微型計算機原理及應用課件-第6章-6

6.6MCS-51單片機內(nèi)部串行口及其應用6.6.1.8051串行口結構1.串行數(shù)據(jù)發(fā)送電路由“SBUF（發(fā)送）”、“零檢測器”和“發(fā)送控制器“等電路組成，用于串行口的發(fā)送；2.串行數(shù)據(jù)接收電路由“SBUF（接收）”、“接收移位寄存器”和“接收控制器”等組成，用于串行口的接收。

SBUF（發(fā)送）和SBUF（接收）,

8位緩沖寄存器,共用一個端口地址99H3.數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUFMOVSBUF,A（發(fā)送）產(chǎn)生寫SBUF脈沖,SBUF（發(fā)送）存放將要發(fā)送的字符數(shù)據(jù)

MOVA,SBUF（接收）產(chǎn)生讀SBUF脈沖,SBUF（接收）存放串行口接收到的字符數(shù)據(jù)4.串行通信時鐘

發(fā)送和接收都是在發(fā)送時鐘和接收時鐘控制下進行的，發(fā)送時鐘和接收時鐘都必須同字符位數(shù)的波特率保持一致。

時鐘可由主機頻率fosc經(jīng)過分頻后提供，也可由內(nèi)部定時器T1溢出率經(jīng)過16分頻后提供，定時器T1的溢出率受SMOD觸發(fā)器狀態(tài)的控制，SMOD位于電源控制寄存器PCON的最高位串行口的發(fā)送

MOVSBUF，A自動在發(fā)送字符前后添加起始位、停止位和其它控制位。

5.串行口數(shù)據(jù)發(fā)送與接收串行口的接收

啟動發(fā)送

接收電路連續(xù)接收到一幀字符后就自動的去掉起始位，并使接收中斷標志位RI=1，該標志位可供查詢，也可以向CPU提出中斷請求。CPU響應中斷后可以通過接收指令（MOVA,SBUF）把接收到的數(shù)據(jù)送入指定單元。6.6.2.串行口的工作方式控制8051單片機串行口包含4種工作方式1.方式0：同步移位收發(fā)方式。

在方式0下串行口SBUF用作移位寄存器，為8051單片機提供了連接串行設備的接口。此方式下TxD（P3.1）引腳輸出外部串行設備的移位脈沖，RxD（P3.0）引腳用作串行數(shù)據(jù)的輸入和輸出，其波特率固定為fosc/12，但是由于信號的衰減，傳輸距離一般不超過2米。2.方式1：雙機異步通信方式。方式1是雙機異步通信方式。字符幀格式為10位（8位數(shù)據(jù)位、1位起始位和1位停止位），波特率由定時器T1的溢出率決定。

其中SMOD為波特率倍增選擇，由PCON寄存器的最高位設置；fosc為8051單片機主時鐘頻率，一般選6MHz或12MHz；K為定時器T1的計數(shù)器長度，T1若選工作方式2，則K=8，N為定時器計數(shù)初值。

方式2和方式3字符幀格式為11位（比方式1多1個第9位：TB8/RB8），除波特率設置方式不同外其它無差別。方式3的波特率由定時器T1（溢出率/n）確定，方式2的波特率由2SMOD×fosc/64確定；方式2和方式3雖為多機異步通信方式，但是也可用于雙機之間通信，多機通信時TB8/RB8為多機通信控制位，雙機之間通信TB8/RB8可作其它用途（如奇偶校驗位）。3.方式2和方式3：多機異步通信方式。6.6.3.8051串行口工作方式設置1.串行口控制寄存器SCON（98H）（1）SM0和SM1：串行口方式控制位，設定串行口的工作方式

（2）SM2：多機通信控制位，方式2、3下用于多機通信時的狀態(tài)設置，其它方式應設置為0狀態(tài)。（3）REN：允許接收控制位。REN=0，則禁止串行口接收REN=1，則允許串行口接收（4）TB8：發(fā)送數(shù)據(jù)第9位，方式2、3時存放發(fā)送數(shù)據(jù)第9位。TB8由軟件置位或復位。2.電源控制寄存器PCON

