單片機(jī)串口通信

會(huì)計(jì)學(xué)1單片機(jī)串口通信教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)本章教學(xué)，要求達(dá)到以下目標(biāo)：串行通信的基本概念：了解并行/串行通信的概念；理解串行通信中的異步/同步通信的基本概念；理解波特率的概念，學(xué)會(huì)計(jì)算波特率的方法；4了解串行通信的三種制式及校驗(yàn)方法。第1頁(yè)/共119頁(yè)AT89C51串行口：串行接口結(jié)構(gòu)及其功能；理解串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF的功能和讀寫(xiě)方法；熟悉SCON的結(jié)構(gòu)、控制作用和設(shè)置方法；了解電源控制寄存器PCON，熟悉SMOD位。

串行口的工作方式：理解串行通信4種工作方式的特點(diǎn)和區(qū)別；掌握串行工作方式0的應(yīng)用；熟悉串行工作方式1、2、3應(yīng)用程序的編制方法。第2頁(yè)/共119頁(yè)4.多機(jī)通信原理：理解多機(jī)通信的原理、過(guò)程和編制多機(jī)通信應(yīng)用程序的方法。第3頁(yè)/共119頁(yè)

計(jì)算機(jī)與外界的信息交換稱為通信。通信的基本方式可分為并行通信和串行通信兩種。所謂并行通信是指數(shù)據(jù)的各位同時(shí)在多根數(shù)據(jù)線上發(fā)送或接收。串行通信是數(shù)據(jù)的各位在同一根數(shù)據(jù)線上依次逐位發(fā)送或接收。9.1串行通信基礎(chǔ)知識(shí)第4頁(yè)/共119頁(yè)

目前串行通信在單片機(jī)雙機(jī)、多機(jī)以及單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信等方面得到了廣泛應(yīng)用。圖9.1并行通信示意圖P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0P2.7RDWRRDWRCSD7D6D5D4D3D2D1D0825589C51圖9.2串行通信示意圖89C51外設(shè)TXDTXDRXDRXD發(fā)送接收第5頁(yè)/共119頁(yè)9.1.1異步通信和同步通信

串行通信按同步方式可分為異步通信和同步通信兩種基本通信方式。1.同步通信(SynchronousCommunication)

同步通信是一種連續(xù)傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信傳送多個(gè)字符數(shù)據(jù)，稱為一幀信息。數(shù)據(jù)傳輸速率較高，通常可達(dá)56000bps或更高。其缺點(diǎn)是要求發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘保持嚴(yán)格同步。第6頁(yè)/共119頁(yè)同步字符數(shù)據(jù)字符1數(shù)據(jù)字符2…數(shù)據(jù)字符n-1數(shù)據(jù)字符n校驗(yàn)字符(校驗(yàn)字符)圖9.3同步通信數(shù)據(jù)傳送格式2.異步通信(AsynchronousCommunication)

在異步通信中，數(shù)據(jù)通常是以字符或字節(jié)為單位組成數(shù)據(jù)幀進(jìn)行傳送的。收、發(fā)端各有一套彼此獨(dú)立，互不同步的通信機(jī)構(gòu)，由于收發(fā)數(shù)據(jù)的幀格式相同，因此可以相互識(shí)別接收到的數(shù)據(jù)信息。同步通信的數(shù)據(jù)幀格式如圖9.3所示。第7頁(yè)/共119頁(yè)D0D1D2D3D4

D5

D6

D7

0/11111D70/1100D0D1第n字符幀空閑位停止位奇偶校驗(yàn)停止位8位數(shù)據(jù)8位數(shù)據(jù)起始位起始位奇偶校驗(yàn)第n-1字符幀第n+1字符幀圖9.4異步通信幀格式8位數(shù)據(jù)

異步通信信息幀格式如圖9.4所示。第8頁(yè)/共119頁(yè)(1)起始位：在沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送時(shí)，通信線上處于邏輯“1”狀態(tài)。當(dāng)發(fā)送端要發(fā)送1個(gè)字符數(shù)據(jù)時(shí)，首先發(fā)送1個(gè)邏輯“0”信號(hào)，這個(gè)低電平便是幀格式的起始位。其作用是向接收端表示發(fā)送端開(kāi)始發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。接收端檢測(cè)到這個(gè)低電平后，就準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)信號(hào)。第9頁(yè)/共119頁(yè)(2)數(shù)據(jù)位：在起始位之后，發(fā)送端發(fā)出(或接收端接收)的是數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)的位數(shù)沒(méi)有嚴(yán)格的限制，5～8位均可。由低位到高位逐位傳送。(3)奇偶校驗(yàn)位：數(shù)據(jù)位發(fā)送完(接收完)之后，可發(fā)送一位用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)在傳送過(guò)程中是否出錯(cuò)的奇偶校驗(yàn)位。奇偶校驗(yàn)是收發(fā)雙方預(yù)先約定好的有限差錯(cuò)檢驗(yàn)方式之一。有時(shí)也可不用奇偶校驗(yàn)。第10頁(yè)/共119頁(yè)(4)停止位：字符幀格式的最后部分是停止位，邏輯“1”電平有效，它可占1/2位、1位或2位。停止位表示傳送一幀信息的結(jié)束，也為發(fā)送下一幀信息作好準(zhǔn)備。第11頁(yè)/共119頁(yè)9.1.2串行通信的波特率

波特率(BaudRate)是串行通信中一個(gè)重要概念，它是指?jìng)鬏敂?shù)據(jù)的速率,亦稱比特率。波特率的定義是每秒傳輸二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)。如：波特率為1200bps是指每秒鐘能傳輸1200位二進(jìn)制數(shù)碼。

波特率的倒數(shù)即為每位數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。例如：波特率為1200bps，每位的傳輸時(shí)間為：1)(833.01200msdT==第12頁(yè)/共119頁(yè)

波特率和字符的傳輸速率不同，若采用圖9.4的數(shù)據(jù)幀格式，并且數(shù)據(jù)幀連續(xù)傳送（無(wú)空閑位），則實(shí)際的字符傳輸速率為1200/11=109.09幀/秒。

波特率也不同于發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘頻率。同步通信的波特率和時(shí)鐘頻率相等，而異步通信的波特率通常是可變的。第13頁(yè)/共119頁(yè)9.1.3串行通信的制式1.單工制式(Simplex)

單工制式是指甲乙雙方通信只能單向傳送數(shù)據(jù)。單工制式如圖9.5所示。

在串行通信中，數(shù)據(jù)是在兩個(gè)站之間傳送的。按照數(shù)據(jù)傳送方向，串行通信可分為三種制式。發(fā)送器A接收器B圖9.5單工制式第14頁(yè)/共119頁(yè)2.半雙工制式(Halfduplex)

