第7章--串行口.pptx

1、第七章 串 行 口,7.1 串行通信的基础知识 7.2 MCS-51的串行I/O口及控制寄存器 7.3 串行口的工作方式 7.4 波特率的设计 7.5 MCS-51串行口的应用 7.6 MCS-51串行口的多机通信,教学目的和要求,本章首先介绍串行通信的基本概念，然后重点讨论MCS-51系列单片机串行口的特点和用法，要求掌握串行口的概念、MCS-51串行口的结构、原理及应用。,串行通信和基础知识,并行通信与串行通信 并行通信:数据的各位同时传送。 特点:传送速度快、效率高,但有多少数据位就需多少根数据线,因此传送成本高,适合近距离传输。 在集成电路芯片的内部、同一插件板上各部件之间同一机箱内各

2、插件板之间的数据传送都是并行的。,串行通信和基础知识,串行通信和基础知识,串行通信:数据一位一位顺序传送。 特点:数据传送按位顺序进行,最少只需一根传输线即可完成,成本低但速度慢。 计算机与远程终端或终端与终端之间的数据传送通常都是串行的。 串行通信的距离可以从几米到几千公里。,串行通信和基础知识,串行通信和基础知识,异步通信和同步通信: 异步通信:数据通常是以字符(字节)为单位组成字符帧传送的。 发送端可以在任意时刻开始发送字符,因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志,即加上开始位和停止位,以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。,串行通信和基础知识,字符帧由发送端一帧一帧地发送

3、,通过传输线由接收设备一帧一帧地接收。 发送端和接收端可以有各自的时钟来控制数据的发送和接收。 一个字符在异步传送中又称为一帧数据,字符帧也叫数据帧,由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位四部分组成。,串行通信和基础知识,串行通信和基础知识,帧格式: 起始位:为逻辑“0”信号,位于字符帧开头,占一位,表示发送端开始发送一帧信息。 数据位:紧跟起始位之后就是数据位。在数据位中,低位在前(左),高位在后(右)。,串行通信和基础知识,奇偶校验位:此位位于数据位之后,仅占1位,用于对字符传送作正确性检查。 奇偶校验位有3种可能的选择,即奇、偶或无校验,由用户根据需要选定。,串行通信和基础知识,停止位:为

4、逻辑“1”信号,此位位于字符帧末尾,表示一帧字符信息已发送完毕。 停止位可以是1、1.5或2位,在实际应用中由用户根据需要确定。,串行通信和基础知识,异步通信的优点:不需要传送同步脉冲,字符帧的长度也不受限制,故所需设备简单。 异步通信的缺点:字符帧中因包含有起始位和停止位而降低了有效数据的传输效率。,串行通信和基础知识,同步通信:是一种比特同步通信技术,要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号,只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符,使发收双方建立同步,此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收。 信息帧含有若干个数据字符既数据块。信息帧由同步字符、数据字符和校验字符三部分组成。,串行通信和基础

5、知识,同步通信的缺点:要求发送时钟和接收时钟保持严格同步,故发送时钟除应和发送的波特率保持一致外,还要求把它同时传送到接收端去。 故这种方式对硬件要求较高。,串行通信和基础知识,串行通信的制式： 按照数据传送的方向,串行通信可分为3种制式,即单工、半双工和全双工。 1.单工(Simplex)制式 A端(或B端)固定为发送站,B端(或A端)固定为接收站,数据只能从A站(或B站)发至B站(或A站),数据传送是单向的。 因此,只需要一条数据线。,串行通信和基础知识,2.半双工(Half Duplex)制式 数据传送是双向的,但任一时刻数据只能是从A站发至B站,或者从B站发至A站,也就是说只能是一方发

