I/O接口【例7-1】用8051单片机的串行口外接串入并出的芯片74HC164扩展并行输出口控制一组发光二极管，使发光二极管从右至左延时轮流显示。74HC164是一块8位的串入并出的芯片，共14个引脚，

除了电源和地信号外，A、B：串行数据输入端；CLK：串行时钟信号输入端；Q0～Q7：8位数据并行输出端；

：清零端，输入低电平时74HC164输出端清0；

在CLK=0、=1时，74HC164保持原来数据。2023/6/61912023/6/6201设串行口采用查询方式，显示的延时依靠调用延时子程序来实现2023/6/6211汇编语言程序：

ORG0000H LJMPMAIN ORG0100HMAIN: MOVSCON,#00H ;串口初始化方式0 MOVA,#0FEHSTART: MOVSBUF,A ;51单片机串口发送 LOOP: JNBTI,LOOP ;等待发送

ACALLDELAY ;延时

CLRTI RLA ;循环移位改变显示内容

SJMPSTARTDELAY: MOVR7,#80H ;延时子程序LOOP2: MOVR6,#0FFHLOOP1: DJNZR6,LOOP1 DJNZR7,LOOP2 RET END2023/6/6221#include<reg51.h> //包含特殊功能寄存器库#include<intrins.h>//包含内部函数voidmain(){unsignedchari;unsignedintj;SCON=0x00; //串口初始化方式0i=0xFE;for(;;) { SBUF=i; //51单片机串口发送 while(!TI){;} //等待发送 TI=0; for(j=0;j<=20000;j++){_nop_();} //延时 i=_crol_(i,1); //改变显示内容 }}C语言程序：【例7-2】用8051单片机的串行口外接并入串出的芯片74HC165扩展8位并行输入口，输入一组开关的状态，并通过二极管显示出来。74HC165是一块8位的并入串出的芯片，共16个引脚，除了电源和地信号外，P7～P0：8位并行输入端；SIN：串行数据输入端；QH、:串行数据同相、反相输出端；CLK：串行时钟信号输入端；CLKINH：串行时钟允许输入端，当它为低电平时，允许CLK时钟输入；S/：串出/并入方式控制输入端，S/=1，允许串行输出，S/=0允许并行置入。74HC165的工作过程一般如下：（1）使控制端S/=0，8位并行数据置入到内部的寄存器；（2）使控制端S/=1，在时钟信号CLK的控制下，内部寄存器的内容按从P0～P7的顺序从串行输出端依次输出。2023/6/62312023/6/6241P0口接的8个发光二极管串行口方式0数据的接收，用SCON寄存器中的REN位来控制，采用查询RI的方式来判断数据是否输入，汇编语言程序：2023/6/6251 ORG0000H LJMPMAIN

ORG0100HMAIN: CLRP1.0 ;74HC165并入

NOP NOP NOP SETBP1.0 ;74HC165串出

NOP NOP NOP MOVSCON,#10H ;串口初始化方式0，允许接收LOOP: JNBRI,LOOP ;接收

CLRRI MOVA,SBUF MOVP0,A ;送P0口显示

SJMPMAIN ENDC语言程序：2023/6/6261#include<reg51.h>//包含特殊功能寄存器库#include<intrins.h>//包含内部函数库sbitP1_0=P1^0;voidmain(){ unsignedchari; while(1) { P1_0=0;_nop_();_nop_();_nop_();//74HC165并入

P1_0=1;_nop_();_nop_();_nop_();//74HC165串出

SCON=0x10; //串口初始化方式0，允许接收

while(!RI){;} //接收

RI=0;

i=SBUF; P0=i; //送P0口显示

}}7.4.2利用方式1实现点对点的双机通信【例7-3】用汇编语言编程通过串行实现将甲机的片内RAM中30H~3FH单元的内容传送到乙机的片内RAM的40H~4FH单元中。2023/6/6271

甲、乙两机都选择方式1即8位异步通信方式，最高位用作奇偶校验，波特率为1200bps，甲机发送，乙机接收，因此甲机的串口控制字为40H，乙机的串口控制字为50H。由于选择的是方式1，波特率由定时/计数器T1的溢出率和电源控制寄存器PCON中的SMOD位决定，则需对定时/计数器T1初始化。设SMOD=0，甲、乙两机的振荡频率为12MHz，由于波特率为1200bps。定时/计数器T1选择为方式2，则初值如下。

初值=256-fosc×2SMOD/(12×波特率×32)=256-12000000/(12×1200