半雙工制式是指通信雙方都具有發(fā)送器和接收器，雙方既可發(fā)送也可接收，但接收和發(fā)送不能同時(shí)進(jìn)行，即發(fā)送時(shí)就不能接收，接收時(shí)就不能發(fā)送。半雙工制式如圖9.6所示。發(fā)送接收發(fā)送接收A端B端圖9.6半雙工制式第15頁(yè)/共119頁(yè)3.全雙工制式(Fullduplex)

全雙工制式是指通信雙方均設(shè)有發(fā)送器和接收器，并且將信道劃分為發(fā)送信道和接收信道，兩端數(shù)據(jù)允許同時(shí)收發(fā)，因此通信效率比前兩種高。全雙工制式如圖9.7所示。發(fā)送接收接收發(fā)送A端B端圖9.7全雙工制式第16頁(yè)/共119頁(yè)9.1.4串行通信的校驗(yàn)

串行通信的目的不只是傳送數(shù)據(jù)信息，更重要的是應(yīng)確保準(zhǔn)確無(wú)誤地傳送。因此必須考慮在通信過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)差錯(cuò)進(jìn)行校驗(yàn)，因?yàn)椴铄e(cuò)校驗(yàn)是保證準(zhǔn)確無(wú)誤地通信的關(guān)鍵。常用差錯(cuò)校驗(yàn)方法有奇偶校驗(yàn)、累加和校驗(yàn)以及循環(huán)冗余碼校驗(yàn)等。第17頁(yè)/共119頁(yè)1.奇偶校驗(yàn)

奇偶校驗(yàn)的特點(diǎn)是按字符校驗(yàn)，即在發(fā)送每個(gè)字符數(shù)據(jù)之后都附加一位奇偶校驗(yàn)位(1或0),當(dāng)設(shè)置為奇校驗(yàn)時(shí)，數(shù)據(jù)中1的個(gè)數(shù)與校驗(yàn)位1的個(gè)數(shù)之和應(yīng)為奇數(shù)；反之則為偶校驗(yàn)。收、發(fā)雙方應(yīng)具有一致的差錯(cuò)檢驗(yàn)設(shè)置，當(dāng)接收1幀字符時(shí)，對(duì)1的個(gè)數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，若奇偶性(收、發(fā)雙方)一致則說(shuō)明傳輸正確。奇偶校驗(yàn)只能檢測(cè)到那種影響奇偶位數(shù)的錯(cuò)誤，比較低級(jí)且速度慢，一般只用在異步通信中。第18頁(yè)/共119頁(yè)2.累加和校驗(yàn)

累加和校驗(yàn)是指發(fā)送方將所發(fā)送的數(shù)據(jù)塊求和，并將“校驗(yàn)和”附加到數(shù)據(jù)塊末尾。接收方接收數(shù)據(jù)時(shí)也是先對(duì)數(shù)據(jù)塊求和，將所得結(jié)果與發(fā)送方的“校驗(yàn)和”進(jìn)行比較，若兩者相同，表示傳送正確，若不同則表示傳送出了差錯(cuò)?！靶ｒ?yàn)和”的加法運(yùn)算可用邏輯加，也可用算術(shù)加。累加和校驗(yàn)的缺點(diǎn)是無(wú)法檢驗(yàn)出字節(jié)或位序的錯(cuò)誤。第19頁(yè)/共119頁(yè)3.循環(huán)冗余碼校驗(yàn)(CRC)

循環(huán)冗余碼校驗(yàn)的基本原理是將一個(gè)數(shù)據(jù)塊看成一個(gè)位數(shù)很長(zhǎng)的二進(jìn)制數(shù)，然后用一個(gè)特定的數(shù)去除它，將余數(shù)作校驗(yàn)碼附在數(shù)據(jù)塊之后一起發(fā)送。接收端收到該數(shù)據(jù)塊和校驗(yàn)碼后，進(jìn)行同樣的運(yùn)算來(lái)校驗(yàn)傳送是否出錯(cuò)。目前CRC已廣泛用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)通信中，并在國(guó)際上形成規(guī)范，市面上已有不少現(xiàn)成的CRC軟件算法。第20頁(yè)/共119頁(yè)9.2AT89C51的串行接口AT89C51內(nèi)部有一個(gè)可編程全雙工串行通信接口。該部件不僅能同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，也可作為一個(gè)同步移位寄存器使用。下面將對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作方式以及波特率進(jìn)行介紹。第21頁(yè)/共119頁(yè)9.2.1串行接口的結(jié)構(gòu)及功能圖9.8AT89C51串行口結(jié)構(gòu)框圖發(fā)送SBUF(99H)接收SBUF(99H)同步時(shí)鐘門(mén)電路發(fā)送控制器接收控制器輸入移位寄存器串行口控制寄存器(98H)內(nèi)部總線≥1串行口中斷TIRITXD(P3.1)RXD(P3.0)第22頁(yè)/共119頁(yè)1.串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUFSBUF是串行口緩沖寄存器，包括發(fā)送寄存器和接收寄存器，以便能以全雙工方式進(jìn)行通信。此外，在接收寄存器之前還有移位寄存器，從而構(gòu)成了串行接收的雙緩沖結(jié)構(gòu)，這樣可以避免在數(shù)據(jù)接收過(guò)程中出現(xiàn)幀重疊錯(cuò)誤。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，由于CPU是主動(dòng)的，不會(huì)發(fā)生幀重疊錯(cuò)誤，因此發(fā)送電路不需要雙重緩沖結(jié)構(gòu)。第23頁(yè)/共119頁(yè)

在邏輯上，SBUF只有一個(gè)，它既表示發(fā)送寄存器，又表示接收寄存器，具有同一個(gè)單元地址99H。但在物理結(jié)構(gòu)上，則有兩個(gè)完全獨(dú)立的SBUF，一個(gè)是發(fā)送緩沖寄存器SBUF，另一個(gè)是接收緩沖寄存器SBUF。如果CPU寫(xiě)SBUF，數(shù)據(jù)就會(huì)被送入發(fā)送寄存器準(zhǔn)備發(fā)送；如果CPU讀SBUF，則讀入的數(shù)據(jù)一定來(lái)自接收緩沖器。即CPU對(duì)SBUF的讀寫(xiě)，實(shí)際上是分別訪問(wèn)上述兩個(gè)不同的寄存器。第24頁(yè)/共119頁(yè)2.串行控制寄存器SCON