其最高位SMOD可以設置串行口波特率倍數(shù)，SMOD=1，方式1、方式2和方式3下波特率加倍。發(fā)送（TI=0）MOVSBUF，AA數(shù)據(jù)送入SBUF（發(fā)送）

RxD線發(fā)出8位數(shù)據(jù)，TxD線發(fā)送同步脈沖。8位數(shù)據(jù)發(fā)送完后，TI由硬件置位，向CPU請求中斷（若中斷開放）。CPU響應中斷后先用軟件使TI清零，然后再給“SBUF（發(fā)送）”送下一個欲發(fā)送字符。6.6.4.8051串行口工作過程及應用

1.工作方式0。

SM2、TB8、RB8不起作用，應設置“0”態(tài)接收（RI=0和REN=1）串行數(shù)據(jù)由RxD線輸入，TxD線輸出同步脈沖。接收電路接收到8位數(shù)據(jù)后，RI自動置“1”并發(fā)出串行口中斷請求（若中斷開放）。CPU查詢到RI=1或響應中斷后便可通過MOVA，SBUF將

SBUF（接收）數(shù)據(jù)送入A。

例8051單片機系統(tǒng)晶振頻率fosc=6MHz，根據(jù)圖示線路連接，請編出發(fā)光二極管自左至右循環(huán)點亮的程序，設循環(huán)周期為8S。ORG0000HLJMPSTARTORG0100HSTART:MOVSCON,#00HCLRP1.0MOVA,#01HMOVSBUF,ASETBP1.0WAIT:JBCTI,SBVSJMPWAITSBV:LCALLDELAY1SCLRTIRLACLRP1.0MOVSBUF,ASJMPWAITENDORG0300HDELAY1S:MOVR7,#14HMOVTMOD,#01HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HSETBTR0HERETF0,CONSJMPHERECON:DJNZR7,NEXTRETNEXT:MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HSJMPHERE定時器T0的1S延時子程序ORG0000HLJMPSTARTORG0023H

LJMPSBVORG0100HSTART:MOVSCON,#00HCLRP1.0MOVA,#01H

MOVIE,#90HMOVSBUF,ASETBP1.0WAIT:SJMPWAITORG0200HSBV:LCALL

DELAY1SCLRTIRLACLRP1.0MOVSBUF,ASJMPWAITEND例

根據(jù)圖示電路，編出8051單片機串行輸入開關量并把它存入20H單元的程序。要求控制開關KC=1時，8051單片機處于等待狀態(tài)，KC=0時，8051單片機輸入開關量。

ORG0000HLJMPSTARTORG0100H

START:SETBP1.1

JBP1.0,

$CLRP1.1

MOVSCON,#10H

JNBRI,$

CLRRI

MOVA,

SBUF

MOV20H,A

SJMPSTART

END2.工作方式1。

接收電路確定RxD線上的起始位后，在移位脈沖的作用下依次接收數(shù)據(jù)幀，把停止位送入RB8中，而后將接收到的8位數(shù)據(jù)存入SBUF并置位接收中斷標志位RI，RI=1可向CPU發(fā)出中斷請求也可供查詢。

發(fā)送電路自動在8位發(fā)送數(shù)據(jù)前后分別添加1位起始位和1位停止位，而后在移位脈沖作用下通過TxD線依次發(fā)送數(shù)據(jù)幀，發(fā)送完成后TxD線恢復高電平且置位發(fā)送中斷標志位TI，TI=1可向CPU發(fā)出中斷請求也可供查詢。發(fā)送（TI=0）MOVSBUF，A接收（RI=0、REN=1和SM2=0）例已知8051單片機串行口采用方式1進行通信，設單片機主頻為6MHz，定時器T1用作波特率發(fā)生器（方式2），要求通信波特率為9600bps。被發(fā)送數(shù)據(jù)塊在內(nèi)部RAM的地址為TBLOCK單元，字符塊長度為LEN，字符塊長度LEN率先發(fā)送，用查詢法編寫串行口方式1發(fā)送程序。ORG0000HLJMPSTARTORG0100HTBLOCKDATA20HLENDATA14HSTART:MOVTMOD,#20HMOVTL1,#0FDHMOVTH1,#0FDHMOVPCON,#80HSETBTR1MOVSCON,#40HMOVR0,#TBLOCKMOVA,#LENMOVR2,AMOVSBUF,AHERE:JBCTI,TXSVESJMPHERETXSVE:CLRTIMOVA,@R0MOVSBUF,A