6、送另一方接收。 因此,A、B两站之间只要一条信号线和一条接地线。 收发开关是由软件控制的,通过半双工通信协议进行功能换。,串行通信和基础知识,3.全双工(Full Duplex)制式 数据传送也是双向的。 A、B两站都可以同时发送和接收数据。 因此,工作在全双工制式下的A、B两站之间至少需要三条传输线:一条用于发送,一条用于接收,一条用于信号地线。,串行通信和基础知识,串行通信和基础知识,波特率:指每秒钟传送二进制数码的位数(亦称比特数),单位是b/s。 波特率是串行通信的重要指标,用于表征数据传送的速率。波特率越高,数据传输速度越快。 字符的实际传送速率是指每秒钟内所传字符帧的帧数,与字符帧

7、格式有关。,串行通信和基础知识,例如,波特率为2400b/s的通信系统，若采用图7-2(a)的字符帧,则字符的实际传送速率为2400/11=218.18帧/s； 若采用图7-2(b)的字符帧,则字符的实际传送速率为2400/14=171.43帧/s。,MCS-51串行口的结构,串行口的结构： MCS-51串行口结构框图如图7-4所示。 主要由两个物理上独立的串行数据缓冲寄存器SBUF、发送控制器、接收控制器、输入移位寄存器和输出控制门组成。 两个特殊功能寄存器SCON和PCON用来控制串行口的工作方式和波特率。,MCS-51串行口的结构,串行口的结构,串行口的结构,发送缓冲寄存器SBUF只能写

8、,不能读;接收缓冲寄存器SBUF只能读,不能写。 两个缓冲寄存器共用一个地址99H,可以用读/写指令区分。 串行发送时,通过“MOV SBUF,A”写指令，CPU把累加器A的内容写入发送的SBUF(99H),再由TxD引脚一位一位地向外发送；,MCS-51串行口的结构,串行接收时,接收端从RxD一位一位地接收数据,直到收到一个完整的字符数据后通知CPU,再通过“MOV A,SBUF”读指令,CPU从接收的SBUF(99H)读出数据,送到累加器A中。 发送和接收的过程可以采用中断方式,从而可以大大提高CPU的效率。,串行口的结构,在进行通讯时,外界数据是通过引脚RxD(P3.0,串行数据接收端)

9、和引脚TxD(P3.1,串行数据发送端)与外界进行串行通信。 输入数据先进入输入移位寄存器,再送入接收SBUF。在此采用了双缓冲结构。,串行口的控制寄存器,串行口控制寄存器SCON： SCON是MCS-51的一个可位寻址的SFR,串行数据通信的方式选择、接收和发送控制以及串行口的状态标志均由专用寄存器SCON控制和指示。 复位时所有位被清0。SCON的格式如下：,串行口的控制寄存器,SCON各位功能说明如下： 1.SM0、SM1:串行口工作方式选择位。 2.SM2:在方式2和方式3中用于多机通信控制。 3.REN:允许接收位。 REN=0,禁止接收;REN=1,允许接收。 该位由软件置位或复位

10、。,串行口的控制寄存器,4.TB8:在方式2、3时,是发送的第9位数据,也可作奇偶校验位。在多机通信中,TB8位的状态表示主机发送的是地址还是数据。TB8=0为数据,TB8=1为地址。该位由软件置位或复位。 5.RB8:在方式2、3时,RB8存放接收到的第9位数据。方式1时,若SM2=0,则RB8存放接收到的停止位;在方式0时,不使用RB8。,串行口的控制寄存器,6.TI:发送中断标志位。在方式0时,发送第8位数据结束时由硬件置位;其他方式在停止位之前置位。TI在发送前必须由软件清0。TI=1,表示发送帧结束,可供软件查询,也可请求中断。 7.RI:接收中断标志。方式0时,接收第8位数据结束时