串行控制寄存器SCON用于設(shè)置串行口的工作方式、監(jiān)視串行口的工作狀態(tài)、控制發(fā)送與接收的狀態(tài)等。它是一個(gè)既可以字節(jié)尋址又可以位尋址的8位特殊功能寄存器。其格式如圖9.9所示。第25頁(yè)/共119頁(yè)見(jiàn)表9-1圖9.9串行口控制寄存器SCONRITIRB8TB8RENSM2SM1SM0SCON98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH位地址0：雙機(jī)1：多機(jī)多機(jī)通信0：禁止1：允許接收控制發(fā)送數(shù)據(jù)第9位接收數(shù)據(jù)第9位發(fā)送中斷標(biāo)志接收中斷標(biāo)志第26頁(yè)/共119頁(yè)(1)SM0SM1：串行口工作方式選擇位。其狀態(tài)組合所對(duì)應(yīng)的工作方式如表9-1所示。SM0SM1工作方式功能說(shuō)明000同步移位寄存器輸入/輸出，波特率固定為fosc/1201110位異步收發(fā)，波特率可變(T1溢出率/n，n=32或16)10211位異步收發(fā)，波特率固定為f0sc/n，n=64或32)11311位異步收發(fā)，波特率可變(T1溢出率/n，n=32或16)表9-1串行口工作方式第27頁(yè)/共119頁(yè)(2)SM2：多機(jī)通信控制器位。在方式0中，SM2必須設(shè)成0。在方式1中，當(dāng)處于接收狀態(tài)時(shí)，若SM2=1，則只有接收到有效的停止位“1”時(shí)，RI才能被激活成“1”(產(chǎn)生中斷請(qǐng)求)。在方式2和方式3中，若SM2=0，串行口以單機(jī)發(fā)送或接收方式工作，TI和RI以正常方式被激活并產(chǎn)生中斷請(qǐng)求；若SM2=1，RB8=1時(shí)，RI被激活并產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。第28頁(yè)/共119頁(yè)(4)TB8：方式2和方式3中要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。該位由軟件置位或復(fù)位。在方式2和方式3時(shí)，TB8是發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。在多機(jī)通信中，以TB8位的狀態(tài)表示主機(jī)發(fā)送的是地址還是數(shù)據(jù)：TB8=1表示地址，TB8=0表示數(shù)據(jù)。TB8還可用作奇偶校驗(yàn)位。(3)REN：串行接受允許控制位。該位由軟件置位或復(fù)位。當(dāng)REN=1，允許接收；當(dāng)REN=0，禁止接收。第29頁(yè)/共119頁(yè)(6)TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位。TI=1，表示已結(jié)束一幀數(shù)據(jù)發(fā)送，可由軟件查詢TI位標(biāo)志，也可以向CPU申請(qǐng)中斷。注意：TI在任何工作方式下都必須由軟件清0。(5)RB8：接收數(shù)據(jù)第9位。在方式2和方式3時(shí)，RB8存放接收到的第9位數(shù)據(jù)。RB8也可用作奇偶校驗(yàn)位。在方式1中，若SM2=0，則RB8是接收到的停止位。在方式0中，該位未用。第30頁(yè)/共119頁(yè)(7)RI：接收中斷標(biāo)志位。RI=1，表示一幀數(shù)據(jù)接收結(jié)束?？捎绍浖樵僐I位標(biāo)志，也可以向CPU申請(qǐng)中斷。

注意：RI在任何工作方式下也都必須由軟件清0。在AT89C51中，串行發(fā)送中斷TI和接收中斷RI的中斷入口地址是同是0023H，因此在中斷程序中必須由軟件查詢TI和RI的狀態(tài)才能確定究竟是接收還是發(fā)送中斷，進(jìn)而作出相應(yīng)的處理。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，SCON所有位均清0。第31頁(yè)/共119頁(yè)

圖9.10電源控制寄存器PCON的格式PCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名稱SMOD－－－GF1GF0PDIDL

SMOD：串行口波特率倍增位。在工作方式1～工作方式3時(shí)，若SMOD=1，則串行口波特率增加一倍。若SMOD=0，波特率不加倍。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，SMOD=0。2.電源控制寄存器PCON第32頁(yè)/共119頁(yè)9.2.2串行口工作方式AT89C51串行通信共有4種工作方式，它們分別是方式0、方式1、方式2和方式3，由串行控制寄存器SCON中的SM0SM1決定，如表9-1所示。第33頁(yè)/共119頁(yè)1.工作方式0

在方式0下，串行口作為同步移位寄存器使用。此時(shí)SM2、RB8、TB8均應(yīng)設(shè)置為0。

（1）發(fā)送：TI=0時(shí)，執(zhí)行“MOVSBUF，A”啟動(dòng)發(fā)送，8位數(shù)據(jù)由低位到高位從RXD引腳送出，TXD發(fā)送同步脈沖。發(fā)送完后，由硬件置位TI。

（2）接收：RI=0，REN=1時(shí)啟動(dòng)接收，數(shù)據(jù)從RXD輸入，TXD輸出同步脈沖。8位數(shù)據(jù)接收完，由硬件置位RI?？赏ㄟ^(guò)“MOVA，SBUF”讀取數(shù)據(jù)。第34頁(yè)/共119頁(yè)

方式0的波特率為fosc/12，即一個(gè)機(jī)器周期發(fā)送或接收一位數(shù)據(jù)。

應(yīng)當(dāng)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，以擴(kuò)展并行I/O口。第35頁(yè)/共119頁(yè)2.工作方式1

方式1是一幀10位的異步串行通信方式，包括1個(gè)起始位(0)，8個(gè)數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位(1)，其幀格式如下：

起始位0D0D1D2D3D4D5D6D7

停止位1

圖9.11方式1數(shù)據(jù)幀格式第36頁(yè)/共119頁(yè)(1)數(shù)據(jù)發(fā)送

當(dāng)TI=0時(shí)，執(zhí)行“MOVSBUF，A”指令后開(kāi)始發(fā)送，由硬件自動(dòng)加入起始位和停止位，構(gòu)成一幀數(shù)據(jù)，然后由TXD端串行輸出。發(fā)送完后，TXD輸出線維持在“1”狀態(tài)下，并將SCON中的TI置1，表示一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。第37頁(yè)/共119頁(yè)(2)數(shù)據(jù)接收

RI=0，REN=1時(shí)，接收電路以波特率的16倍速度采樣RXD引腳，如出現(xiàn)由“1”變“0”跳變，認(rèn)為有數(shù)據(jù)正在發(fā)送。

在接收到第9位數(shù)據(jù)（即停止位）時(shí)，必須同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：RI=0和SM2=0或接收到的停止位為“1”，才把接收到的數(shù)據(jù)存入SBUF中，停止位送RB8，同時(shí)置位RI。若上述條件不滿足，接收到的數(shù)據(jù)不裝入SBUF被舍棄。在方式1下，SM2應(yīng)設(shè)定為0。第38頁(yè)/共119頁(yè)(3)波特率波特率=2SMOD×(T1溢出率)/32T1溢出率=1/T1定時(shí)時(shí)間=(M-T初)·T機(jī)1波特率=32·12·(M-T初)2SMOD·fosc第39頁(yè)/共119頁(yè)3.工作方式2和方式3

