《基于C语言的MCS-51单片机教程》 课件 第26次课 单片机双机通信

*单片机双机通信串行通信基础知识计算机通信将计算机计术和通信技术相结合，完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。通信的基本方式分为并行通信

串行通信并行通信是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送，并行通信仅适用于短距离传送。串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐位地传送，串行通信适用于长距离传送。（a）并行通信（b）串行通信（1）串行通信制式

在串行通信中数据是在两个站之间进行传送的，按照数据传送方向，串行通信的三种制式为单工半双工全双工

单工制式单工制式是指甲乙双方通信只能单向传送数据。在单工制式下，通信线的一端是发送器，一端是接收器，数据只能按照一个固定的方向传送。在半双工制式下，系统的每个通信设备都由一个发送器和一个接收器组成，但同一时刻只能有一个站发送，一个站接收；两个方向上的数据传送不能同时进行。即只能一端发送,一端接收，其收发开关一般是由软件控制的电子开关。发送接收发送接收A端B端

半双工制式

全双工通信系统的每端都有发送器和接收器，可以同时发送和接收，即数据可以在两个方向上同时传送。发送接收接收发送A端B端

全双工制式（2）串行通信的分类按照串行数据的时钟方式，串行通信可分为异步通信和同步通信两种基本通信方式。同步通信的优点是数据传输速率较高，通常可达56000b/s或更高，其缺点是要求发送时钟和接收时钟必须保持严格同步。异步通信的优点是不需要传送同步时钟，字符帧长度不受限制，故设备简单；缺点是字符帧中因包含起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。

异步通信在异步通信中，数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送，每一帧数据是低位在前，高位在后，通过传输线被接收端一帧一帧地接收。发送端和接收端可以由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟彼此独立，互不同步。异步通信的两个重要指标字符帧波特率在异步通信中，接收端是依靠字符帧格式来判断发送端是何时开始发送、何时结束发送的。字符帧也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等四部分组成。（1）字符帧停止位：位于字符帧最后，为逻辑1高电平。通常可取1位、1.5位或2位，用于向接收端表示一帧字符信息已经发送完，也为发送下一帧做准备。起始位：位于字符帧开头，只占一位，为逻辑0低电平，用于向接收设备表示发送端开始发送一帧信息，接收端检测到这个低电平后，就准备接收数据信号。数据位：紧跟起始位之后，可取5～8位，低位在前，高位在后奇偶校验位：位于数据位之后，仅占一位，数据位发送完(接收完)之后，可发送一位用来检验数据在传送过程中是否出错的奇偶校验位。奇偶校验是收发双方预先约定好的有限差错检验方式之一。有时也可不用奇偶校验。（2）波特率波特率为每秒钟传送二进制数码的位数，也叫比特数，单位为b/s，即位/秒。波特率用于表征数据传输的速度，波特率越高，数据传输速度越快。常用的异步通信的波特率

1200b/s2400b/s4800b/s9600b/s19200b/s

同步通信

同步通信是一种连续传送数据的通信方式，一次通信传送多个字符数据，称为一帧信息。数据传输速率较高，通常可达56000bps或更高。其缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格同步。同步字符数据字符1数据字符2…数据字符n-1数据字符n校验字符(校验字符)MCS-51单片机串口基础MCS-51系列单片机内部有一个可编程全双工串行通信

接口。该部件不仅能同时进行数据的发送和接收，也

可作为一个同步移位寄存器使用。MCS-51单片机的串行接口有四种工作方式MCS-51单片机的帧格式有8位、10位、11位。1.MCS-51单片机的串行口结构及控制寄存器(P3.1)(P3.0)

串行口数据缓冲器SBUFSBUF是串行口缓冲寄存器，包括发送寄存器和接收寄存器，以便能以全双工方式进行通信。通过对SBUF的读、写语句来区别是对接收缓冲器还是发送缓冲器进行操作。SBUF=send[i];//发送第i个数据buffer[i]=SBUF;//接收数据

串行口控制寄存器SCON串行口控制寄存器SCON用于设置串行口的工作方式、监视串行口的工作状态、控制发送与接收的状态等。SM0SM1工作方式功能波特率00方式08位同步移位寄存器fosc/1201方式110位UART可变10方式211位UARTfosc/64或fosc/3211方式311位UART可变注意：RI和TI位必须由软件清零

