單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)串口通信教材解析課件

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1第九章串行接口

第一節(jié)概述

第二節(jié)8051單片機(jī)串行接口

第三節(jié)串行接口的工作方式

第四節(jié)串口初始化編程

第五節(jié)RS-232接口

第六節(jié)

串行接口的應(yīng)用第九章串行接口第一節(jié)概述2本章要點(diǎn)串行通信的基本概念。8051單片機(jī)串行接口的結(jié)構(gòu)與工作方式，與PC的通信以及通信程序的編制。遠(yuǎn)程通信概念，RS-232接口。本章要點(diǎn)串行通信的基本概念。3第一節(jié)概述一、串行通信的工作方式

1.異步方式：以幀作為傳送單位，每一幀由起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位和停止位組成，結(jié)構(gòu)如圖。第一節(jié)概述一、串行通信的工作方式4

2.異步接收/發(fā)送器異步傳送方式可以通過軟件將一幀數(shù)據(jù)逐位取出，在開頭加起始位，末尾加校驗(yàn)位和停止位。然后進(jìn)行發(fā)送。也可以用硬件自動完成；這種硬件稱為異步接收／發(fā)送器，簡稱為UART。8051單片機(jī)在片內(nèi)就提供了一個UART。

3.同步方式同步方式僅在開始用若干字符作為同步號令，然后連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，如圖所示。由于沒有在每一個字符中，配置起始、停止位，所以結(jié)構(gòu)緊湊，傳輸效率高、速度快，其組成如下圖所示：2.異步接收/發(fā)送器5二、串行通信的傳送速度串行通信的數(shù)據(jù)傳送是按位進(jìn)行的，每秒所傳送的位數(shù)稱為波特率，如果數(shù)據(jù)傳送的速度為每秒120幀，每個幀包含10位，則每秒傳送1200位，即波特率為1200。 10?120=l200bit/s=1200baut 每位傳送的時間T等于波特率的倒數(shù)，如上例波特率為1200則每位傳送時間為 T=0.833ms

國際上規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)波特率系列為300、600、1200、1800、2400、4800、9600和19200bit/s。二、串行通信的傳送速度6三、串行通信的傳送方向

1.單工方式：指通信雙方，一方只能發(fā)送，另一方只能接收，傳送方向是單一的。

2.半雙工方式:通信雙方只有一根傳輸線(共地)，但任何一方都可以發(fā)送，當(dāng)一方發(fā)送時，另一方只能接收。

3.全雙工方式：需要通信雙方連接兩條傳輸線(共地)，一條是將數(shù)據(jù)從甲方送到乙方，另一條是從乙方送到甲方。允許雙向同時發(fā)送。三、串行通信的傳送方向7

四、串行通信的校驗(yàn)方式，

奇校驗(yàn)：根據(jù)數(shù)據(jù)中1的個數(shù)，決定校驗(yàn)位是否置1。以使1的個數(shù)總和為奇數(shù)。

偶校驗(yàn)，根據(jù)數(shù)據(jù)中1的個數(shù)，決定校驗(yàn)位是否置1，以使1的個數(shù)總和為偶數(shù)。2.一組數(shù)據(jù)的校驗(yàn)方法在一組數(shù)據(jù)之后加發(fā)數(shù)據(jù)代數(shù)和或在一組數(shù)據(jù)之后加發(fā)數(shù)據(jù)異或值。

1.異步通信中單個字符的校驗(yàn)方法通常是在單個字符末位后面，附加一個校驗(yàn)位。四、串行通信的校驗(yàn)方式，奇校驗(yàn)：根據(jù)數(shù)據(jù)中1的個數(shù)8第二節(jié)8051單片機(jī)串行接口8051單片機(jī)串行接口結(jié)構(gòu)第二節(jié)8051單片機(jī)串行接口8051單片機(jī)串行接口9一、數(shù)據(jù)緩沖器SBUF

發(fā)送數(shù)據(jù) 通過指令MOVSBUF,A將數(shù)據(jù)寫入SBUF，然后串口自動將數(shù)據(jù)按事先設(shè)置的方式及速率從TXD(P3.1)端口輸出，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，串口向CPU申請中斷，且通過硬件將TI置1，表示發(fā)送已經(jīng)結(jié)束，等待寫入第二幀數(shù)據(jù)。