工作方式2和方式3都是11位異步收發(fā)串行通信方式，兩者的差異僅在波特率上有所不同。方式2：波特率=2SMOD·fosc/64(SMOD=0或1)方式3：(與方式1相同)波特率=32·12·(M-T初)2SMOD·fosc第40頁(yè)/共119頁(yè)(1)數(shù)據(jù)發(fā)送

TI=0，發(fā)送數(shù)據(jù)前，先由軟件設(shè)置TB8，可使用如下指令完成：

SETBTB8

；將TB8位置1

CLRTB8

；將TB8位置0

然后再向SBUF寫(xiě)入8位數(shù)據(jù)，并以此來(lái)啟動(dòng)串行發(fā)送。一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，CPU自動(dòng)將TI置1，其過(guò)程與方式1相同。第41頁(yè)/共119頁(yè)(2)數(shù)據(jù)接收

REN=1，RI=0時(shí)，啟動(dòng)接收

①若SM2=0，接收到的8位數(shù)據(jù)送SBUF，第9位數(shù)據(jù)送RB8。②若SM2=1，接收到的第9位數(shù)據(jù)為0，數(shù)據(jù)不送SBUF；接收到的第9位數(shù)據(jù)為1，數(shù)據(jù)送SBUF，第9位送RB8。第42頁(yè)/共119頁(yè)

對(duì)波特率需要說(shuō)明的是，當(dāng)串行口工作在方式1或方式3，且要求波特率按規(guī)范取1200、2400、4800、9600…時(shí)，若采用晶振12MHz和6MHz,按上述公式算出的T1定時(shí)初值將不是一個(gè)整數(shù)，因此會(huì)產(chǎn)生波特率誤差而影響串行通信的同步性能。解決的方法只有調(diào)整單片機(jī)的晶振頻率fosc,為此有一種頻率為11.0592MHz的晶振，這樣可使計(jì)算出的T1初值為整數(shù)。表9-2列出了串行方式1或方式3在不同晶振時(shí)的常用波特率和誤差。第43頁(yè)/共119頁(yè)表9.2常用波特率和誤差

晶振頻率(MHZ)波特率

(HZ)SMODT1方式2定時(shí)初值實(shí)際波特率誤差(%)12.0096001F9H8923712.0048000F9H4460712.0024000F3H24040.1612.0012000E6H12020.1611.0592192001FDH19200011.059296000FDH9600011.059248000EAH4800011.059224000F4H2400011.059212000E8H12000第44頁(yè)/共119頁(yè)9.3.1工作方式0的應(yīng)用

串行口工作方式0主要用于擴(kuò)展并行I/O接口。擴(kuò)展成并行輸出口時(shí)，需要外接一片8位串行輸入并行輸出的同步移位寄存器74LS164或CD4094。擴(kuò)展成并行輸入口時(shí)，需要外接一片并行輸入串行輸出的同步移位寄存器74LS165或CD4014。9.3AT89C51串行接口的應(yīng)用與編程第45頁(yè)/共119頁(yè)

例9.1利用串行口工作在方式0，外擴(kuò)一片74LS164構(gòu)成一個(gè)3位LED動(dòng)態(tài)顯示器，并將片內(nèi)RAM顯示單元65H、66H和67H單元中的段碼輸出顯示。其硬件電路如圖9.12所示。第46頁(yè)/共119頁(yè)1118874LS164SASBCLKVCCLR＋5VP1.0P1.1P1.289C51TXDRXD圖9.12例9.1電路圖第47頁(yè)/共119頁(yè)ORG0100HSTPRT:MOVSCON，#00H；串口工作方式0SETBP1.2；消去最高顯示位

SETBP1.1；消去次高顯示位

MOVSBUF,65H；傳送最低顯示位

JNBTI,$；等待發(fā)送

CLRP1.0；最低位顯示

CLRTI；清中斷標(biāo)志位

LCALLDSSJ；調(diào)延時(shí)子程序

SETBP1.0；消去最低顯示位

MOVSBUF,66H；傳送中間顯示位第48頁(yè)/共119頁(yè)JNBTI,$；等待傳送結(jié)束

CLRP1.1；顯示中間位

CLRTI；清中斷標(biāo)志位

LCALLDSSJ；調(diào)延時(shí)子程序

SETBP1.1；消去中間顯示位

MOVSBUF,67H；傳送最高顯示位

JNBTI,$；等待傳送結(jié)束

CLRP1.2；顯示最高位

CLRTI；清中斷標(biāo)志位

LCALLDSSJSETBP1.2RET點(diǎn)擊觀看仿真演示第49頁(yè)/共119頁(yè)

例9.2A、B兩臺(tái)單片機(jī)，均采用11.0592MHz晶振。A機(jī)以2400bps波特率將內(nèi)部RAM中30H至39H的10個(gè)字節(jié)及校驗(yàn)和經(jīng)串行口發(fā)送給B機(jī)，B機(jī)正確接收后存入片內(nèi)RAM的30H至39H單元，并同時(shí)顯示其中的前8位數(shù)據(jù)。A、B兩機(jī)的RXD、TXD交叉相連并共地。兩機(jī)串行口均設(shè)置為方式1，定時(shí)器T1定時(shí)初值為F4H，兩機(jī)采用查詢控制方式程序如下：9.3.2工作方式1的應(yīng)用第50頁(yè)/共119頁(yè)；A機(jī)發(fā)送程序：

ORG0MOVR0,#30H;R0指向數(shù)據(jù)塊首址

MOVR7,#0AH;循環(huán)次數(shù)為10次

MOVA,#1;初值為1MAIN:MOV@R0,A;設(shè)置數(shù)據(jù)初值為1～AINCR0INCADJNZR7,MAINMOVTMOD,#20H;T1定時(shí)方式2第51頁(yè)/共119頁(yè)MOVTL1,#0F4H;波特率為1200bpsMOVTH1,#0F4HSETBTR1;啟動(dòng)T1MOVSCON,#40H;串口方式1MOVR0,#30H;R0指向發(fā)送數(shù)據(jù)塊首址

MOVR1,#0AH;數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度為10MOV70H,#00H;校驗(yàn)和清0DWFP:MOVA,@R0;數(shù)據(jù)送AMOVSBUF,A;啟動(dòng)串口發(fā)送