11、由硬件置位。其他方式下,接收到停止位的中间位置时置位。RI在接收一帧字符之后必须由软件清0,准备接收下一帧数据。RI=1,表示帧接收结束。RI可供软件查询,也可请求中断。,串行口的控制寄存器,电源控制寄存器PCON： PCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器,地址为87H。 PCON的最高位SMOD是串行口波特率倍增位。当SMOD=1时波特率加倍,复位时,SMOD=0。PCON的格式如下：,串行口的控制寄存器,中断允许控制寄存器IE(A8H） IE寄存器各位定义如下： 其中,ES为串行口中断允许控制位,ES=1允许RI/T1中断。ES=0,禁止RI/TI中断。,串行口的控

12、制寄存器,中断优先级寄存器IP(B8H） IP寄存器各位定义如下： 其中,PS为串行口中断优先级控制位，该位为“1”,串行口设定为高优先级。,串行口的工作方式,MCS-51串行口有0、1、2、3四种工作方式。 串行口方式0： 在方式0下,串行口为同步移位寄存器方式,波特率固定为fOSC/12。 这时的数据传送,无论是输入还是输出,均由RxD(P3.0)端完成,而由TxD(P3.1)端输出移位时钟脉冲。,串行口的工作方式,发送和接收一帧的数据为8位二进制，不设起始位和停止位,低位在前,高位在后。 一般用于I/O口扩展。 帧格式如下：,串行口的工作方式,1.方式0发送 方式0发送时,执行任何一条以

13、SBUF为目的寄存器的指令,串行口即将8位数据以振荡频率的十二分之一的波特率,将数据从RxD端串行发送出去。 2.方式0接收 方式0接收时,在同时满足REN=1和RI=0的条件下,以读SBUF寄存器的指令开始。,串行口的工作方式,方式0发送时序,方式0接收时序,串行口的工作方式,方式0下,SCON中的TB8、RB8位没有用到,发送或接收完8位数据由硬件置“1”TI或RI中断标志位,CPU响应中断。 TI或RI标志位须由用户软件清“0”,可采用如下指令： CLR TI;TI位清“0” CLR RI ;RI位清“0” 方式0时,SM2位(多机通讯控制位)必须为0。,串行口的工作方式,串行口方式1：

14、 在方式1下,串行口为10位通用异步通信接口。 一帧信息包括1位起始位(0)、8位数据位(低位在前)和1位停止位(1)。 TXD是发送端,RXD是接收端。 其传送波特率可调。,串行口的工作方式,方式1发送时序,方式1接收时序,串行口的工作方式,方式1发送： 串行口以方式1发送时,数据由TXD端输出,任何一条以SBUF为目的寄存器的指令都启动一次发送,发送条件是TI=0。 发送开始时内部SEND信号变为有效电平,随后由TXD端输出自动加入的起始位,此后每过一个时钟脉冲,由TXD端输出一个数据位,8位数据发送完后,置位TI。 TI置1是通知CPU可发下一个字符。,串行口的工作方式,方式1接收： 方

15、式1接收时,数据从RXD端输入。当REN置“1”后,就允许接收器接收,接收器便以波特率的16倍速率采样RXD端电平。 当采样到RXD端从1到0的跳变时就启动检测器,接收的值是3次连续采样(第7、8、9个脉冲时采样)取其中两次相同的值,以确认是否是真正的起始位(负跳变)的开始。,串行口的工作方式,在方式1的接收器中设置有数据辨识功能,当同时满足以下两个条件时,接收的数据才有效,且实现装载SBUF、把RB8及RI置“1”,接收控制器再次采样RXD的负跳变,以便接收下一帧数据。这两个条件是： RI0,即上一帧数据接收完成时； SM20或接收到的停止位1。 如果上述条件任一不满足,所接收的数据无效,接

16、收控制器不再恢复。,串行口的工作方式,串行口方式2和串行口方式3: 串行口工作在方式2、3时,为11位异步通信口,发送、接收一帧信息由11位组成,即1位起始位(0)、数据8位(低位在前)、1位可编程位(第9数据位)和1位停止位(1)。 发送时,可编程位(TB8)可设置0或1,该位一般用做效验位或地址位/数据位标志； 接收时,可编程位送入SCON中的RB8。,串行口的工作方式,在接收器完第9位数据后,需满足以下两个条件,才能将接收到的数据送入SBUF。 （1)SM2=0或接收到的第9位数据位RB8=1时。 （2)RI=0,意味着接收缓冲器为空。 当上述两个条件满足时,接收到的数据送入SBUF(接

