IO模拟串口通信

单片机IO口模拟串口实现数据通信1设计任务与要求本设计为单片机IO口模拟串口实现数据通信，它可以用单片机的IO口实现单片机RX和TX的功能。具体要求如下：用单片机的P3.4和P3.5分别模拟RX和TX的串行通信功能，能够接收和发送数据。通过PC机的键盘输入字符，并传送给单片机，由单片机接收后，发达给PC机，由PC机加以显示。单片机接收由键盘输入的数据后，如果是数字，则由数码管显示，并由LED灯表示其ASCII码，如果是其他字符，则由仅由LED灯显示其ASCII码。２总体方案设计2.1串行通信的方式设计本设计要求用单片机的IO口来模拟串口的串行通信，因此有必要先简要介绍一下单片机的IO和通信的基本原理与串行口P3.0和P3.1。并行I/O口MCS-51单片机共有4个双向的8位并行I/O端口（Port），分别记作P0-P3，共有32根口线，各口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器所组成。实际上P0-P3已被归入特殊功能寄存器之列。这四个口除了按字节寻址以外，还可以按位寻址。由于它们在结构上有一些差异，故各口的性质和功能有一些差异。P0口是双向8位三态I/O口，此口为地址总线（低8位）及数据总线分时复用口，可驱动8个LS型TTL负载。P1口是8位准双向I/O口，可驱动4个LS型负载。P2口是8位准双向I/O口，与地址总线（高8位）复用，可驱动4个LS型TTL负载。P3口是8位准双向I/O口，是双功能复用口，可驱动4个LS型TTL负载。P1口、P2口、P3口各I/O口线片内均有固定的上拉电阻，当这3个准双向I/O口做输入口使用时，要向该口先写“1”，另外准双向I/O口无高阻的“浮空”状态，故称为双向三态I/O口。通信的基本原理串行通信只用一位数据线传送数据的位信号，即使加上几条通信联络控制线，也用不了很多电缆线。因此串行通信适合远距离数据传送。，如大型主机与其远程终端之间、处于两地的计算机之间采用串行通信就非常经济。当然串行通信要求有转换数据格式、时间控制等逻辑电路，这些电路目前已被集成在大规模集成电路（称为可编程串行通信控制器），使用很方便。通信方式有两种：并行通信和串行通信。通常根据传送的的距离决定采用哪种通信方式。例如，在IBM—PC机与外部设备（如打印机等）通信时，距离小于30m，则可采用并行通信方式，当距离大于30m时，则要采用串行通信方式。89C51单片机具有并行和串行两种基本通信方式。并行通信是指数据的各位同时进行传送（发送或接收）的通信方式。其优点是传送速度高；缺点是数据有多少位，就需要多少根传送线。例如，89C51单片机与打印机之间的数据传送就属于并行通信。图1所示为89C51单片机与外设之间8位数据并行通信的连接方法。并行通信在位数多、传送距离又远时就不太合适了。图1两种通信方式连接拦串行猪通信驶指数粥据是勿一位晃一位凤按顺揪序传服送的扔通信做方式家。它底的突议出优砌点是术只需蹲一对辆传输逼线（嚷利用率悟线就紧可以油作为雨传输箭线）观，这办样大艺大降方低了姑传送设成本射，特争别适愚用于搂远距祖离通桌信；利其缺放点是麦传送等速度帅较低纵。假冶设并滤行传健送N贺位数赤据所拣需时升间为派T，乡那么投串行瘦传送防的时追间至膨少为括NT附，实露际上但问题桐总是殃大于往NT三的，绕图7刃—读1所堵示为周串行少通信两方式锅的连抓接方陵法。顾串行墨通信涉的传毯送方丛式通生常有谢3种漠：单允向（液或）惯单工吸配置长，只拖允许婆数据齿向一浆个方糖向传绘送；询半双踩向（县或半竿双工繁）配窗置，梯允许潜数据昆向两裙个方半向中族的任谎一方忍向传惹送，川但每轿次只靠能有闸一个辨站点范发送雷；全赠双向便（或境全工蚊）配乞置，针允许读同时忠双向昨传送箭数据董，因替此，纲全双星工配哭置是姥一对秤单向运配置龙，它询要求铜两端盟的通勇信设悦备都尚有完传整和良独立霜的发让送和蛮接收桌能力隐。岗串行诚通信秧有两行种基勇本的梯通信寸方式逢：异墓步通片信和勺同步土通信票。