單片機(jī) 第7章 串行口

第七章80C51的串行口7.2

80C51的串行口7.1

計(jì)算機(jī)串行通信基礎(chǔ)7.3

單片機(jī)串行口應(yīng)用舉例

7.1

計(jì)算機(jī)串行通信基礎(chǔ)

隨著多微機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，計(jì)算機(jī)的通信功能愈來(lái)愈顯得重要。計(jì)算機(jī)通信是指計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備或計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的信息交換。通信有并行通信和串行通信兩種方式。在多微機(jī)系統(tǒng)以及現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)中信息的交換多采用串行通信方式。計(jì)算機(jī)通信可以分為兩大類(lèi)：并行通信與串行通信。

1、并行通信：通常是將數(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)線(xiàn)同時(shí)進(jìn)行傳送。優(yōu)點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單、傳輸速度快；缺點(diǎn)：由于傳輸線(xiàn)較多，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本高且接收方的各位同時(shí)接收存在困難。

2、串行通信:是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線(xiàn)上逐個(gè)地傳送。優(yōu)點(diǎn)：傳輸線(xiàn)少，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本低，且可以利用電話(huà)網(wǎng)等現(xiàn)成的設(shè)備；缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)的傳送控制比并行通信復(fù)雜，傳輸速度慢。

7.1.1

串行通信的基本概念

一、異步通信與同步通信

1、異步通信

異步通信是指通信的發(fā)送與接收設(shè)備使用各自的時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過(guò)程。為使雙方的收發(fā)協(xié)調(diào)，要求發(fā)送和接收設(shè)備的時(shí)鐘盡可能一致。

異步通信是以字符（構(gòu)成的幀）為單位進(jìn)行傳輸，字符與字符之間的間隙（時(shí)間間隔）是任意的，但每個(gè)字符中的各位是以固定的時(shí)間傳送的，即字符之間是異步的（字符之間不一定有“位間隔”的整數(shù)倍的關(guān)系），但同一字符內(nèi)的各位是同步的（各位之間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍）。異步通信的數(shù)據(jù)格式：異步通信的特點(diǎn)：不要求收發(fā)雙方時(shí)鐘的嚴(yán)格一致，實(shí)現(xiàn)容易，設(shè)備開(kāi)銷(xiāo)較小，但每個(gè)字符要附加2～3位用于起止位，各幀之間還有間隔，因此傳輸效率不高。

2、同步通信同步通信時(shí)要建立發(fā)送方時(shí)鐘對(duì)接收方時(shí)鐘的直接控制，使雙方達(dá)到完全同步。傳輸數(shù)據(jù)的位之間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍，同時(shí)傳送的字符間不留間隙，即保持位同步關(guān)系，也保持字符同步關(guān)系。發(fā)送方對(duì)接收方的同步可以通過(guò)兩種方法實(shí)現(xiàn)。

外同步自同步面向字符的同步格式：

此時(shí)，傳送的數(shù)據(jù)和控制信息都必須由規(guī)定的字符集（如ASCII碼）中的字符所組成。圖中幀頭為1個(gè)或2個(gè)同步字符SYN（ASCII碼為16H）。SOH為序始字符（ASCII碼為01H），表示標(biāo)題的開(kāi)始，標(biāo)題中包含源地址、目標(biāo)地址和路由指示等信息。STX為文始字符（ASCII碼為02H），表示傳送的數(shù)據(jù)塊開(kāi)始。數(shù)據(jù)塊是傳送的正文內(nèi)容，由多個(gè)字符組成。數(shù)據(jù)塊后面是組終字符ETB（ASCII碼為17H）或文終字符ETX（ASCII碼為03H）。然后是校驗(yàn)碼。典型的面向字符的同步規(guī)程如IBM的二進(jìn)制同步規(guī)程BSC。

面向位的同步格式：此時(shí)，將數(shù)據(jù)塊看作數(shù)據(jù)流，并用序列01111110作為開(kāi)始和結(jié)束標(biāo)志。為了避免在數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)序列01111110時(shí)引起的混亂，發(fā)送方總是在其發(fā)送的數(shù)據(jù)流中每出現(xiàn)5個(gè)連續(xù)的1就插入一個(gè)附加的0；接收方則每檢測(cè)到5個(gè)連續(xù)的1并且其后有一個(gè)0時(shí)，就刪除該0。