ADDA,70H;求校驗(yàn)和第52頁(yè)/共119頁(yè)MOV70H,AJNBTI,$;等待發(fā)送完畢CLRTI;清發(fā)送中斷標(biāo)志INCR0;R0指向下一字節(jié)數(shù)據(jù)DJNZR1,DWFP;10個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送完？MOVSBUF,A;發(fā)送校驗(yàn)和JNBTI,$;等待發(fā)送完畢CLRTI;清發(fā)送中斷標(biāo)志SJMP$;停機(jī)END第53頁(yè)/共119頁(yè);B機(jī)接收并顯示程序ORG0;******主程序******MOVTMOD,#20H;T1定時(shí)方式2MOVTL1,#0F4H;串口波特率為2400bpsMOVTH1,#0F4HSETBTR1;啟動(dòng)T1MOVSCON,#50H;串口方式1，允許接收MOVR0,#30H;R0指存放接收數(shù)據(jù)首地址MOVR1,#0AH;接收數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度為10第54頁(yè)/共119頁(yè)MOV70H,#00H;校驗(yàn)和清0DWFP:JNBRI,$;等待接收MOVA,SBUF;讀取接收數(shù)據(jù)MOV@R0,A;保存至接收數(shù)據(jù)塊單元ADDA,70H;求校驗(yàn)和MOV70H,ACLRRI;清接收中斷標(biāo)志INCR0;R0指向下一單元地址DJNZR1,DWFP;10個(gè)數(shù)據(jù)接收完?JNBRI,$;等待接收校驗(yàn)和第55頁(yè)/共119頁(yè)MOVA,SBUF;讀取校驗(yàn)和

CLRREN;禁止接收數(shù)據(jù)

CJNEA,70H,PEND;校驗(yàn)和不正確轉(zhuǎn)PENDLOP:LCALLDISP;校驗(yàn)和正確則調(diào)顯示

SJMPLOPPEND:SJMP$;******顯示子程序（分兩屏顯示）******DISP:MOVR0,#30HDISP1:MOVR1,#08HMOVR2,#01HMOVDPTR,#TAB第56頁(yè)/共119頁(yè)LOOP:MOVA,R2MOVP2,ARLAMOVR2,AMOVA,@R0MOVCA,@A+DPTRMOVP1,AINCR0LCALLDELYDJNZR1,LOOPRET第57頁(yè)/共119頁(yè);******延時(shí)子程序******DELY:MOVR7,#10DEL1:MOVR6,#100DJNZR6,$DJNZR7,DEL1RETTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82HDB0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1HDB86H,8EH,0BFH,8CH,0CH,0FFHEND點(diǎn)擊觀看仿真演示第58頁(yè)/共119頁(yè)9.3.3工作方式2與工作方式3的應(yīng)用

方式2與方式3都是11位異步通信方式，這兩種方式的區(qū)別僅在于波特率不同。方式2的波特率只有固定的兩種，而方式3的波特率則可由用戶自行設(shè)定。第59頁(yè)/共119頁(yè)

例9.3利用串行口方式2編制一發(fā)送程序，將片內(nèi)RAM中60H～6FH單元的數(shù)據(jù)串行發(fā)送出去，第9數(shù)據(jù)位TB8作偶校驗(yàn)位。根據(jù)要求，將串行口設(shè)置為方式2、單工發(fā)送，則SCON控制字為80H。波特率選為fosc/64。第60頁(yè)/共119頁(yè)

采用中斷方式發(fā)送的主程序和中斷程序如下：

ORG0000HAJMPMAIN；轉(zhuǎn)主程序

ORG0023H；串口中斷服務(wù)程序

INCR0；發(fā)送數(shù)據(jù)地址增1MOVA，@R0；取出待發(fā)數(shù)據(jù)

MOVC，PSW.0；將奇偶位送TB8MOVTB8,CMOVSBUF,A；發(fā)送數(shù)據(jù)

DJNZR7,SSJS；判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送完第61頁(yè)/共119頁(yè)CLRES；發(fā)送完關(guān)中斷SSJS：CLRTI；清中斷標(biāo)志

RETIMAIN:ORG0100H；主程序

MOVSP，#20H；置堆棧指針

MOVSCON,#80H；串口設(shè)置為方式2MOVPCON,#00H；波特率選為fosc/64MOVR0，#60H；數(shù)據(jù)塊首址送R0MOVR7，#10H；數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度送R7SETBEA；開(kāi)總中斷

SETBES；開(kāi)串行口中斷第62頁(yè)/共119頁(yè)MOVA，@R0；取出待發(fā)數(shù)據(jù)

MOVC，PSW.0；將奇偶位送TB8MOVTB8,CMOVSBUF，A；發(fā)送數(shù)據(jù)

SJMP$；等待中斷

END第63頁(yè)/共119頁(yè)

例9.4試編制串行口在方式3下接收數(shù)據(jù)塊的程序。設(shè)單片機(jī)晶振為11.0592MHz，波特率為2400b/s，接收的數(shù)據(jù)存在片內(nèi)RAM的40H起始單元的一段區(qū)間內(nèi)，數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度由發(fā)送方先發(fā)送過(guò)來(lái)(不超過(guò)允許值),每接收一個(gè)數(shù)據(jù)都核對(duì)其奇偶校驗(yàn)位，正確則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，否則給出出錯(cuò)標(biāo)志。解：根據(jù)要求，設(shè)置T1工作于方式2，當(dāng)SMOD=0時(shí)，T1計(jì)數(shù)初值為F4H。第64頁(yè)/共119頁(yè)

查詢法源程序如下：START:MOVTMOD,#20H;T1定時(shí)方式2MOVTL1,#0F4H;置T1計(jì)數(shù)初值

MOVTH1,#0F4HSETBTR1;啟動(dòng)T1MOVSCON,#0D0H;串口方式3，允許接收

MOVPCON,#00H;設(shè)SMOD=0MOVR0,#40H;接收數(shù)據(jù)區(qū)首址送R0JNBRI，$;等待接收數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度

CLRRI;接收后清RI第65頁(yè)/共119頁(yè)MOVA，SBUF；數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度存R7中

MOVR7，AMAR0:JNBRI，$；等待接收數(shù)據(jù)

CLRRI；清RIMOVA，SBUF；將接收字符讀入AJBPSW.0，MAR1；進(jìn)行奇偶位校驗(yàn)

JBRB8，MAR3SJMPMAR2MAR1:JNBRB8，MAR3MAR2:MOV@R0，A；校驗(yàn)正確保存數(shù)據(jù)第66頁(yè)/共119頁(yè)INCR0；存儲(chǔ)單元地址增1CLRPSW.5；設(shè)置正確的標(biāo)志

DJNZR7，MAR0；未接收完，繼續(xù)

SJMP$；接收完停機(jī)

MAR3:SETBPSW.5；置校驗(yàn)出錯(cuò)標(biāo)志

SJMP$；停機(jī)

END第67頁(yè)/共119頁(yè)9.4多機(jī)通信

雙機(jī)通信時(shí)，兩臺(tái)單片機(jī)地位是平等的，此時(shí)，兩臺(tái)單片機(jī)的串行口均可工作于方式1。多機(jī)通信是指一臺(tái)主機(jī)和多臺(tái)從機(jī)之間的通信。而在多機(jī)通信中，有主機(jī)和從機(jī)之分，多機(jī)通信時(shí)，主機(jī)發(fā)送的信息可以傳送到各個(gè)從機(jī)，而各從機(jī)發(fā)送的信息只能被主機(jī)接收，其中的主要問(wèn)題是怎樣識(shí)別地址和怎樣維持主機(jī)與指定從機(jī)之間的通信。第68頁(yè)/共119頁(yè)1.多機(jī)通信連接電路