接收數(shù)據(jù) 通過指令MOVA,SBUF，使串口按事先設(shè)置的方式及速率自動從端口TXD(P3.1)接收數(shù)據(jù)，一幀數(shù)據(jù)接收完畢RI=1，串口向CPU請求中斷且表示接收已經(jīng)結(jié)束。一、數(shù)據(jù)緩沖器SBUF10二、控制寄存器SCON

SCON各位定義

D7D6D5D4D3 D2D1 D0SM0SM1SM2RENTB8RB8 TI RI

SM0和SM1與工作方式關(guān)系 SM0SMl工作方式 功能波特率 000作移位的I／Of／12 0118位UART可變由Tl時間常數(shù)定 1029位UARTf/nn=64或32 1139位UART可變由Tl時間常數(shù)定 注：表中f為主振頻率。二、控制寄存器SCON11

三、電源控制寄存器PCON

PCON各位定義

D7D6D5D4 D3D2D1D0 SMOD- - -GF1GF0PDIDL

電源控制寄存器主要用于設(shè)置低功耗模式和掉電保護(hù)工作模式。但其中第7位SMOD用于串口。當(dāng)串口工作于方式1、方式2、方式3時，波特率與SMOD有關(guān)，當(dāng)SMOD=1波特率加倍，SMOD=0，則不加倍。

返回本章首頁三、電源控制寄存器PCON返回本章首頁12第三節(jié)串行接口的工作方式一、串行口工作方式0

方式0工作性能:1)波特率固定為發(fā)送—位數(shù)據(jù)等于一個機(jī)器周期。2)不論是發(fā)送還是接收，數(shù)據(jù)都是從RXD(P3.0)端出入。TXD端而作為同步移位脈沖輸出端。3)工作于方式0時，可將串行接口擴(kuò)展為并行接口，而其他三種工作方式，則主要用于通信。第三節(jié)串行接口的工作方式一、串行口工作方式013方式0的工作時序方式0的接收時序

方式0的發(fā)送時序

方式0的工作時序方式0的接收時序方式0的發(fā)送時序14

方式0的應(yīng)用串行口擴(kuò)展為并行輸出口串行口擴(kuò)展為并行輸人口

方式0的應(yīng)用串行口擴(kuò)展為并行輸出口串行口擴(kuò)展為15二、串口工作方式1

方式1的工作性能

1)波特率可變串口波特率由定時器T1產(chǎn)生，并決定于T1定時時間，而T1的定時時間決定于裝入的時間常數(shù)N，因此可根據(jù)時間常數(shù)N推出波特率，即 2)傳送數(shù)據(jù)為8位，連同一位起始位、一位停止位組成一幀，即一幀為10位，發(fā)送由TXD輸出，接收由RXD輸入，可構(gòu)成全雙工的串行通信端口。

二、串口工作方式116方式1的工作時序方式1的工作時序17三、串口工作方式2、3

方式2、3的工作性能

1)方式2波特率固定，并等于。

方式3波特率計算方法同方式1,即等于。

2)一幀數(shù)據(jù)為11位，包括1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位可編程位、1位停止位。數(shù)據(jù)位低位在前高位在后，第9位可編程位發(fā)送時從SCON中的TB8取出，接收時第9位存SCON中的RB8。返回本章首頁三、串口工作方式2、3返回本章首頁18第四節(jié)串口初始化編程一、計算波特率串口方式0

串口方式1和串口方式3

串口方式2

第四節(jié)串口初始化編程一、計算波特率19二、對SCON、PCON、TMOD初始化 以設(shè)計一8051單片機(jī)控制系統(tǒng)為例，設(shè)主振頻率為12MHz，要求串口發(fā)送數(shù)據(jù)為8位、波特率為1200bps.則初始化步驟為：1.先按波特率要求，計算T1的時間常數(shù)N，設(shè)SMOD=1。 已知主振頻率為12MHz，波特率為1200bps.，串口工作于方式1,按式7-4可求得 N=203.92≈0CCH 2.寫出初始化程序 MOVSCON,#50H;串行口工作于方式1 MOVPCON,#80H;SMOD=1， MOVTMOD,#20H;T1工作方式2定時方式 MOVTHl,#0CCH;設(shè)置時間常間為N MOVTLl,#0CCH;自動裝入時間常數(shù) SETBTR1 ;啟動T1返回本章首頁二、對SCON、PCON、TMOD初始化返回本章首頁20第五節(jié)RS-232、RS-485接口一、RS-232