典型的面向位的同步協(xié)議如ISO的高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC和IBM的同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程SDLC。同步通信的特點(diǎn)是以特定的位組合“01111110”作為幀的開(kāi)始和結(jié)束標(biāo)志，所傳輸?shù)囊粠瑪?shù)據(jù)可以是任意位。所以傳輸?shù)男瘦^高，但實(shí)現(xiàn)的硬件設(shè)備比異步通信復(fù)雜。

二、串行通信的傳輸方向1、單工是指數(shù)據(jù)傳輸僅能沿一個(gè)方向，不能實(shí)現(xiàn)反向傳輸。2、半雙工是指數(shù)據(jù)傳輸可以沿兩個(gè)方向，但需要分時(shí)進(jìn)行。3、全雙工全雙工是指數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸。

單工半雙工全雙工

三、信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)

利用調(diào)制器（Modulator）把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，然后送到通信線(xiàn)路上去，再由解調(diào)器（Demodulator）把從通信線(xiàn)路上收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。由于通信是雙向的，調(diào)制器和解調(diào)器合并在一個(gè)裝置中，這就是調(diào)制解調(diào)器MODEM。

四、串行通信的錯(cuò)誤校驗(yàn)

1、奇偶校驗(yàn)

在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)位尾隨的1位為奇偶校驗(yàn)位（1或0）。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)；偶校驗(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)為偶數(shù)。接收字符時(shí)，對(duì)“1”的個(gè)數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)不一致，則說(shuō)明傳輸數(shù)據(jù)過(guò)程中出現(xiàn)了差錯(cuò)。

2、代碼和校驗(yàn)代碼和校驗(yàn)是發(fā)送方將所發(fā)數(shù)據(jù)塊求和（或各字節(jié)異或），產(chǎn)生一個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)字符（校驗(yàn)和）附加到數(shù)據(jù)塊末尾。接收方接收數(shù)據(jù)同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)塊（除校驗(yàn)字節(jié)外）求和（或各字節(jié)異或），將所得的結(jié)果與發(fā)送方的“校驗(yàn)和”進(jìn)行比較，相符則無(wú)差錯(cuò)，否則即認(rèn)為傳送過(guò)程中出現(xiàn)了差錯(cuò)。

3、循環(huán)冗余校驗(yàn)

這種校驗(yàn)是通過(guò)某種數(shù)學(xué)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)有效信息與校驗(yàn)位之間的循環(huán)校驗(yàn)，常用于對(duì)磁盤(pán)信息的傳輸、存儲(chǔ)區(qū)的完整性校驗(yàn)等。這種校驗(yàn)方法糾錯(cuò)能力強(qiáng)。

五、傳輸速率與傳輸距離

1、傳輸速率比特率是每秒鐘傳輸二進(jìn)制代碼的位數(shù)，單位是：位／秒（bps）。如每秒鐘傳送240個(gè)字符，而每個(gè)字符格式包含10位(1個(gè)起始位、1個(gè)停止位、8個(gè)數(shù)據(jù)位)，這時(shí)的比特率為：

10位×240個(gè)/秒=2400bps

波特率表示每秒鐘調(diào)制信號(hào)變化的次數(shù)，單位是：波特（Baud）。

波特率和比特率不總是相同的，對(duì)于將數(shù)字信號(hào)1或0直接用兩種不同電壓表示的所謂基帶傳輸，比特率和波特率是相同的。所以，我們也經(jīng)常用波特率表示數(shù)據(jù)的傳輸速率。

2、傳輸距離與傳輸速率的關(guān)系串行接口或終端直接傳送串行信息位流的最大距離與傳輸速率及傳輸線(xiàn)的電氣特性有關(guān)。當(dāng)傳輸線(xiàn)使用每0.3m（約1英尺）有50PF電容的非平衡屏蔽雙絞線(xiàn)時(shí)，傳輸距離隨傳輸速率的增加而減小。當(dāng)比特率超過(guò)1000bps時(shí)，最大傳輸距離迅速下降，如9600bps時(shí)最大距離下降到只有76m（約250英尺）。