17、收缓冲器),第9位数据送入RB8,并置“1”RI。若不满足这两个条件,接收的信息将被丢弃。,串行口的工作方式,方式2、3发送时序,方式2、3接收时序,串行口的工作方式,方式2、3的区别在于:方式2的波特率为fosc/32或fosc/64,而方式3的波特率可变。 方式2、3发送时,数据由TXD端输出,附加的第9位数据为SCON中的TB8。 方式2、3接收时,可编程位送入SCON中的RB8。,波特率的设计,波特率的设计： 方式0和方式2： 在方式0时,每个机器周期发送或接收一位数据,因此波特率固定为单片机时钟频率的1/12(即fosc/12),且不受SMOD的影响。 若晶振频率fosc=12MHz

18、时,则波特率=fosc/12=12MHz/12=1Mb/s,即1s移位一次。,波特率的设计,方式2的波特率取决于PCON中的SMOD之值,当SMOD=0时,波特率为fOSC的1/64;若SMOD=1时,则波特率为fOSC的1/32。即： 波特率 =,波特率的设计,方式1和方式3： 方式1、方式3的波特率可变,由定时器T1的溢出率与SMOD的值共同决定。即： 波特率2SMOD/32(定时器1溢出率) 其中溢出率取决于计数速率和定时器的预置值。 对T1初始化时,写入方式控制字 （TMOD)00100000B。,波特率的设计,这样每过“256-X”个机器周期,定时器T1就会产生一次溢出。 溢出周期=

19、(256-X)12/fosc 溢出率为溢出周期之倒数,因此,波特率的公式还可写成： 波特率(2SMOD/32)fosc/12(256-X),波特率的设计,实际应用时,总是先确定波特率,再计算定时器1的定时初值。 根据上述波特率的公式,得出计算定时器方式3的初值的公式为： X256(2SMODfosc)/(384波特率）,波特率的设计,例:已知8051单片机时钟频率为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,求初值。 解:设波特率控制位SMOD=0,则 244=0F4H,定时器T1产生的常用波特率,MCS-51串行口的应用,利用串行口方式0作I/O口扩展

20、： 串行口方式0是同步移位寄存器的通信方式,它主要用于扩展I/O口。 利用它可以把串行口设置成“并入串出”的并行输入口,或“串入并出”的并行输出口。 把串行口变为并行输出口使用时,要有一个8位“串入并出”的同步移位寄存器配合(例如CD4094或74LS164)。,串行口的应用,串行口变为并行输出口,串入并出同步移位寄存器,MCS-51串行口的应用,当使用74LS164作扩展输出口时,要注意74LS164的输出无控制端,在串行输入过程中,其输出端的状态会不断变化。 故在某些应用场合,在74LS164与输出装置之间,还应加上输出可控的缓冲级,以便串行输入过程结束后再输出。,串行口的应用,例:根据图

21、7-8的线路连接,编写在数码管上循环显示09这10个数字的程序。 本题利用定时器控制每个数字的显示时间,每秒显示一位。系统晶振频率为11.0592MHz。 ORG 0000H AJMP START ORG 000BH AJMP IT0 ORG 0030H START:MOV SP,#40H,MCS-51串行口的应用,MOV TMOD,#01H MOV TL0,#00H MOV TH0,#4BH ;延时50ms的常数 MOV R0,#00H MOV 30H,#20 ;延时1s的常数 MOV SCON,00H SETB TR0 SETB ET0 ;开中断 SETB EA SJMP $,MCS-51