在串行方式2或方式3條件下，可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)主機(jī)和多臺(tái)從機(jī)之間的通信，其連接電路如圖9.13所示。圖9.13多機(jī)通信連接圖TXDRXDTXDRXDTXDRXD89C205189C205189C2051從機(jī)1從機(jī)2從機(jī)nTXDRXD89C51主機(jī)…第69頁(yè)/共119頁(yè)2.多機(jī)通信原理

多機(jī)通信時(shí)，主機(jī)向從機(jī)發(fā)送的信息分為地址幀和數(shù)據(jù)幀兩類，以第9位可編程TB8作區(qū)分標(biāo)志，TB8=0，表示數(shù)據(jù)；TB8=1，表示地址。多機(jī)通信充分利用了89C51串行控制寄存器SCON中的多機(jī)通信控制位SM2的特性。當(dāng)SM2=1時(shí)，CPU接收的前8位數(shù)據(jù)是否送入SBUF取決于接收的第9位RB8的狀態(tài)：若RB8=1，將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入SBUF,并置位RI產(chǎn)生中斷請(qǐng)求；若第70頁(yè)/共119頁(yè)RB8=0，則接收到的前8位數(shù)據(jù)丟棄。即當(dāng)從機(jī)SM2=1時(shí)，從機(jī)只能接收主機(jī)發(fā)送的地址幀(RB8=1)，對(duì)數(shù)據(jù)幀(RB8=0)不予理睬。當(dāng)從機(jī)SM2=0時(shí)，從機(jī)可接收主機(jī)發(fā)送的所有信息。

通信開(kāi)始時(shí)，主機(jī)首先發(fā)送地址幀。由于各從機(jī)的SM2=1和RB8=1，所以各從機(jī)均分別發(fā)出串行接收中斷請(qǐng)求，通過(guò)串行中斷服務(wù)程序來(lái)判斷主機(jī)發(fā)送的地址與本從機(jī)地址是否相符。如果相符，則把自身的SM2清0，以準(zhǔn)備接收隨后傳第71頁(yè)/共119頁(yè)

送來(lái)的數(shù)據(jù)幀。其余從機(jī)由于地址不符，則仍保持SM2=1狀態(tài)，因而不能接收主機(jī)傳送來(lái)的數(shù)據(jù)幀。這就是多機(jī)通信中主、從機(jī)一對(duì)一的通信情況。這種通信只能在主、從機(jī)之間進(jìn)行，如果想在兩個(gè)從機(jī)之間進(jìn)行通信，則要通過(guò)主機(jī)作中介才能實(shí)現(xiàn)。第72頁(yè)/共119頁(yè)3.多機(jī)通信過(guò)程主、從機(jī)工作于方式2或方式3，主機(jī)置SM2=0，REN=1;從機(jī)置SM2=1，REN=1。(2)主機(jī)置位TB8=1，向從機(jī)發(fā)送尋址地址幀，各從機(jī)因滿足接收條件(SM2=1,RB8=1)，從而接收到主機(jī)發(fā)來(lái)的地址，并與本機(jī)地址進(jìn)行比較。(3)地址一致的從機(jī)（被尋址機(jī)）將SM2清0，并向主機(jī)返回地址，供主機(jī)核對(duì)。地址不一致的從機(jī)（未被尋址機(jī)）保持SM2=1。第73頁(yè)/共119頁(yè)(4)主機(jī)核對(duì)返回的地址，若與此前發(fā)出的地址一致則準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)；若不一致則返回(2)重新發(fā)送地址幀。(5)主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)主機(jī)的TB8=0，只有被選中的那臺(tái)從機(jī)能接收到該數(shù)據(jù)。其他從機(jī)則舍棄該數(shù)據(jù)。(6)本次通信結(jié)束后，從機(jī)重新置SM2=1，等待下次通信。第74頁(yè)/共119頁(yè)

例9.5按照?qǐng)D9.13，編寫(xiě)主機(jī)向從機(jī)1發(fā)送數(shù)據(jù)的程序，波特率為1200bps，從機(jī)1的地址為01H，晶振fosc為11.0592MHz。

分析：按照波特率的要求，主、從機(jī)串行口均應(yīng)工作于方式3，定時(shí)器T1工作于方式2，定時(shí)初值為E8H。初始化時(shí)，主機(jī)置SM2=0，TB8=1，REN=1。從機(jī)置SM2=1，REN=1。主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)位于30H單元，從機(jī)接收后存于30H區(qū)域內(nèi)。主機(jī)程序框圖及源程序如下：第75頁(yè)/共119頁(yè)開(kāi)始設(shè)置啟動(dòng)T1串口方式3，SM2=0REN=1，TB8=1R0置30H(首址)R1置01H(從機(jī)地址)調(diào)發(fā)送子程序停機(jī)其他功能主程序框圖TRAN發(fā)送地址接收從機(jī)地址發(fā)送返回發(fā)送子程序框圖地址相同？NY圖9.14例9.5程序框圖第76頁(yè)/共119頁(yè)

；主程序

ORG0000HLJMPSTARTORG0020HSTART:MOVTMOD，#20H；T1定時(shí)方式2MOVTH1，#0E8H；波特率為1200bpsMOVTL1，#0E8HSETBTR1；啟動(dòng)T1MOVSCON，#0D8H；SM2=0,REN=1,TB8=1MOVPCON，#00H；波特率不加倍第77頁(yè)/共119頁(yè)MOVR0，#30H；發(fā)送數(shù)據(jù)單元地址送R0MOVR1，#01H；從機(jī)地址送R1ACALLTRAN；調(diào)發(fā)送數(shù)據(jù)子程序

……；其他功能程序段

SJMP$；停機(jī)；發(fā)送數(shù)據(jù)子程序

TRAN：MOVA，R1；從機(jī)地址送ASETBTB8；TB8置1，發(fā)送地址幀

MOVSBUF，A；啟動(dòng)發(fā)送

JNBTI，$；等待發(fā)送完

CLRTI；軟件清TI第78頁(yè)/共119頁(yè)JNBRI，$；等待接收從機(jī)發(fā)回確認(rèn)地址

CLRRI；軟件清RIMOVA，SBUF；讀取地址

XRLA，R1；核對(duì)地址是否相同

JZTRA1；相同，轉(zhuǎn)

SJMPTRAN；地址不同，轉(zhuǎn)重發(fā)地址TRA1：CLRTB8；TB8清0，發(fā)送數(shù)據(jù)幀

MOVA，@R0；讀取待發(fā)送數(shù)據(jù)

