單片機(jī)串口通信實驗報告

1、信息工程學(xué)院實驗報告成 績：指導(dǎo)老師(簽名)：課程名稱：單片機(jī)原理及接口 實驗項目名稱：串口通信實驗 實驗時間：2017.5 一、實 驗 目 的: 1了解什么是串口，串口的作用等。 2、了解串口通信的相關(guān)概念 3、利用keil軟件，熟悉并掌握中串口通信的使用 4、通過實驗，熟悉串口通信程序的格式，串口通信的應(yīng)用等2、 實 驗 原 理 1、串口通信概念：單片機(jī)應(yīng)用與數(shù)據(jù)采集或工業(yè)控制時，往往作為前端機(jī)安裝在工業(yè)現(xiàn)場，遠(yuǎn)離主機(jī)，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采用串行通信方式發(fā)往主機(jī)進(jìn)行處理，以降低通信成本，提高通信可靠性。如下圖所示。 2、串口數(shù)據(jù)通信方式及特點 數(shù)據(jù)通信方式有兩種：并行通信與串行通信并行通信： 所傳送

2、數(shù)據(jù)的各位同時發(fā)送或接收， 數(shù)據(jù)有多少位就需要多少根數(shù)據(jù)線。 特點： 速度快，成本高，適合近距離傳輸 如計算機(jī)并口，打印機(jī)，8255 。 串行通信：所傳送數(shù)據(jù)的各位按順序一位一位 地發(fā)送或接收。 只需一根數(shù)據(jù)，一根地線，共2 根 特點：成本低，硬件方便，適合遠(yuǎn)距離通信， 傳輸速度低。 串行通信與并行通信示意圖如下：3、串行通信基本格式單工通信：數(shù)據(jù)只能單向傳送。半雙工通信：通信是雙向的，但每一時刻，數(shù)據(jù)流通的方向是單向的。全雙工通信：允許數(shù)據(jù)同時在兩個方向流動，即通信雙方的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收是同時進(jìn)行的。4、異步串行通信/同步串行通信異步串行通信：異步串行通信采用如下的幀結(jié)構(gòu)：起始位 + 8位數(shù)據(jù)

3、位 + 停止位 或 起始位 + 9位數(shù)據(jù)位 + 停止位其中：起始位為低電平，停止位為高電平。優(yōu)點：硬件結(jié)構(gòu)簡單缺點：傳輸速度慢同步串行通信：在同步通信中，發(fā)送方在數(shù)據(jù)或字符開始處就用同步字符(常約定12個字節(jié))指示一幀的開始 ，由時鐘來實現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步，接收方一旦檢測到與規(guī)定的同步字符符合，下面 就連續(xù)按順序傳送若干個數(shù)據(jù) ，最后發(fā)校驗字節(jié)。見下圖：5、串行通信過程與UART基本的計算機(jī)異步串行通信系統(tǒng)中，兩臺計算機(jī)之間通過三根信號線TxD、RxD和GND連接起來，TxD與GND構(gòu)成發(fā)送線路，RxD與GND構(gòu)成接收線路。一臺計算機(jī)的TxD、RxD線分別與另一臺計算機(jī)的RxD、TxD線相連

4、。 由于在串行通信過程中的并串轉(zhuǎn)換、串并轉(zhuǎn)換、線路檢測、采樣判決、組幀、拆幀、發(fā)送和接收等操作需消耗CPU大量時間，以至CPU無法處理其它工作，因而開發(fā)出專用于處理異步串行通信發(fā)送和接收工作的芯片UART（通用異步串行通信接收發(fā)送器）。CPU只需將要發(fā)送的一個字節(jié)數(shù)據(jù)交給UART，其它發(fā)送工作由UART自動完成，當(dāng)UART將一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，會通知CPU 已發(fā)送完，可提交下一個字節(jié) 。 UART自動監(jiān)測線路狀態(tài)并完成數(shù)據(jù)接收工作，當(dāng)接收到一個字節(jié)數(shù)據(jù)后，UART會通知CPU來讀取。采用UART后，CPU的負(fù)擔(dān)大大減輕了。 6、MCS51的串行通信接口MCS51單片機(jī)內(nèi)部集成有一個UART，用于