22、串行口的应用,IT0:CLR TR0 MOV TL0,#00H MOV TH0,#4BH SETB TR0 DJNZ 30H,EXIT ;20*50ms MOV 30H,#20 MOV DPTR,#1000H ;置七段码表的基址 MOV A,R0 ;置偏移量 MOVC A,A+DPTR,MCS-51串行口的应用,CLR TI MOV SBUF,A INC R0 CJNE R0,#0AH,EXIT ;判是否到表尾 MOV R0,#00H EXIT:RETI ORG 1000H DATA:DB C0H,F9H,A4,B0H,99H ;0-9段码 DB 92H,82H,F8H,80H,90H,串行口

23、变为并行输入口使用时,要有一个8位“并入串出”功能的同步移位寄存器(CD4014或74LSl65)与串行口配合使用。,MCS-51串行口的应用,例:根据图7-9电路,编写从16位扩展口读入10个字节数据,并把它们转存到内部RAM的20H29H中。,解:本例是利用8051的3根端口线扩展为16个输入端端口线的实用电路。理论上讲,继续串接74LS165可以扩展更多的输入口,但扩展的越多,端口的操作速度会越慢。,MCS-51串行口的应用,ORG 1000H START:MOV SP,#60H MOV R7,#05H ;置循环次数 MOV R6,#02H ;置并入的字节数 MOV R0,#20H ;设

24、片内RAM指针 REC0:CLR P1.0 ;并行置入16位数据 SETB P1.0 ;允许串行移位输出 MOV SCON,#10H,MCS-51串行口的应用,REC1:JNB RI，REC1 CLR RI MOV A，SBUF MOV R0，A ;片内RAM指针20H INC R0 DJNZ R6，REC1 ;并入的字节数2 MOV R6，#02H DJNZ R7，REC0 ;循环次数5 RET,用串行口进行异步通信,串行口工作在方式1、2、3时,都用于异步通信。 它们之间的主要差别在于字符帧格式和通信波特率的不同。双机异步通讯的连接线路见图7-10。,用串行口进行异步通信,例:用查询法编写

25、串行口方式1下的发送程序。 设单片机主频为11.059MHz,采用定时器1方式2作波特率发生器,波特率为1200 b/s； 发送数据在片内RAM的20H-3FH单元,要求在最高位上加奇校验位后由串行口发送。,用串行口进行异步通信,解:根据发送的波特率1200b/s,取SMOD=0,通过下式计算得到TH1和TL1的时间常数初值X为 X=256-11.05910620/(3841200） =232=0E8H 所谓奇偶校验方法就是在发送时,在每一个字符的最高位(方式1)或最高位之后(方式2、3)都附加一个奇偶校验位。,用串行口进行异步通信,ORG 0000H START:MOV SP,#60H MO

26、V TMOD,#20H ;定时器T1为方式2 MOV TH1,#0E8H ;给T1赋初值 MOV TL1,#0E8H SETB TR1 ;启动T1 MOV PCON,#00H ;令SMOD=0 MOV SCON,#40H ;串行口为方式1 MOV R0,#20H ;字符块始址送R0 MOV R2,#32,用串行口进行异步通信,D01:MOV A,R0 ;发送字符送A MOV C,PSW.0 ;奇偶校验位送C CPL C ;形成奇校验位送C MOV ACC.7,C ;使A中成为奇数1 MOV SBUF,A ;启动发送 JNB TI,$ CLR TI INC R0 ;字符块始址送R0 DJNZ R

27、2,D01 ;32个字符未发完转到D01 ED:SJMP ED,用串行口进行异步通信,例:请用中断法编写串行口方式3下的接收程序。设单片机的主频为11.059MHz,波特率为1200b/s,串行口接收器把接收到的32个字节数据存入片外2000H-201FH单元。 接收过程要求判偶效验标志RB8。若出错(不是偶数)置F0标志为1,正确置F0标志为0,然后返回。 解:根据波特率和主频选SMOD=0,按公式计算得TH1和TL1的初值为0E8H。,用串行口进行异步通信,ORG 0000H AJMP START ORG 0023H AJMP SPIN ORG 0030H START:MOV SP,#60