MOVSBUF，A；啟動(dòng)發(fā)送

JNBTI，$；等待數(shù)據(jù)發(fā)送完

CLRTI；軟件清發(fā)送中斷標(biāo)志

RET；返回第79頁(yè)/共119頁(yè)從機(jī)源程序如下：

；主程序

ORG0000HLJMPSTARTORG0023H；串口中斷入口地址

LJMPSEVT0ORG0030HSTART:MOVTMOD，#20H；T1定時(shí)方式2MOVTH1，#0E8H；波特率為1200bpsMOVTL1，#0E8HSETBTR1；啟動(dòng)T1第80頁(yè)/共119頁(yè)MOVSCON，#0F8H；SM2=1,REN=1,TB8=1MOVPCON，#00H；波特率不加倍

MOVR0，#30H；R0指向數(shù)據(jù)存放單元

SETBEA；開(kāi)串口中斷

SETBES……SJMP$；停機(jī)；串口中斷服務(wù)程序SEVT0:JBRI,SEVT1；是接收中斷轉(zhuǎn)SEVT1CLRTI；是發(fā)送中斷，清TIRETI；返回第81頁(yè)/共119頁(yè)SEVT1:CLRRI；清RIMOVA，SBUF；讀取數(shù)據(jù)

JBRB8，SEVT2；是地址幀，轉(zhuǎn)SEVT2MOV@R0，A；數(shù)據(jù)存于R0所指單元

SETBSM2；一次通信完成，重置SM2RETI；返回SEVT2:XRLA，#01H；核對(duì)是否本機(jī)地址

JZSEVT3；是本機(jī)地址，轉(zhuǎn)

SETBSM2；不是本機(jī)地址，SM2置1RETI第82頁(yè)/共119頁(yè)SEVT3:CLRSM2；是本機(jī)地址，SM2清0MOVA，#01H；向主機(jī)發(fā)確認(rèn)地址

MOVSBUF，ARETI第83頁(yè)/共119頁(yè)

在實(shí)際應(yīng)用中，上面介紹的這種多機(jī)通信因受單片機(jī)功能和通信距離短等的限制，很少被采用。在一些較大的測(cè)控系統(tǒng)中，常將單片機(jī)作為從機(jī)(下位機(jī))直接用于被控對(duì)象的數(shù)據(jù)采集與控制，而把PC機(jī)作為主機(jī)(上位機(jī))用于數(shù)據(jù)處理和對(duì)從機(jī)的管理，它們之間的信息交換主要采用串行通信總線結(jié)構(gòu)。第84頁(yè)/共119頁(yè)9.5PC機(jī)與單片機(jī)間的串行通信

近年來(lái)，在智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集、嵌入式自動(dòng)控制等場(chǎng)合，越來(lái)越普遍應(yīng)用單片機(jī)作核心控制部件。但當(dāng)需要處理較復(fù)雜數(shù)據(jù)或要對(duì)多個(gè)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理以及需要進(jìn)行集散控制時(shí)，單片機(jī)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算能力都顯得不足，這時(shí)往往需要借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。將單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)串行口傳送給PC機(jī)，由PC機(jī)高級(jí)語(yǔ)言或數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，或者實(shí)現(xiàn)第85頁(yè)/共119頁(yè)P(yáng)C機(jī)對(duì)遠(yuǎn)端單片機(jī)進(jìn)行控制。因此，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的遠(yuǎn)程通信更具有實(shí)際意義。單片機(jī)中的數(shù)據(jù)信號(hào)電平都是TTL電平，這種電平采用正邏輯標(biāo)準(zhǔn)，即約定≥2.4V表示邏輯1，而≤0.5V表示邏輯0，這種信號(hào)只適用于通信距離很短的場(chǎng)合，若用于遠(yuǎn)距離傳輸必然會(huì)使信號(hào)衰減和畸變。因此，在實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)之間通信或單片機(jī)與單片機(jī)之間遠(yuǎn)距離通信時(shí)，通常采用標(biāo)準(zhǔn)串行總線通信接口，比如RS-232C、第86頁(yè)/共119頁(yè)RS-422、RS-423、RS-485等。其中RS-232C原本是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(ElectronicIndustryAssociation，簡(jiǎn)稱EIA)的推薦標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已在全世界范圍內(nèi)廣泛采用，RS-232C是在異步串行通信中應(yīng)用最廣的總線標(biāo)準(zhǔn)，它適用于短距離或帶調(diào)制解調(diào)器的通信場(chǎng)合。第87頁(yè)/共119頁(yè)9.4.1RS-232C總線標(biāo)準(zhǔn)RS-232C實(shí)際上是串行通信的總線標(biāo)準(zhǔn)。該總線標(biāo)準(zhǔn)定義了25條信號(hào)線，使用25個(gè)引腳的連接器。各信號(hào)引腳的定義見(jiàn)表9.3。第88頁(yè)/共119頁(yè)表9.3RS-23C引腳信號(hào)定義引腳定義(助記符)引腳定義(助記符)1保護(hù)地(PG)14輔助通道發(fā)送數(shù)據(jù)(STXD)2發(fā)送數(shù)據(jù)(TXD)15發(fā)送時(shí)鐘(TXC)3接收數(shù)據(jù)(RXD)16輔助通道接收數(shù)據(jù)(SRXD)4請(qǐng)求發(fā)送(RTS)17接收時(shí)鐘(RXC)5清除發(fā)送(CTS)18未定義6數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好(DSR)19輔助通道請(qǐng)求發(fā)送(SRTS)7信號(hào)地(GND)20數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒(DTR)8接收線路信號(hào)檢測(cè)(DCD)21信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)9未定義22音響指標(biāo)(RI)10未定義23數(shù)據(jù)信號(hào)速率選擇11未定義24發(fā)送時(shí)鐘12輔助通道接收線路信號(hào)檢測(cè)(SDCD)25未定義13輔助通道允許發(fā)送(SCTS)第89頁(yè)/共119頁(yè)

除信號(hào)定義外，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的其它規(guī)定還有：

(1)RS-232C是一種電壓型總線標(biāo)準(zhǔn)，它采用負(fù)邏輯標(biāo)準(zhǔn)：+3V～+25V表示邏輯0(space)；-3V～-25V表示邏輯1(mark)。噪聲容限為2V。

(2)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳送速率有：50，75，110，150，300，600，1200，2400，4800，9600，19200bit/s。

(3)采用標(biāo)準(zhǔn)的25芯插頭座(DB-25)進(jìn)行連接，因此該插頭座也稱之為RS-232C連接器。第90頁(yè)/共119頁(yè)

表9.3RS-232C標(biāo)準(zhǔn)中許多信號(hào)是為通信業(yè)務(wù)或信息控制而定義的，在計(jì)算機(jī)串行通信中主要使用了如下信號(hào)：