使用RS-232接口可增加串口的驅(qū)動能力、信號幅度與傳輸距離。直接用單片機(jī)的串口進(jìn)行通信，可以將兩個串口直接相連，第五節(jié)RS-232、RS-485接口一、RS-232使用21

RS232芯片MAX232的組成與引腳

引腳內(nèi)部組成RS232芯片MAX232的組成與引腳引腳內(nèi)部組成22單片機(jī)與PC機(jī)的串口通信實(shí)驗(yàn)內(nèi)容PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送0x55，單片機(jī)收到0x55后向PC反饋信號0x41，并點(diǎn)亮一盞LED燈，否則向PC反饋信號0x30。程序思想：既有串口發(fā)送又有串口接收。首先進(jìn)行串口初始化。可采用中斷方式或查詢方式。程序代碼如下：單片機(jī)與PC機(jī)的串口通信實(shí)驗(yàn)內(nèi)容23總結(jié)掌握單片機(jī)與PC機(jī)串口通信電路的設(shè)計方法。掌握單片機(jī)與PC機(jī)串口通信的程序設(shè)計和調(diào)試方法掌握單片機(jī)之間的串口通信實(shí)現(xiàn)方法。總結(jié)24單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計25第九章串行接口

第一節(jié)概述

第二節(jié)8051單片機(jī)串行接口

第三節(jié)串行接口的工作方式

第四節(jié)串口初始化編程

第五節(jié)RS-232接口

第六節(jié)

串行接口的應(yīng)用第九章串行接口第一節(jié)概述26本章要點(diǎn)串行通信的基本概念。8051單片機(jī)串行接口的結(jié)構(gòu)與工作方式，與PC的通信以及通信程序的編制。遠(yuǎn)程通信概念，RS-232接口。本章要點(diǎn)串行通信的基本概念。27第一節(jié)概述一、串行通信的工作方式

1.異步方式：以幀作為傳送單位，每一幀由起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位和停止位組成，結(jié)構(gòu)如圖。第一節(jié)概述一、串行通信的工作方式28

2.異步接收/發(fā)送器異步傳送方式可以通過軟件將一幀數(shù)據(jù)逐位取出，在開頭加起始位，末尾加校驗(yàn)位和停止位。然后進(jìn)行發(fā)送。也可以用硬件自動完成；這種硬件稱為異步接收／發(fā)送器，簡稱為UART。8051單片機(jī)在片內(nèi)就提供了一個UART。

3.同步方式同步方式僅在開始用若干字符作為同步號令，然后連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，如圖所示。由于沒有在每一個字符中，配置起始、停止位，所以結(jié)構(gòu)緊湊，傳輸效率高、速度快，其組成如下圖所示：2.異步接收/發(fā)送器29二、串行通信的傳送速度串行通信的數(shù)據(jù)傳送是按位進(jìn)行的，每秒所傳送的位數(shù)稱為波特率，如果數(shù)據(jù)傳送的速度為每秒120幀，每個幀包含10位，則每秒傳送1200位，即波特率為1200。 10?120=l200bit/s=1200baut 每位傳送的時間T等于波特率的倒數(shù)，如上例波特率為1200則每位傳送時間為 T=0.833ms

國際上規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)波特率系列為300、600、1200、1800、2400、4800、9600和19200bit/s。二、串行通信的傳送速度30三、串行通信的傳送方向

1.單工方式：指通信雙方，一方只能發(fā)送，另一方只能接收，傳送方向是單一的。

2.半雙工方式:通信雙方只有一根傳輸線(共地)，但任何一方都可以發(fā)送，當(dāng)一方發(fā)送時，另一方只能接收。

3.全雙工方式：需要通信雙方連接兩條傳輸線(共地)，一條是將數(shù)據(jù)從甲方送到乙方，另一條是從乙方送到甲方。允許雙向同時發(fā)送。三、串行通信的傳送方向31

四、串行通信的校驗(yàn)方式，

奇校驗(yàn)：根據(jù)數(shù)據(jù)中1的個數(shù)，決定校驗(yàn)位是否置1。以使1的個數(shù)總和為奇數(shù)。

偶校驗(yàn)，根據(jù)數(shù)據(jù)中1的個數(shù)，決定校驗(yàn)位是否置1，以使1的個數(shù)總和為偶數(shù)。2.一組數(shù)據(jù)的校驗(yàn)方法在一組數(shù)據(jù)之后加發(fā)數(shù)據(jù)代數(shù)和或在一組數(shù)據(jù)之后加發(fā)數(shù)據(jù)異或值。