28、H MOV TMOD,#20H ;T1工作于方式2 MOV TH1,#0E8H ;设置时间常数初值 MOV TL1,#0E8H,用串行口进行异步通信,SETB TR1 ;启动T1 MOV DPTR,#2000H ;接收数据区始址 MOV R2,#32 ;接收32个字节数 MOV PCON,#00H ;使SMOD=0 MOV SCON,#0D0H ;串行口工作于方式3接收 SETB EA SETB ES STOP:SJMP STOP ;等待串行中断,用串行口进行异步通信,接收中断服务程序： ORG 0100H SPIN:CLR RI ;接收完后清RI MOV A,SBUF ;数据块长度字节选送A

29、 JNB PSW.0,PZ ;等于零,偶数 JNB RB8,ERR SJMP YES PZ:JB RB8,ERR,用串行口进行异步通信,YES:MOVX DPTR,A ;存入数据区 INC DPTR DJNZ R2,RIGH ;接收完32个字节？ CLR PSW.5 CLR EA CLR ES RIGH:RETI ERR:SETB PSW.5 CLR EA CLR ES RETI,例：设有甲、乙两台两台单片机，编写程序，两台单片机间实现如下串行通信功能： 甲机作为发送机，将首地址为ADDRT的128字节的外部RAM数据块顺序向乙机发送； 乙机作为接收机，将接收到的128字节数据顺序存放在以首址

30、为ADDRR的外部RAM中。 假设系统时钟为11.0592MHz。,甲机发送程序： #include #define uchar unsigned char Uchar xdata ADDRT128; /在外部RAM定义128个单元 uchar num=0; /声明计数变量 uchar *p /指向发送数据区的指针,void main() SCON=0 x40; /串口为方式1 PCON=0 x00; TMOD=0 x20; /T1初始化为方式2 TL1=0 xfd ; /设置波特率为9600 bit/s TH1=0 xfd; TR1=1; /启动定时器T1,ES=1; /开放串行口中断 EA

31、=1; p=ADDRT; /设置传送数据的首地址 SBUF=*p; /启动串行口发送 while(1); /等待中断 ,void uart_int(void) interrupt 4 /*串行中断*/ TI=0; /*清发送中断标志TI */ num+; /*修改字节数指针*/ if(num=0 x7f)ES=0; /*若发送完则禁止串口中断*/ else /*修改地址指针，发送下一个数据*/ p+; SBUF=*p; ,乙机接收程序： include #define uchar unsigned char uchar xdata ADDRR128; uchar num=0; /声明计数变量

32、uchar *p /指向接收缓冲区的指针 void main() SCON=0 x50; /串口方式1,允许接收 PCON=0 x00;,TMOD=0 x20; /T1初始化为方式2 TL1=0 xfd; /波特率为9600 bit/s TH1=0 xfd; TR1=1; /启动定时器T1 ES=1; /开放串行口中断 EA=1; p=ADDRR; /设置接收数据的首地址 while(1); /等待中断 ,Void uart_int(void) interrupt 4 RI=0; *p = SBUF; num+; if(num=0 x7f) ES=0; else p+; ,利用8031串行口发

33、送和接收数据，并将接收的数据通过扩展I/O口74LS273输出到发光二极管显示，结合延时来模拟一个循环彩灯。 include #include #define out_port XBYTE0 xcfa0 void delay(unsigned int t) for(;t0;t-); ,void main(void) char transmit = 0, receive; TMOD = 0 x20; TL1 = 0 xf2; TH1 = 0 xf2; PCON = 0; SCON = 0 x50; TR1 = 1; while(1) TI = 0; SBUF = transmit; while(