7.1.2

串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)

一、RS-232C接口

RS-232C是EIA（美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)）1969年修訂的標(biāo)準(zhǔn)。RS-232C定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的物理接口標(biāo)準(zhǔn)。

1、機(jī)械特性

RS-232C接口規(guī)定使用25針連接器，連接器的尺寸及每個(gè)插針的排列位置都有明確的定義。（陽(yáng)頭）

2、功能特性

3、電氣特性

RS-232采用負(fù)邏輯電平：-3--15V為邏輯1，+3-+15V為邏輯0。由于與TTL和MOS電平不兼容，連接時(shí)必須外加電平轉(zhuǎn)換電路。發(fā)送和接受信號(hào)線(xiàn)建議采用多芯電纜，總負(fù)載電容不能超過(guò)2500μF。

4、過(guò)程特性過(guò)程特性規(guī)定了信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系，以便正確地接收和發(fā)送數(shù)據(jù)

。遠(yuǎn)程通信連接近程通信連接

5、RS-232C電平與TTL電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路

6、采用RS-232C接口存在的問(wèn)題

1、傳輸距離短，傳輸速率低

RS-232C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)受電容允許值的約束，使用時(shí)傳輸距離一般不要超過(guò)15米（線(xiàn)路條件好時(shí)也不超過(guò)幾十米）。最高傳送速率為20Kbps。

2、有電平偏移

RS-232C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)要求收發(fā)雙方共地。通信距離較大時(shí)，收發(fā)雙方的地電位差別較大，在信號(hào)地上將有比較大的地電流并產(chǎn)生壓降。

3、抗干擾能力差

RS-232C在電平轉(zhuǎn)換時(shí)采用單端輸入輸出，在傳輸過(guò)程中當(dāng)干擾和噪聲混在正常的信號(hào)中。為了提高信噪比，RS-232C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)不得不采用比較大的電壓擺幅。二、RS-422A接口

RS-422A輸出驅(qū)動(dòng)器為雙端平衡驅(qū)動(dòng)器。如果其中一條線(xiàn)為邏輯“1”狀態(tài)，另一條線(xiàn)就為邏輯“0”，比采用單端不平衡驅(qū)動(dòng)對(duì)電壓的放大倍數(shù)大一倍。差分電路能從地線(xiàn)干擾中拾取有效信號(hào)，差分接收器可以分辨200mV以上電位差。若傳輸過(guò)程中混入了干擾和噪聲，由于差分放大器的作用，可使干擾和噪聲相互抵消。因此可以避免或大大減弱地線(xiàn)干擾和電磁干擾的影響。RS-422A傳輸速率（90Kbps）時(shí)，傳輸距離可達(dá)1200米。

三、RS-485接口

RS-485是RS-422A的變型：RS-422A用于全雙工，而RS-485則用于半雙工。RS-485是一種多發(fā)送器標(biāo)準(zhǔn)，在通信線(xiàn)路上最多可以使用32對(duì)差分驅(qū)動(dòng)器/接收器。如果在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中連接的設(shè)備超過(guò)32個(gè)，還可以使用中繼器。

RS-485的信號(hào)傳輸采用兩線(xiàn)間的電壓來(lái)表示邏輯1和邏輯0。由于發(fā)送方需要兩根傳輸線(xiàn)，接收方也需要兩根傳輸線(xiàn)。傳輸線(xiàn)采用差動(dòng)信道，所以它的干擾抑制性極好，又因?yàn)樗淖杩沟停瑹o(wú)接地問(wèn)題，所以傳輸距離可達(dá)1200米，傳輸速率可達(dá)1Mbps。