1.異步通信中單個字符的校驗(yàn)方法通常是在單個字符末位后面，附加一個校驗(yàn)位。四、串行通信的校驗(yàn)方式，奇校驗(yàn)：根據(jù)數(shù)據(jù)中1的個數(shù)32第二節(jié)8051單片機(jī)串行接口8051單片機(jī)串行接口結(jié)構(gòu)第二節(jié)8051單片機(jī)串行接口8051單片機(jī)串行接口33一、數(shù)據(jù)緩沖器SBUF

發(fā)送數(shù)據(jù) 通過指令MOVSBUF,A將數(shù)據(jù)寫入SBUF，然后串口自動將數(shù)據(jù)按事先設(shè)置的方式及速率從TXD(P3.1)端口輸出，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，串口向CPU申請中斷，且通過硬件將TI置1，表示發(fā)送已經(jīng)結(jié)束，等待寫入第二幀數(shù)據(jù)。

接收數(shù)據(jù) 通過指令MOVA,SBUF，使串口按事先設(shè)置的方式及速率自動從端口TXD(P3.1)接收數(shù)據(jù)，一幀數(shù)據(jù)接收完畢RI=1，串口向CPU請求中斷且表示接收已經(jīng)結(jié)束。一、數(shù)據(jù)緩沖器SBUF34二、控制寄存器SCON

SCON各位定義

D7D6D5D4D3 D2D1 D0SM0SM1SM2RENTB8RB8 TI RI

SM0和SM1與工作方式關(guān)系 SM0SMl工作方式 功能波特率 000作移位的I／Of／12 0118位UART可變由Tl時間常數(shù)定 1029位UARTf/nn=64或32 1139位UART可變由Tl時間常數(shù)定 注：表中f為主振頻率。二、控制寄存器SCON35

三、電源控制寄存器PCON

PCON各位定義

D7D6D5D4 D3D2D1D0 SMOD- - -GF1GF0PDIDL

電源控制寄存器主要用于設(shè)置低功耗模式和掉電保護(hù)工作模式。但其中第7位SMOD用于串口。當(dāng)串口工作于方式1、方式2、方式3時，波特率與SMOD有關(guān)，當(dāng)SMOD=1波特率加倍，SMOD=0，則不加倍。

返回本章首頁三、電源控制寄存器PCON返回本章首頁36第三節(jié)串行接口的工作方式一、串行口工作方式0

方式0工作性能:1)波特率固定為發(fā)送—位數(shù)據(jù)等于一個機(jī)器周期。2)不論是發(fā)送還是接收，數(shù)據(jù)都是從RXD(P3.0)端出入。TXD端而作為同步移位脈沖輸出端。3)工作于方式0時，可將串行接口擴(kuò)展為并行接口，而其他三種工作方式，則主要用于通信。第三節(jié)串行接口的工作方式一、串行口工作方式037方式0的工作時序方式0的接收時序

方式0的發(fā)送時序

方式0的工作時序方式0的接收時序方式0的發(fā)送時序38

方式0的應(yīng)用串行口擴(kuò)展為并行輸出口串行口擴(kuò)展為并行輸人口

方式0的應(yīng)用串行口擴(kuò)展為并行輸出口串行口擴(kuò)展為39二、串口工作方式1

方式1的工作性能

1)波特率可變串口波特率由定時器T1產(chǎn)生，并決定于T1定時時間，而T1的定時時間決定于裝入的時間常數(shù)N，因此可根據(jù)時間常數(shù)N推出波特率，即 2)傳送數(shù)據(jù)為8位，連同一位起始位、一位停止位組成一幀，即一幀為10位，發(fā)送由TXD輸出，接收由RXD輸入，可構(gòu)成全雙工的串行通信端口。

二、串口工作方式140方式1的工作時序方式1的工作時序41三、串口工作方式2、3

方式2、3的工作性能

1)方式2波特率固定，并等于。

方式3波特率計算方法同方式1,即等于。

2)一幀數(shù)據(jù)為11位，包括1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位可編程位、1位停止位。數(shù)據(jù)位低位在前高位在后，第9位可編程位發(fā)送時從SCON中的TB8取出，接收時第9位存SCON中的RB8。返回本章首頁三、串口工作方式2、3返回本章首頁42第四節(jié)串口初始化編程一、計算波特率串口方式0

串口方式1和串口方式3

串口方式2

第四節(jié)串口初始化編程