34、RI),receive, RI = 0; receive = SBUF; if(receive8) out_port = (1receive); else out_port = (1(15-receive); transmit+; if(transmit=16) transmit = 0; delay(3000); ,甲机和乙机通讯双方均采用2400波特的速率传送，甲机发送数据，乙机接收数据。 双机开始通讯时，甲机发送一个呼叫信号“06”，询问乙机是否可以接收数据；乙机收到呼叫信号后，若同意接收数据则发回“00”作为应答，否则发“15”表示暂不能接收数据； 甲机只有收到乙机的应答信号“00”后

35、才可把要发送的数据发送给乙机，否则继续向乙机呼叫，直到乙机同意接收。,乙机根据接收到的“校验和”判断已接收到的数据是否正确。 若接收正确，向甲机回发“0F”信号，否则回发“F0”信号给甲机。 甲机只有接到信号“0F”才算完成发送任务，否则继续呼叫，重发数据。,#include #include #define out_port XBYTE0 xcfe8 void delay(unsigned int t) for(;t0;t-); ,void main(void) char transmit = 0,receiv; TMOD = 0 x20; TL1 = 0 xf2; TH1 = 0 xf2;

36、 PCON = 0; SCON = 0 x50; TR1 = 1; while(1), TI = 0; SBUF = transmit; while(RI) RI = 0; receiv = SBUF; if(receiv=0;receiv-) out_port = (11)|1); ,else for(;receiv7;receiv-) out_port = 0 xff1; transmit+; if(transmit=16) transmit = 0; delay(30000); ,MCS-51双机异步通讯,双机通信也称为点对点的串行异步通信。利用单片机的串行口,可以进行单片机与单片机、单

37、片机与通用微机间的点对点的串行通信。 1TTL电平信号直接传输 如果采用TTL电平直接在电缆(或双绞线)上传输信息,传输距离一般不超过1m。例如8051与扩展的串行打印机的连接就是这样。这时双方的串行口可以直接相连。,MCS-51双机异步通讯,TTL电子元器件组成电路使用的电平: 规定输出高电平2.4V,输出低电平=2.0V,输入低电平=0.8V,噪声容限是0.4V。 CMOS电平：1逻辑电平电压接近于电源电压,0逻辑电平接近于0V。而且具有很宽的噪声容限。,MCS-51双机异步通讯,TTL管与CMOS管差异: 1.CMOS是场效应管构成,TTL为双极晶体管构成。2.CMOS的逻辑电平范围比较

38、大(515V),TTL只能在5V下工作。3.CMOS的高低电平之间相差比较大、抗干扰性强,TTL则相差小,抗干扰能力差。4.CMOS功耗很小,TTL功耗较大(15mA/门)。5.CMOS的工作频率较TTL略低,但是高速CMOS速度与TTL差不多相当。,MCS-51双机异步通讯,TTL和COMS电路比较：1）TTL电路是电流控制器件，而CMOS电路是电压控制器件。2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。CMOS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。CMOS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。,MCS-51双机

39、异步通讯,3）CMOS电路的锁定效应：CMOS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时，CMOS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。,MCS-51双机异步通讯,2.RS-232C电平信号传输 RS-232C是广泛使用的串行总线标准。RS-232C标准规定了传送的数据和控制信号的电平。 (1)数据线上的信号电平 mark(逻辑1)：+3+25V space(逻辑0)：-3-25V (2)控制和状态线上的信号电平 ON(逻辑0)：+3+25V(接通) OFF(逻辑1)：-3-25V(接通),双机异步通讯,RS-232

40、C电平与TTL电平显然是不匹配的。为了实现RS-232C电平与TTL电平的连接,必须进行信号电平转换。 实现RS-232C标准电平与TTL电平间相互转换的接口芯片,目前常用的一种是MAX232。 如果传输的距离在15m之内,就应该采用RS-232电平信号传输。微机的串口采用的就是RS-232电平。,MCS-51双机异步通讯,MAX232的芯片引脚见图7-11。,MCS-51双机异步通讯,MCS-51双机异步通讯,管脚说明如下： C0+、C0-、C1+、C1-是外接电容端； R1IN、R2IN是2路RS-232C电平信号接收输入端； RlOUT、R2OUT是2路转换后的TTL电平接收信号输出端,