电源及波特率选择寄存器PCONSMOD×××GF1GF0PDIDLPCON(87H)SMOD：串行口波特率倍增位。在工作方式1～工作方式3时，若SMOD=1，则串行口波特率增加一倍。若SMOD=0，波特率不加倍。系统复位时，SMOD=0。2.串行口工作方式MCS-51单片机的串行通信共有4种工作方式，它们分别是方式0、方式1、方式2和方式3，由串行控制寄存器SCON中的SM0SM1决定

工作方式0在方式0下，串行口作为同步移位寄存器使用。此时SM2、RB8、TB8均应设置为0。（1）发送：TI=0时，执行SBUF=dat；启动发送，8位数据由低位到高位从RXD引脚送出，TXD发送同步脉冲。发送完后，由硬件置位TI。（2）接收：RI=0，REN=1时启动接收，数据从RXD输入，TXD输出同步脉冲。8位数据接收完，由硬件置位RI。可通过dat=SBUF读取数据。方式0的波特率为fosc/12，即一个机器周期发送或接收一位数据。应当指出：方式0并非是同步通信方式。它的主要用途是外接同步移位寄存器，以扩展并行I/O口。

工作方式1

方式1是一帧10位的异步串行通信方式，包括1个起始位(0)，8个数据位和一个停止位(1)，其帧格式如下：

(1)数据发送

发送时，当数据写入发送缓冲器SBUF后，启动发送器发送，数据从TXD输出。当发送完一帧数据后，置中断标志TI为1。方式1下的波特率取决于定时器1的溢出率和PCON中的SMOD位。(2)数据接收接收时，REN置1，允许接收，串行口采样RXD，当采样由1到0跳变时，确认是起始位“0”，开始接收一帧数据。当RI=0，且停止位为1或SM2=0时，停止位进入RB8位，同时置中断标志RI；否则信息将丢失。所以，采用方式1接收时，应先用软件清除RI或SM2标志。

工作方式2和方式3工作方式2和方式3都是11位异步收发串行通信方式，两者的差异仅在波特率上有所不同。 工作方式2和方式3发送或接收的一帧数据包括1位起始位0、8位数据位、1位可编程位（用于奇偶校验）和1位停止位1。(1)数据发送

TI=0，发送数据前，先由软件设置TB8，然后再向SBUF写入8位数据，并以此来启动串行发送。一帧数据发送完毕后，CPU自动将TI置1，其过程与方式1相同。(2)数据接收

REN=1，RI=0时，启动接收①若SM2=0，接收到的8位数据送SBUF，第9位数据送RB8。②若SM2=1，接收到的第9位数据为0，数据不送SBUF；接收到的第9位数据为1，数据送SBUF，第9位送RB8。串行通信的收发过程总结：（1）串行通信的接收过程

SCON的REN为1时，允许接收，外部数据由RXD引脚串行输入（最低位先入）。一帧数据接收完毕后送入SBUF，同时置SCON的RI为1，向CPU发出中断请求。CPU响应中断后用软件将RI清零，接收到的数据从SBUF读出，然后开始接收下一帧。（2）串行通信的发送过程

先将要发送的数据送入SBUF，即可启动发送，数据由TXD引脚串行发送（最低位先发）。一帧数据发送完毕，自动置SCON的TI为1，向CPU发出中断请求。CPU响应中断后用软件将TI清零，然后开始发送下一帧。3.串行口的波特率方式0的波特率=fosc/12方式2的波特率=方式1和方式3的波特率=常用的波特率及获得方法MCS-51单片机串行口的应用作为同步移位寄存器作为串行通信口实现双机通信1.作为同步移位寄存器方式0的波特率为fosc/12，即一个机器周期发送或接收一位数据。方式0并非是同步通信方式。它的主要用途是外接同步移位寄存器，以扩展并行I/O口。

TXD作为移位寄存器的时钟引脚，RXD作为数据的输入/输出口①串行->并行转换一位一位的数据可通过一个移位寄存器重新组合成并行数据后交给发光二极管显示，串入/并出移位寄存器74164可以把串行输入的数据“组装”成为并行的。TXD提供同步移位脉冲，RXD输出数据。电路如图10-5所示。程序②并行->串行转换并入/串出移位寄存器74165可以把并行输入数据变换为串行的。TXD提供同步移位脉冲，RXD输入数据端。电路如图10-6所示。程序2.单片机双机通信暗号验证器的功能要求利用单片机的全双工串行接口（P3.0和P3.1引脚）来完成设计。根据功能要求，甲机硬件电路包括最小系统、单个发光二