某异步刃通信偿在异期步通慢信中费，数房据是何一帧烛一帧洲（包析括一互个字哭符代锡码或狠一字缩节数币据）翼传送才的，伍第一商帧的据数据隙格式铃如图堪2蠢所示搜。辆在帧申格式柔中，嗓一个沾字符侨由4俊部分郑组成谨：起破始位滥、数宗据位夹、奇端偶校削验位临和停谋止位嫩。首尤先是走一个寸起始抬位（领0）我，然骗后是鹊5比—合8位预数据柿（咸规定蓄低位柄在前擦，高虫位在挖后）吹，接侦下来徒是奇桂偶校朋验位尘（可课省略啦），裤最后川是停丢止位方（1水）。甩起始罗位（扣0）约信号按只占蒸一位隙，用逆来通短知接帐收设牙备一蝴个待腰接收客的字埋符开译始到添达。承线路究上在繁不传盆送字泰符时纠应保示持为杨1。窄接收概端不冲断检告测线刊路的半状态愈，若燥连续孔为1坟以后比又测婚到一恩个0锡，就状知道而发来瞒一个筋新字怎符，据应马牌上准勿备接巾收。谦字符黎的起辟始位辽还被斤用作斤同步甩接收现端的享时钟错，以锋保证抬以后夹的接澡收能响正确徐进行渠。什起始粥位后抚面紧镜接着辜是数俱据位域，它娃可以危5邪位（枕D0辨—哥D4伏）、初6位开、7碗位或视8位慎（D宽0奇—翼D7跪）。贩奇偶欢校验尖（D轮8）雅只占念一位横，但车在字怎符中宁也可葬以规但定不欲用奇舒偶校若验位低，则珠这一秤位就纺可以每省去裤。也摘可用恩这一匀位（瑞1/忘0）授来确志定这芒一帧爹中的瓶字符梯所代薯表信茧息的浸性质读（地饮址/姻数据雾等）靠。馆停止城位用斤来表巩征字增符的口结束盐，它屡一定留是高藏电位包（逻乱辑1偿）。烘停止暮位可图以是扭1位姥、1狭.5胡位或开2位拾。接婚收端报收到把停止询位后采，知眯道上茅一字况符已咳传送某完毕顾，同罩时也女为接洒收下董一个尖字符蝴作好绞准备穴—节只发翠再接锐收到睛0，坟就是放新字锦符的醉起始绿位。夺若停凝止位芽以后铲不是与紧接惜着传颠送下舒一个返字符嫌，，振则使难线路蔑电平捡保持晴为高薄电平昨（逻幼辑1剃）。雷图7权—忠3（洗a）竟表示会一个厅字符访紧接凑一个乏字符怎传送招的情飘况，金上一听个字搏符的亩停止详位和节下一魔个字诵符的闸起始叠位是鬼紧邻选的；层图7角—句3（灰b）举则是酸两个崇字符彩间有滑空闲林位的门情况赢，空私闲位兼为期椅不远寸，线诊路处例于等猎待状提态。盲存在雾空闲鞋位正么是异崇步通林信的腹特征池之一谣。斩例如述规定价用A秆SC债II治编码酸，字炎符为文7位涛，加月1个保奇偶氏校验粉位、瓣1个凝起始侮位、困1个参停止勤位，段则一葛帧共式10扫位。羞同步修通信颤年同允步通际信中架，在辣数据肯开始科传送陡前用慈同步算字符隶来指批示（菌常约狮定1络—新2个归），肃并由抗时钟鞋来实趴现发娃送端态和接抽收端青同步刚，即棕检测猛到规面定的痰同步胞字符执后，边下面察就连拒续按嚷顺序驾传送落数据篇，直岸到通腔信告胶一段纤落。语同步霉传送需时，遇字符而与字歉符之荣间没作有间盖隙，吗也不被用起精始位图和停丑止位减，仅柜在数慈据块铜开始拣时用妄同步市字符削SY依NC存来指钩示。支波特险率摔潮波特卡率，和即数烧据传拦送速涝率，渔表示草每秒舰钟传提送二摆进制饱代码违的位倘数，底它的足单位脖是b确/s铁。波从特率华对于国CP福U与铜外界安的通迅信是底很重哗要的闸。假灿设数卫据传婚送速赤率是贯12丽0字摘符/耀s，真而每盛个字溪符格听式包虚含1春个代派码位辅（1室个起此始位暗、1丢个终涛位、防8个饿数据峰位）拳。这斩时，驰传送赢的波钓特率杠为：脾报值哀惭携摧灾红恨目10脂b／繁字符肯×趟12虾0字弱符／吹s＝聚12借00粥b／始s善每一卖位代宣码的零传送混时间盗Td鞋为波宽特率吵的倒塞数。些绒候晴怕典室嘉语邪碍Td仇＝1位b／至（1斜20耀0b等s-朵1）骑＝0借.8串33胀ms肝异步得通信淡的传南送速肢率在迅50手b/孕s-讯-1手92棋00箭b/趴s之敞间，宿常用仇于计粘算机洪到终根端机完和打萍印机蛙之间拳的通鹅信、旧直通麻电报歉以及迟无线针电通物信的谱数据峰发送掘等。碎寇陷就题俯肆枕坟杜州泪图厨2梅绑异步赌通信街的一丸般数绘据格冈式欲串行暗通信塔协议引哈熄通信崭协议逝是对猎数据涌传送烂方式蜘的规刊定，射包括轰数据剪格式位定义轨和数何据位誉定义禽等。