RS-485是一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信接口，一般采用雙絞線(xiàn)的結(jié)構(gòu)。普通的PC機(jī)一般不帶RS485接口，因此要使用RS-232C/RS-485轉(zhuǎn)換器。對(duì)于單片機(jī)可以通過(guò)芯片MAX485來(lái)完成TTL/RS-485的電平轉(zhuǎn)換。在計(jì)算機(jī)和單片機(jī)組成的RS-485通信系統(tǒng)中，下位機(jī)由單片機(jī)系統(tǒng)組成，上位機(jī)為普通的PC機(jī)，負(fù)責(zé)監(jiān)視下位機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)其狀態(tài)信息進(jìn)行集中處理，以圖文方式顯示下位機(jī)的工作狀態(tài)以及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備的工作狀況。系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)（包括上位機(jī)）的識(shí)別是通過(guò)設(shè)置不同的站地址來(lái)實(shí)現(xiàn)的。7.2

AT89S51的串行口

7.2.1

89S51串行口的結(jié)構(gòu)

圖7-1AT89S51單片機(jī)串行口內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7-1。1、兩個(gè)物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF（屬于特殊功能寄存器），可同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。發(fā)送緩沖器只寫(xiě)不能讀。接收緩沖器只讀不能寫(xiě)。2、兩個(gè)緩沖器共用一個(gè)特殊功能寄存器字節(jié)地址（99H）。3、控制寄存器兩個(gè)：特殊功能寄存器SCON和PCON。31

SCON

是一個(gè)特殊功能寄存器，用以設(shè)定串行口的工作方式、接收/發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志：

7.2.280C51串行口的控制寄存器

SM0和SM1為工作方式選擇位，可選擇四種工作方式：

●

SM2：多機(jī)通信控制位，主要用于方式2和方式3。

1、當(dāng)串口以方式2或方式3接收時(shí)：（1）當(dāng)SM2

=

1，只有當(dāng)接收到的第9位數(shù)據(jù)（RB8）為“1”時(shí)，才使RI置“1”，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，并將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入SBUF。當(dāng)接收到的第9位數(shù)據(jù)（RB8）為“0”時(shí)，則將接收到的前8位數(shù)據(jù)丟棄。

（2）當(dāng)SM2

=

0時(shí)，則不論第9位數(shù)據(jù)是“1”還是“0”，都將前8位數(shù)據(jù)送入SBUF中，并使RI置“1”，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。

2、其它方式方式1時(shí)如果SM2

=

1，只有收到有效的停止位時(shí)才會(huì)激活RI。方式0時(shí)，SM2必須為0●REN:允許串行接收位。由軟件置REN=1，則啟動(dòng)串行口接收數(shù)據(jù)；若軟件置REN=0，則禁止接收?！?/p>

TB8：在方式2或方式3中，是發(fā)送數(shù)據(jù)的第九位，可以用軟件規(guī)定其作用?？梢杂米鲾?shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位，或在多機(jī)通信中，作為地址幀/數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。在方式0和方式1中，該位未用?！馬B8：在方式2或方式3中，是接收到數(shù)據(jù)的第九位，作為奇偶校驗(yàn)位或地址幀/數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。在方式1時(shí)，若SM2=0，則RB8是接收到的停止位?！?/p>

TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位。在方式0時(shí)，當(dāng)串行發(fā)送第8位數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)，或在其它方式，串行發(fā)送停止位的開(kāi)始時(shí)，由內(nèi)部硬件使TI置1，向CPU發(fā)中斷申請(qǐng)。在中斷服務(wù)程序中，必須用軟件將其清0，取消此中斷申請(qǐng)?！馬I：接收中斷標(biāo)志位。在方式0時(shí)，當(dāng)串行接收第8位數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)，或在其它方式，串行接收停止位的中間時(shí)，由內(nèi)部硬件使RI置1，向CPU發(fā)中斷申請(qǐng)。也必須在中斷服務(wù)程序中，用軟件將其清0，取消此中斷申請(qǐng)。SCON的設(shè)置方法：

例1:將串行口設(shè)置為工作方式1，發(fā)送解：MOVSCON，#01000000B

例2:將串行口設(shè)置為工作方式1，接收解：MOVSCON，#01010000B

例3:將串行口設(shè)置為工作方式3，接收解：MOVSCON，#11110000B7.1.2特殊功能寄存器PCON

字節(jié)地址為87H，不能位尋址。如圖，PCON中只有一位SMOD與串行口工作有關(guān)