WAIT:JBCTI,NEXTSJMPWAITDJNZR2,NEXTSJMPSTOPNEXT:INCR0SJMPTXSVESTOP:SJMPSTOPEND例

已知8051單片機串行口采用方式1進行通信，設單片機主頻為6MHz，定時器T1用作波特率發(fā)生器（方式2），要求通信波特率為9600bps。接收數(shù)據(jù)塊在內(nèi)部RAM的首地址為RBLOCK單元，接收數(shù)據(jù)塊長度為LEN，用中斷法編寫串行口方式1下的接收程序。ORG0000HLJMPSTARTORG0023HLJMPREPORG0100HRBLOCKDATA30HLENDATA14HSTART:MOVTMOD,#20HMOVTL1,#0FDHMOVTH1,#0FDHMOVPCON,#80HSETBTR1MOVSCON,#50HMOVR0,#RBLOCKSETBEASETBESHERE:SJMPHEREORG0200H

REP:MOVR2,SBUFCLREARXD:CLRRIWAIT:JNBRI,WAITMOVA,SBUFMOV@R0,AINCR0DJNZR2,RXDSETBEARETIEND

多機通信時，SM2=0、REN=1、TB8/RB8做多機通信控制位。

雙機之間通信時，SM2=0、REN=1、TB8/RB8可做奇偶位。3.工作方式2和方式3。發(fā)送（TI=0）發(fā)送前要求把第9位數(shù)據(jù)位預先裝入SCON的TB8,由用戶安排,可以是奇偶校驗位或其他控制位。

SETBTB8

CLRTB8

MOVSBUF，A接收（RI=0\REN=1\SM2=0）RB8存放第9數(shù)據(jù)位。例

主從式8051單片機構成的多機通信系統(tǒng)如圖所示，設單片機主頻為6MHz，定時器T1用作波特率發(fā)生器（方式2），要求通信波特率為9600bps。請編出主機和從機的通信程序（1）主機SM2設為0，所有從機SM2設為1，以便接收主機發(fā)來的地址，主從機的REN均設為1。（2）主機向?qū)ぶ窂臋C發(fā)送地址時，第9數(shù)據(jù)位（TB8）設為1發(fā)送，以指示所有從機接收此地址。（3）所有從機在SM2=1、RB8=1和RI=0時，接收主機發(fā)來的從機地址，進入相應的中斷服務程序，并和本機地址比較以確認是否為被尋址從機。（4）被尋址從機通過指令清除SM2，以正常接收數(shù)據(jù)，并向主機發(fā)回接收到的從機地址，供主機核對。未被尋址的從機保持SM2=1，并退出各自中斷服務程序。（5）完成主機和被尋址從機之間的數(shù)據(jù)通信，被尋址從機在通信完成后重新使SM2=1，并退出中斷服務程序，等待下次通信。

在多機通信中，主機通常把從機地址作為8位數(shù)據(jù)（TB8=1）發(fā)送。因此，8051構成的多機通信系統(tǒng)最多允許255臺從機（地址為00H-FEH），F(xiàn)FH作為復位控制命令由主機發(fā)送給從機，以便使被尋址從機的SM2=1。

在多機通信中，須傳送供主機或從機識別的命令或狀態(tài)字。

①

兩條控制命令為：00H-主機發(fā)送從機接收命令；01H-從機發(fā)送主機接收命令。以數(shù)據(jù)形式發(fā)送（既第9數(shù)據(jù)位TB8設為0）。