模通信宇双方湾必须件遵守盾统一搬的通攀信协辜议。绑串行连通信诚协议伴包括喜同步集协议屋和异惹步协甘议两万种。绪在此智只讨邻论异商步串台行通彼信协腰议和那异步智串性识协议合规定绝的字以符数父据的驶传送该格式冠。删（1增）起锁始位膝通信削线上千没有光数据间被传夫送时奔处于跌逻辑态1状凉态。担当发销送设总备要泰发送腾一个痕字符景数据蜓时，羊首先寿发出奋一个拍逻辑翻0信爆号，梯这个森逻辑苍低电冬平就售是起狂始位窃。起核始位袄通过忆通信普线传暮向接舅收设旺备，添接收今设备悉检测仅到这挡个逻蓄辑低迷电平世后，黎就开亲始准命备接址收数乞据位稻信号航。起幻始位备所起最的作肢用就韵是设顺备同支步，去通信世双方遍必须硬在传鬼送数强据位暗前协卸调同叨步。长（2亭）数枪据位虽当接妖收设冲备收蹦到起怪始位誓后，重紧接垒着就偿会收阔到数萌据位款。数奋据位窃的个储数可继以是叹5、逆6、捎7或毯8。饼IB煮M-葛PC剩中经盛常采按用7携位或索8位事数据优传送然，包89声C握51厦串行驼口采叔用8狂位或铅9位步数据劝传送乳。这光些数著据位山被接昆收到帝移位螺寄存院器中侮，构巡成传谎送数嗽据字箩符。滚在字坐符数着据传迷送过佛程中专，数年据位架从最谱低有想效位迹开始票发送扣，依碰次顺洪序在使接收庆设备穷中被忘转换秋为并盗行数宜据。貌（3舒）奇虚偶校亚验位副数据豆位发菌送完很之后锅，可茄以发里送奇吴偶校勒验位轰。奇榨偶校种验用司于有肚限差沸错检填测，姿通信长双方晒需约悼定已礼知的朋奇偶牢校验是方式恋。如跃果选瓦择偶嫩校验斥，那森么组垮成数嚼据位注和奇柱偶位驾的逻里辑1秘的个剧数必州须是申偶数调；如吼果选零择奇供校验摧，那阳么逻流辑1平的个在数必熟须是休奇数乏。钳（4裹）停泽止位助约定肆便新在奇恰偶位炒或数膀据位尚（当宴无奇瑞偶校拉验时处）之进后发坐送的界是停鲜止位仰。停芳止位抗是一辨个字吓符数驶据的祥结束枪标志概，可著以是计1位辜，1权.5滔位或聋2位戚的高编电平瓜。接他收设目备收模到停轮止位优之后湖，通续信线刚路上曲便又咱恢复酿逻辑当1状骂态，目直至项下一绞个字播符数化据的安起始鄙位到侨来。选（5元）波冶特率饺设置魔粘纲通信凉线上委传送锋的所悟有位锅信号种都保丝持一狂致的剂信号勒持续听时间狮，每略一位铅的信雅号持吸续时顷间都播由数水据传淹送速傍度确宜定，里而传储送速便度是圣以每毁秒多猜少个踏二进槐制位榨来衡筝量的窜，这额个速回度叫浩波特缘率。欺如果来数据登以3版00惨个二愁进制猾位每蚊秒在藏通信污线上鲜传送秤，那棒么传上送速甜度为筒30晋0波应特，悲通常专记为悔30驼0b分/s枣。椅2.缸1.本3斤89锯C猾51尖的串晶行口烈89树C娘51败单片群机除铁具有敞4个崭8位托并行奋口外浑，还丝具有务串行纱接口息。此赞串行题接口往是一壳个全至双工握串行途通信刷接口菠，即距能同援时进浙行串绳行发涛送和犹接收毕数据预。它栽可以织作U泻AT月R（务通用胞异步穴接收克和发弯送器掩）用钩，也丧可以膜作同讯步移残位寄井存器病用。泰使用嫁串行抵接口约可以刚实现牛89寸C胖51斯单片愚机系及统之惰间点纯对点饱的单牺机通教信和牵89芹C素51若与系佣统机室（如禁IB雀M-姐PC牢机等税）的胸单机膏或多背机通获信。领通信巾和凭89嫁C禁51蔑与系豆统机郑（如械IB季M-跳PC蔽机等浆）的闯单机总或多框机通峰信。划图3荐范串行主口内承部结巩构示娃意图回结最构坡89嫌C器51炭通过肥引脚服RX厌D（角P3秒.0冈，串孩行数稍据接交收端晃）和衫引脚赔TX伸D（参P3局.1敏，串法行数滴据发婆送端双）与抽外界异进行梦通信柔。其兆内部瓦结构躺简化飞示意卖图如碑图仍3潮所示演。击图练3界中有史两个悦物理耻独立乘的接寒收、叹发送湾缓冲锈器S妖BU孤F，数它们觉占用魄同一牵低值浇99探H，赴可同昼时发夸送、腰接收贩数据惰。发毫送缓箩冲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