：

SMOD（PCON.7）波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3時(shí)，波特率與SMOD有關(guān)，當(dāng)SMOD=1時(shí)，波特率提高一倍。復(fù)位時(shí)，SMOD=0。

7.2.380C51串行口的工作方式

一、方式0

方式0時(shí)，串行口為同步移位寄存器的輸入輸出方式。主要用于擴(kuò)展并行輸入或輸出口。數(shù)據(jù)由RXD（P3.0）引腳輸入或輸出，同步移位脈沖由TXD（P3.1）引腳輸出。發(fā)送和接收均為8位數(shù)據(jù)，低位在先，高位在后。波特率固定為fosc/12。

1、方式0輸出

2、方式0輸入

方式0接收和發(fā)送電路

3、方式0輸出的應(yīng)用例1：如圖7-2為串行口工作在方式0，通過(guò)74LS164的輸出來(lái)控制8個(gè)外接LED發(fā)光二極管亮滅的接口電路。當(dāng)串行口被設(shè)置在方式0輸出時(shí)，串行數(shù)據(jù)由RXD端（P3.0）送出，移位脈沖由TXD端（P3.1）送出。在移位脈沖的作用下，串行口發(fā)送緩沖器的數(shù)據(jù)逐位地從RXD端串行地移入74LS164中。編寫(xiě)程序控制8個(gè)發(fā)光二極管輪流點(diǎn)亮。40圖7-2

【例7-1】如圖7-2所示，編寫(xiě)程序控制8個(gè)發(fā)光二極管輪流點(diǎn)亮。

圖中74LS164的CLK端為同步脈沖輸入端，CLR為控制端，當(dāng)CLR=0時(shí)，允許串行數(shù)據(jù)從A和B端輸入但是8位并行輸出端關(guān)閉；當(dāng)CLR=1時(shí)，A和B輸入端關(guān)閉，但是允許74LS164中的8位數(shù)據(jù)并行輸出。當(dāng)8位串行數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，引起中斷，在中斷服務(wù)程序中，單片機(jī)通過(guò)串行口輸出下一個(gè)8位數(shù)據(jù)。采用中斷方式的參考程序如下。采用中斷方式的參考程序

#include<reg51.h>#include<stdio.h>sbitP1_0=0x90；

xdatacharnSendByte；

delay()；

main(){SCON=0x00；

EA=1；

ES=1； SBUF=nSendByte；

P1_0=0；

for(；；) {}}voidSerial_Port()interrupt4using0{if(TI==1){P1_0=1；

delay()；

P1_0=0；

nSendByte<<=1；

if(nSendByte==0)nSendByte=1；

SBUF=nSendByte；}TI=0；

RI=0；}delay(){intnCounter；

for(nCounter=0；

nCounter<128；

nCounter++)；}程序說(shuō)明：（1）定義了全局變量nSendByte，以便在中斷服務(wù)程序中能訪(fǎng)問(wèn)該變量。nSendByte用于存放從串口發(fā)出的字符，在程序中使用操作符對(duì)nSendByte變量進(jìn)行移位，使得從串口發(fā)出的數(shù)據(jù)為0x01,0x02,0x04，0x08，0x10，0x20，0x40，0x80，從而逐個(gè)點(diǎn)亮不同的發(fā)光二極管。（2）if語(yǔ)句的作用是當(dāng)nSendByte左移一位由0x80變?yōu)?x00后，需對(duì)變量nIndex重新賦值為1。（3）主程序中的SBUF=nSendByte語(yǔ)句必不可少，如沒(méi)有該語(yǔ)句，主程序并不從串行口發(fā)送數(shù)據(jù)，也就不會(huì)有發(fā)送完成中斷。（4）循環(huán)語(yǔ)句for(；；)的循環(huán)條件為空，表示for循環(huán)為一個(gè)無(wú)限循環(huán)，與while(1)實(shí)現(xiàn)同樣的功能。二、方式1方式1為雙機(jī)串行通信方式，如圖7-3所示。當(dāng)SM0、SM1=01時(shí)，串行口設(shè)為方式1的雙機(jī)串行通信。TXD腳和RXD腳分別用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