(1)數(shù)據(jù)傳送信號(hào):發(fā)送數(shù)據(jù)(TXD)；接收數(shù)據(jù)(RXD)。

(2)調(diào)制解調(diào)器控制信號(hào)：請(qǐng)求發(fā)送(RTS)；清除發(fā)送(CTS)；數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備就緒(DSR)；數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒(DTR)。

(3)定位信號(hào)：接收時(shí)鐘(RXC)；發(fā)送時(shí)鐘(TXC)。

(4)信號(hào)地GND。第91頁(yè)/共119頁(yè)圖9.15微機(jī)9針D形串口連接器第92頁(yè)/共119頁(yè)9.4.2RS-232C接口電路

由于RS-232C信號(hào)電平(EIA)與AT89C51單片機(jī)信號(hào)電平(TTL)不一致，因此，必須進(jìn)行信號(hào)電平轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)這種電平轉(zhuǎn)換的電路稱為RS-232C接口電路。一般有兩種形式：一種是采用運(yùn)算放大器、晶體管、光電隔離器等器件組成的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)；另一種是采用專門(mén)集成芯片(如MC1488、MC1489、MAX232等)來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面介紹由專門(mén)集成芯片MAX232構(gòu)成的接口電路。第93頁(yè)/共119頁(yè)1.MAX232接口電路MAX232芯片是MAXIM公司生產(chǎn)的具有兩路接收器和驅(qū)動(dòng)器的IC芯片，其內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以將輸入+5V的電壓變換成RS-232C輸出電平所需的±12V電壓。所以采用這種芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)接口電路特別方便，只需單一的+5V電源即可。第94頁(yè)/共119頁(yè)MAX232芯片的引腳結(jié)構(gòu)如圖9.16所示。其中管腳1～6(C1+、V+、C1-、C2+、C2-、V-)用于電源電壓轉(zhuǎn)換，只要在外部接入相應(yīng)的電解電容即可；管腳7～10和管腳11～14構(gòu)成兩組TTL信號(hào)電平與RS-232信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換電路，對(duì)應(yīng)管腳可直接與單片機(jī)串行口的TTL電平引腳和PC機(jī)的RS-232電平引腳相連。具體連線如圖9.17所示。第95頁(yè)/共119頁(yè)圖9.16MAX232引腳圖R2outT1inT2inR1outR1inT1outGND12346587151614131011129C1+V+C1-C2+C2-V-T2outR2inVCC第96頁(yè)/共119頁(yè)2.PC機(jī)與89C51單片機(jī)串行通信電路

用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與AT89C51單片機(jī)串行通信的典型電路如圖9.16所示。圖中外接電解電容C1、C2、C3、C4用于電源電壓變換，可提高抗干擾能力，它們可取相同容量的電容，一般取1.0μF/16V。電容C5的作用是對(duì)+5V電源的噪聲干擾進(jìn)行濾波，一般取0.1μF。選用兩組中的任意一組電平轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)串行通信，如圖第97頁(yè)/共119頁(yè)

中選Tlin、Rlout分別與AT89C51的TXD、RXD相連，Tlout、Rlin分別與PC機(jī)中R232接口的RXD、TXD相連。這種發(fā)送與接收的對(duì)應(yīng)關(guān)系不能接錯(cuò)，否則將不能正常工作。第98頁(yè)/共119頁(yè)C1+C1-C2+C2-AT89C51GNDGNDIBM-PCTXDTXDRXDRXDT1outT1inR1inR1outGNDV+V-VCCMAX232C4C1C2C3C5+5V++++圖9.17用MAX232實(shí)現(xiàn)串行通信接口電路圖第99頁(yè)/共119頁(yè)3.PC機(jī)與多個(gè)單片機(jī)間的串行通信

一臺(tái)PC機(jī)與多個(gè)單片機(jī)間的串行通信電路如圖9.18所示。這種通信系統(tǒng)一般為主從結(jié)構(gòu)，PC機(jī)為主機(jī)，單片機(jī)為從機(jī)。主從機(jī)間的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換由MAX232芯片實(shí)現(xiàn)。這種小型分布式控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮了單片機(jī)體積小、功能強(qiáng)、抗干擾性好、面向被控對(duì)象等優(yōu)點(diǎn)，將單片機(jī)采集到的數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)。同時(shí)也利用了PC機(jī)數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可將多第100頁(yè)/共119頁(yè)

個(gè)控制對(duì)象的信息加以綜合分析、處理，然后向各單片機(jī)發(fā)出控制信息，以實(shí)現(xiàn)集中管理和最優(yōu)控制，并還能將各種數(shù)據(jù)信息顯示和打印出來(lái)。第101頁(yè)/共119頁(yè)圖9.18PC機(jī)與多個(gè)單片機(jī)間的串行通信電路T1outR1inT1outR1inT1outR1inT1outR1inT1inR1outT1inR1outT1inR1outT1inR1outMAX232MAX232MAX232MAX232TXDRXDTXDRXDTXDRXDTXDRXDAT89C51(1#)

AT89C51(2#)

AT89C51(3#)

AT89C51(4#)

TXDRXDIBM-PC第102頁(yè)/共119頁(yè)4、RS-485總線接口

RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免會(huì)有不足之處：（1）接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片；（2）傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率最大20kbps；（3）接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾；（4）傳輸距離有限，實(shí)際最大傳輸距離30m左右。第103頁(yè)/共119頁(yè)RS-485/422接口采用不同的方式：每個(gè)信號(hào)都采用雙絞線傳送，兩條線間的電壓差用于表示數(shù)字信號(hào)。例如，把雙絞線中的一根標(biāo)為A（正），另一根標(biāo)為B（負(fù)），當(dāng)A為正電壓（通常為+5V），B為負(fù)電壓時(shí)(通常為0)，表示信號(hào)1；反之，A為負(fù)電壓，B為正電壓時(shí)表示信號(hào)0。RS-485/422允許通信距離可達(dá)到1.2km，實(shí)際上可達(dá)3km，采用合適的電壓可達(dá)到2.5Mbps的傳輸速率。第104頁(yè)/共119頁(yè)RS-422與RS-485采用相同的通信協(xié)議，但有所不同。RS-422通常作為RS-232通信的擴(kuò)展，它采用兩對(duì)雙絞線，數(shù)據(jù)可以同時(shí)雙向傳送（全雙工）。RS-485則采用一對(duì)雙絞線，輸入輸出不能同時(shí)進(jìn)行（半雙工）。第105頁(yè)/共119頁(yè)RS-485串行總線接口標(biāo)準(zhǔn)以差分平衡方式傳輸信號(hào)，具有很強(qiáng)的抗共模干擾的能力。邏輯“1”以兩線間的電壓差為+2V～+6V表示