41、送8051的RXD接收端； TlIN、T2IN是2路TTL电平发送输入端,接8051的TxD发送端；,MCS-51双机异步通讯,TlOUT、T2OUT是2路转换后的发送RS-232C电平信号输出端,接传输线； V+经电容接电源+5V； V-经电容接地。 这种连接的传输介质一般采用双绞线,通信距离一般不超过15m,传输率小于20kB/s。,双机异步通讯,RS-232插头的引脚信号,双机异步通讯,TTL/RS-485转换芯片,RS-485双机通信接口电路,MCS-51双机异步通讯,双机通信编程举例 例:按照图7-12的接口电路,分别编制发送通信程序和接收通信程序。 (1)通信双方的约定 假定A机为

42、发送者,B机为接收者。假定数据块长度为16个字节,数据缓冲区起始地址是40H。,MCS-51双机异步通讯,通信过程: 当A机开始发送时,先送一个“0AAH”信号，B机收到后回答一个“55H”,表示同意接收。 当A机收到“55H”后,开始发送数据,在发送数据之前将数据块长度发送给乙机,当发送完16个字节,向乙机发送一个“校验和”。 校验和方法是针对数据块进行的。在数据发送时,发送方对块中数据简单求和,产生一单字节校验字符(校验和)附加到数据块结尾。,MCS-51双机异步通讯,B机接收数据并将其转储到数据缓冲区。 起始地址也为40H,每接收到一个数据也计算一次“校验和”。当收齐一个数据块后,再接收

43、A机发来的“校验和”,并将它与B机求出的“校验和”进行比较。 若两者相等,说明接收正确,B机回答“00H”;若两者不等,说明接收不正确,B机回答“0FFH”,请求重发。,双机异步通讯,A机收到00H的回答后,结束发送。若收到的答复非零,则将数据再重发一次。 双方约定的传输波特率若为1200b/s,若双方的fosc=11.0592MHz,T1工作在定时方式2,(TH1)=(TL1)=0E8H,PCON寄存器的SMOD位为0。,双机异步通讯,A机:发AAH、收55H、发数据长度、发数据、发效应和、收00H结束 (收FFH重发数据) B机:收AAH(没收到AAH发AAH等待 )、发55H、收数据长度

44、、收数据、算效应和、比较效应和、发00H或FFH,MCS-51双机异步通讯,(2)用于A机发送的通信子程序 ORG 1000H SENDA:MOV TMOD,#20H ;设T1为定时方式2 MOV TH1,#0E8H ;设定波持率 MOV TL1,#0E8H MOV PCON,#00H SETB TR1 ;启动T/C1 MOV SCON,#50H ;串行口工作在方式1 T1A: MOV SBUF,#0AAH ;发送联络信号,双机异步通讯,S1A:JBC TI,R1A ;等待发送出去 SJMP S1A R1A:JBC RI,R2A ;等待B机回答 SJMP R1A R2A:MOV A,SBUF

45、;接收联络信号 XRL A,#55H JNZ T1A ;B机未好,继续联络 T2A:MOV SBUF,#16 ;发送数据的个数 JNB TI,$ CLR TI,双机异步通讯,MOV R0,#40H ;R0指向缓冲区首址 MOV R7,#10H ;装载计数初值 MOV R6,#00H ;清校验和寄存器 T3A:MOV SBUF,R0 ;发送一个数据字节 MOV A,R6 ADD A,R0 ;求校验和 MOV R6,A ;保存校验和 INC R0 S2A:JBC TI,T4A SJMP S2A,MCS-51双机异步通讯,T4A:DJNZ R7,T3A ;判数据块发送完否 MOV SBUF,R6 ;发送校验和 S4A:JBC