圖7-3

方式1雙機(jī)串行通信的連接電路方式1一幀數(shù)據(jù)為10位，1個(gè)起始位（0），8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位（1），先發(fā)送或接收最低位。幀格式如圖7-4。

圖7-4

方式1的幀格式方式1為波特率可變的8位異步通信接口。波特率由下式確定：

方式1波特率

=

定時(shí)器T1的溢出率SMOD為PCON寄存器的最高位的值（0或1）。451．方式1發(fā)送方式1輸出時(shí)，數(shù)據(jù)位由TXD端輸出，發(fā)送一幀信息為10位：1位起始位0，8位數(shù)據(jù)位（先低位）和1位停止位1。當(dāng)CPU執(zhí)行一條數(shù)據(jù)寫(xiě)SBUF的指令，就啟動(dòng)發(fā)送。發(fā)送時(shí)序見(jiàn)圖7-5。圖7-5中TX時(shí)鐘的頻率就是發(fā)送的波特率。發(fā)送開(kāi)始時(shí)，內(nèi)部發(fā)送控制信號(hào)變?yōu)橛行В瑢⑵鹗嘉幌騎XD腳（P3.0）輸出，此后每經(jīng)過(guò)一個(gè)TX時(shí)鐘周期，產(chǎn)生一個(gè)移位脈沖，并由TXD引腳輸出一個(gè)數(shù)據(jù)位。8位數(shù)據(jù)位全部發(fā)送完畢后，中斷標(biāo)志位TI置“1。46

圖7-5

方式1發(fā)送時(shí)序47圖7-6

方式1接收時(shí)序2．方式1接收方式1接收時(shí)（REN

=

1），數(shù)據(jù)從RXD（P3.1）引腳輸入。當(dāng)檢測(cè)到起始位的負(fù)跳變，則開(kāi)始接收。接收時(shí)序見(jiàn)圖7-6。接收時(shí)，定時(shí)控制信號(hào)有兩種，一種是接收移位時(shí)鐘（RX時(shí)鐘），它的頻率和傳送的波特率相同。另一種是位檢測(cè)器采樣脈沖，頻率是RX時(shí)鐘的16倍。以波特率的16倍速率采樣RXD腳狀態(tài)。當(dāng)采樣到RXD端從1到0的負(fù)跳變時(shí)就啟動(dòng)檢測(cè)器，接收的值是3次連續(xù)采樣（第7、8、9個(gè)脈沖時(shí)采樣）取兩次相同的值，以確認(rèn)起始位（負(fù)跳變）的開(kāi)始，較好地消除干擾引起的影響。48

圖7-6

方式1接收時(shí)序49

當(dāng)起始位有效時(shí)，開(kāi)始接收一幀信息。每一位數(shù)據(jù)都進(jìn)行3次連續(xù)采樣（第7、8、9個(gè)脈沖采樣），接收的值是3次采樣中至少兩次相同的值。當(dāng)一幀數(shù)據(jù)接收完畢后，同時(shí)當(dāng)起始位有效時(shí)，開(kāi)始接收一幀信息。每一位數(shù)據(jù)都進(jìn)行3次連續(xù)采樣（第7、8、9個(gè)脈沖采樣），接收的值是3次采樣中至少兩次相同的值。當(dāng)一幀數(shù)據(jù)接收完畢后，同時(shí)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件，接收才有效。（1）RI=0，即上一幀數(shù)據(jù)接收完成時(shí)，RI

=

1發(fā)出的中斷請(qǐng)求已被響應(yīng)，SBUF中的數(shù)據(jù)已被取走，說(shuō)明“接收SBUF”已空。（2）SM2=0或收到的停止位

=

1（方式1時(shí)，停止位已進(jìn)入RB8），則將接收到的數(shù)據(jù)裝入SBUF和RB8（裝入的是停止位），且中斷標(biāo)志RI置“1”。若不同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)條件，收的數(shù)據(jù)不能裝入SBUF，該幀數(shù)據(jù)將丟棄。50