5、全雙工方式的串行通信，可以同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。它有兩個互相獨立的接收、發(fā)送緩沖器，這兩個緩沖器同名SBUF，共用一個地址號（99H）。發(fā)送SBUF：只能寫，不能讀； SBUF = a；接收SBUF：只能讀，不能寫。 a = SBUF；串行接口有四種工作方式，有的工作方式時其波特率是可變的。用戶可以用軟件編程的方法在串行控制寄存器SCON中寫入相應(yīng)的控制字就可改變串行口的工作方式。 串行口結(jié)構(gòu)圖如下：串行通信的傳送過程說明：甲方發(fā)送時，CPU執(zhí)行指令 SBUF =A 啟動了發(fā)送過程，數(shù)據(jù)并行送入SBUF ，在發(fā)送時鐘 shift的控制下由低位到高位一位一位發(fā)送，乙方在接收時鐘 shift 的控制

6、下由低位到高位 順序進(jìn)入移位寄存器SBUF ，甲方一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，置位發(fā)送中斷標(biāo)志TI，該位可作為查詢標(biāo)志（或引起中斷），CPU可再發(fā)送下一幀數(shù)據(jù) 。乙方一幀數(shù)據(jù)到齊即接收緩沖器滿，置位接收中斷標(biāo)志RI，該位可作為查詢標(biāo)志（或引起接收中斷），通過A=SBUF CPU將這幀數(shù)據(jù)并行讀入。由上述可知：1. 甲、乙方的移位時鐘頻率應(yīng)相同，即應(yīng)具有相同的波特率，否則會造成數(shù)據(jù)丟失。2. 發(fā)送方是先發(fā)數(shù)據(jù)再查標(biāo)志，接收方是先查標(biāo)志再收數(shù)據(jù)。通信過程圖如下：7、串行接口的控制寄存器：串行接口的控制寄存器有兩個，串行控制寄存器SCON和能改變波特率的特殊功能寄存器PCON。其作用如下：（1）SCON，字節(jié)

7、地址98H，（可位尋址）SCON用于確定串行通道的操作方式和控制串行通道的某些功能。也可用于發(fā)送和接收第九個數(shù)據(jù)位（TB8、RB8），并有接收和發(fā)送中斷標(biāo)志（ RI及 TI）位。SCON各位的意義如下：此處，SM0、SM1指定了串行通信的工作方式，若設(shè)振蕩器頻率為fosc，則規(guī)定如下圖：SM2：在方式2、3時，多機(jī)通信的控制位。方式0：SM2=0；方式1：若SM20，只要接收到8位數(shù)據(jù)，就激發(fā)中斷標(biāo)志（RI1）； 若SM21，則只有在接收到有效停止位時才能激發(fā)中斷標(biāo)志（RI1），否則接收數(shù)據(jù)無效，且RI仍為0。 8、串行口波特率計算方式：9、串行口的波特率有兩種方式：固定波特率和可變波特率10

8、、串行通信編程方式：查詢方式和中斷方式。查詢方式：查TI或Ri是否為“1”。中斷方式：如果預(yù)先開了中斷，當(dāng)TI、RI為“1”，會自動產(chǎn)生中斷。注意：兩種方式中當(dāng)發(fā)送或接受數(shù)據(jù)后都要注意清Ti或RI。查詢方式發(fā)送程序： (先發(fā)后查） 發(fā)送一個數(shù)據(jù)查詢TI 發(fā)送下一個數(shù)據(jù)查詢方式接收程序：（先查后收） 查詢RI讀入一個數(shù)據(jù)查詢RI讀下一個數(shù)據(jù)中斷方式發(fā)送程序： 發(fā)送一個數(shù)據(jù)等待中斷，在中斷中再發(fā)送下一個數(shù)據(jù)。中斷方式接收程序： 等待中斷，在中斷中再接收一個數(shù)據(jù)。查詢方式發(fā)送流程圖以及接收流程圖：中斷方式發(fā)送流程圖以及接收流程圖如下：三、實 驗 內(nèi) 容 與 步 驟 實驗內(nèi)容：1，驗證開發(fā)板例程中的電腦通過串口助手發(fā)送數(shù)據(jù)給開發(fā)板，單片機(jī)收到后返回電腦的例子。2,、修改例程，實現(xiàn)上課串口例子中，第一個發(fā)送字符串的程序。四、實 驗 結(jié) 果 及 分 析：程序如下：#include#includechar s=陳瑋老師最帥;char a=0,b=0;void main()TMOD=0x20;SCON=0x50;PCON=0x80;TH1=0xf3;TL1