②

從機狀態(tài)字。該狀態(tài)字由被尋址從機發(fā)送，為主機所接收，用于指示從機的工作狀態(tài)。（1）主機程序。由主機程序和主機通信子程序組成。主程序用于定時器T1初始化、串行口初始化和傳遞主機通信子程序所需入口參數(shù)。通信子程序用于主機和從機間一個數(shù)據(jù)塊的傳送。程序中所用寄存器分配如下：

R0：存放主機發(fā)送數(shù)據(jù)塊始址

R1：存放主機接收數(shù)據(jù)塊始址

R2：存放被尋址的從機地址

R3：存放主機發(fā)出的命令

R4：存放發(fā)送數(shù)據(jù)塊長度

R5：存放接收數(shù)據(jù)塊長度ORG0000HLJMPSTART

ORG0100H

SLAVEDATA00H

COMMANDDATA00H/01HSTART:MOVTMOD,#20H

MOVTH1,#0F4H

MOVTL1,#0F4H

SETBTR1

MOVSCON,#0D8H

MOVPCON,#00H

MOVR0,#40HMOVR1,#20HMOVR2,#SLAVE

MOVR3,#COMMAND

MOVR4,#20

MOVR5,#20

LCALLMCOMMU

SJMP$

ORG0200HMCOMMU:MOVA,R2

MOVSBUF,A

JNBRI,

$

CLRRIMOVA,SBUFXRLA,R2

JZMTXD2

MTXD1:MOVSBUF,#0FFH

SETBTB8SJMPMCOMMU

MTXD2:CLRTB8

MOVSBUF,R3

JNBRI,$

CLRRIMOVA,SBUFJNBACC.7,MTXD3

SJMPMTXD11）主機主程序2）主機通信子程序

MTXD3:CJNER3,#00H,MRXDJNBACC.0,MTXD1

MTXD4:MOVSBUF,@R0

JNBTI,$

CLRTI

INCR0

DJNZR4,MTXD4

RETMRXD:JNBACC.1,MTXD1

MRXD1:JNBRI,$

CLRRIMOVA,SBUFMOV@R1,A

INCR1DJNZR5,MRXD1

RETEND（2）從機程序從機程序有從機主程序和從機中斷服務程序組成。主程序用于定時器T1初始化、串行口初始化和中斷初始化。中斷服務程序用于對主機的通信。在中斷服務程序中，SLAVE是從機的本機地址，F(xiàn)0H（即PSW.5）為本機發(fā)送就緒位地址，PSW.1=1為本機接收就緒位地址。寄存器分配為：

R0：存放發(fā)送數(shù)據(jù)塊始址

R1：存放接收數(shù)據(jù)塊始址

R2：存放發(fā)送數(shù)據(jù)塊長度

R3：存放接收數(shù)據(jù)塊長度

ORG0000HLJMPSTARTORG0023HLJMPSINTSBV

ORG0100H

SLAVEDATA00HSTART:MOVTMOD,#20HMOVTH1,#0F4H

MOVTL1,#0F4H

SETBTR1

MOVSCON,#0F8H

MOVPCON,#00HMOVR0,#20H

MOVR1,#40H

MOVR2,#20MOVR3,#20SETBEA

SETBES

CLRRISJMP$1）從機主程序LOOP1:MOVSBUF,@R0

JNBTI,$

CLRTIINCR0DJNZR2,LOOP1

SETBSM2SJMPRETURNSCHRX:JBPSW.1,SRXDMOVSBUF,#00HSETBSM2SJMPRETURN

SRXD:MOVSBUF,#01HLOOP2:JNBRI,$

CLRRIMOV@R1,SBUF

INCR1DJNZR3,LOOP2

SETBSM2SJMPRETURN

END

SRXD2:MOVA,SBUFCJNEA,#02H,NEXT

NEXT:JCSRXD3

CLRTIMOVSBUF,#80H