三、方式2和方式3

方式2或方式3時(shí)為11位數(shù)據(jù)的異步通信口。TXD為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，RXD為數(shù)據(jù)接收引腳。

方式2和方式3時(shí)起始位1位，數(shù)據(jù)9位（含1位附加的第9位，發(fā)送時(shí)為SCON中的TB8，接收時(shí)為RB8），停止位1位，一幀數(shù)據(jù)為11位。方式2的波特率固定為晶振頻率的1/64或1/32，方式3的波特率由定時(shí)器T1的溢出率決定。

1、方式2和方式3輸出

發(fā)送開(kāi)始時(shí)，先把起始位0輸出到TXD引腳，然后發(fā)送移位寄存器的輸出位（D0）到TXD引腳。每一個(gè)移位脈沖都使輸出移位寄存器的各位右移一位，并由TXD引腳輸出。第一次移位時(shí)，停止位“1”移入輸出移位寄存器的第9位上，以后每次移位，左邊都移入0。當(dāng)停止位移至輸出位時(shí)，左邊其余位全為0，檢測(cè)電路檢測(cè)到這一條件時(shí)，使控制電路進(jìn)行最后一次移位，并置TI=1，向CPU請(qǐng)求中斷。

2、方式2和方式3輸入

接收時(shí)，數(shù)據(jù)從右邊移入輸入移位寄存器，在起始位0移到最左邊時(shí)，控制電路進(jìn)行最后一次移位。當(dāng)RI=0，且SM2=0（或接收到的第9位數(shù)據(jù)為1）時(shí)，接收到的數(shù)據(jù)裝入接收緩沖器SBUF和RB8（接收數(shù)據(jù)的第9位），置RI=1，向CPU請(qǐng)求中斷。如果條件不滿(mǎn)足，則數(shù)據(jù)丟失，且不置位RI，繼續(xù)搜索RXD引腳的負(fù)跳變。四、波特率的計(jì)算

在串行通信中，收發(fā)雙方對(duì)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的速率要有約定。通過(guò)軟件可對(duì)單片機(jī)串行口編程為四種工作方式，其中方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特率是可變的，由定時(shí)器T1的溢出率來(lái)決定。串行口的四種工作方式對(duì)應(yīng)三種波特率。由于輸入的移位時(shí)鐘的來(lái)源不同，所以，各種方式的波特率計(jì)算公式也不相同。方式0的波特率=fosc/12

方式2的波特率=（2SMOD/64）·fosc

方式1的波特率=（2SMOD/32）·（T1溢出率）方式3的波特率=（2SMOD/32）·（T1溢出率）

方式1的波特率可變,由下式?jīng)Q定

方式3的波特率可變,T1采用方式2時(shí)由下式?jīng)Q定當(dāng)T1作為波特率發(fā)生器時(shí)，最典型的用法是使T1工作在自動(dòng)再裝入的8位定時(shí)器方式（即方式2，且TCON的TR1=1，以啟動(dòng)定時(shí)器）。這時(shí)溢出率取決于TH1中的計(jì)數(shù)值。

T1溢出率=fosc/{12×[256－（TH1）]}

在單片機(jī)的應(yīng)用中，常用的晶振頻率為：12MHz和11.0592MHz。所以，選用的波特率也相對(duì)固定。常用的串行口波特率以及各參數(shù)的關(guān)系如表所示。

串行口工作之前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行初始化，主要是設(shè)置產(chǎn)生波特率的定時(shí)器1、串行口控制和中斷控制。具體步驟如下：確定T1的工作方式（編程TMOD寄存器）；計(jì)算T1的初值，裝載TH1、TL1；啟動(dòng)T1（編程TCON中的TR1位）；確定串行口控制（編程SCON寄存器）；串行口在中斷方式工作時(shí)，要進(jìn)行中斷設(shè)置（編程IE、IP寄存器）。

7.3

串行口的應(yīng)用

一、單片機(jī)與單片機(jī)通信例7-4：如圖7-7所示，甲、乙雙機(jī)串行通信，雙機(jī)的RXD和TXD相互交叉相連，甲機(jī)的P1口接8個(gè)開(kāi)關(guān)，乙機(jī)的P1口接8個(gè)發(fā)光二極管。59

圖7-7

甲機(jī)設(shè)置為只發(fā)不收的單工方式。要求甲機(jī)讀入P1口的8個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)后，通過(guò)串行口發(fā)送到乙機(jī)，乙機(jī)將接收到的甲機(jī)的8個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)送入P1口。初始化步驟：1、確定T1的工作方式：TMOD=0x20；/*定時(shí)器T1方式2*/2、計(jì)算T1的初值，裝載TH1、TL1：0xfd；/*波特率9600*/3、啟動(dòng)T1（編程TCON中的TR1位）：TR1=1；4、確定串行口控制（編程SCON寄存器）：

SCON=0x40；/*方式1發(fā)送*/SCON=0x50；/*方式1接收*/

參考程序如下。/*甲機(jī)串行發(fā)送*/#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar #defineuintunsignedintvoidmain(){uchar

temp=0;TMOD=0x20；/*定時(shí)器T1方式2*/TH1=0xfd； /*波特率9600*/TL1=0xfd；SCON=0x40；/*方式1發(fā)送*/PCON=0x00；/*串行口方式0*/

61TR1=1； P1=0xff；while(1){temp=P1；

/*讀入P1口開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)*/SBUF=temp；

/*數(shù)據(jù)送串行口發(fā)送*/while(TI==0);/*TI=0未發(fā)送完，循環(huán)等待*/TI=0; /*已發(fā)送完，再把TI清0*/}}

#include<reg51.h> /*乙機(jī)串行接收*/ #defineucharunsignedchar #defineuintunsignedint voidmain() { uchartemp=0; TMOD=0x20； /*設(shè)置定時(shí)器T1為方式2*/ TH1=0xfd； /*波特率9600*/

TL1=0xfd；

SCON=0x50； /*設(shè)置串口為方式1接收，REN=1*/ PCON=0x00； /*SMOD=0*/ TR1=1； /*啟動(dòng)T1*/ while(1) {while(RI==0); /*若RI為0，未接收到數(shù)據(jù)*/ RI=0; /*接收到數(shù)據(jù)，則把RI清0*/ temp=SBUF； /*讀取數(shù)據(jù)存入temp中*/ P1=temp；} /*接收的數(shù)據(jù)送P1口控制8個(gè)LED的亮與滅*/ }

二、單片機(jī)與PC機(jī)的串行通信測(cè)控系統(tǒng)中，常使用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，但由于單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)處理能力都較低，所以一般情況下單片機(jī)通過(guò)串口與PC機(jī)串口相連，把采集到的數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)上，再在PC機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。由于單片機(jī)的輸入輸出是TTL電平，而PC機(jī)配置的都是RS-232標(biāo)準(zhǔn)串行接口，為9針“D”型連接器（插座），如圖7-8所示。“D”型9針插頭引腳定義圖7-8單片機(jī)與PC機(jī)的串行通信接口

由于兩者的電平不匹配，因此必須把單片機(jī)輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-232電平。單片機(jī)與PC機(jī)的接口方案如圖7-8。圖中所用的電平轉(zhuǎn)換芯片為MAX232，接口連接只用3條線(xiàn)，即RS-232插座中的2腳、3腳與5腳。（一）單片機(jī)向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)

例7-5：?jiǎn)纹瑱C(jī)向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的接口電路如圖。要求單片機(jī)通過(guò)串行口的TXD腳向計(jì)算機(jī)串行發(fā)送8個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。實(shí)際上單片機(jī)向計(jì)算機(jī)與單片機(jī)向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的方法是完全一樣的。單片機(jī)向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的參考程序如下。#include<reg51.h>codeTab[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f} /*欲發(fā)送的流水燈控制碼數(shù)組，定義為全局變量*/ voidsend(unsignedchardat){ SBUF=dat; /*待發(fā)送數(shù)據(jù)寫(xiě)入發(fā)送緩沖寄存器*/

while(TI==0); /*串口未發(fā)送完，等待*/ ; /*空操作*/ TI=0; /*一個(gè)字節(jié)發(fā)送完畢，軟件將TI標(biāo)志