MCS-51单片机串行接口及其应用
,5.2 MCS-51串行接口及其应用,上页,下页,回目录,串行通信：,指数据一位一位按顺序传送,串行通信方式：,单工,半双工,全双工,MCS-51内部有一个全双工的串行通信接口,串行通信：,一、串行通信的两种基本方式,1、异步传送方式,一帧数据：,一个字符在异步传送中称为一帧数据,一帧数据由4部分组成： 起始位、数据位、奇偶位、停止位,一帧数据,起始位,数据位,奇偶位,停止位,第n个字符,第n+1个字符,上页,下页,回目录,为逻辑“0”信号，占用一位，用来通知接收设备，一个新的字符开始了,数据位：,起始位：,奇偶位：,58位。数据的最低位在前，最高位在后。,紧跟在最高位之后，占用一位，奇偶校验时，根据协议置“1”或“0”,停止位：,为逻辑“1”信号，占用1位或2位，当接收端收到停止位时，表示一帧数据结束。,一帧数据,起始位,数据位,奇偶位,停止位,第n个字符,第n+1个字符,2、同步传送方式,数据结构：,在传送大量数据时，为了提高传送信息的效率，采用一个数据块共用一个同步字作为起始位的格式，叫同步通信方式,用发、收双方规定的同步字来作为数据块的开始和结束,二、MCS-51串行口结构,1、数据缓冲器SBUF,包括物理上独立的发送缓冲器、接收缓冲器,发送缓冲器：只能写入不能读出,接收缓冲器：只能读出不能写入,二者共用一个地址99H,2、串行口控制寄存器,字节地址为98H，可位寻址，位地址为98H9FH,SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI,SCON (98H),（1）SM0、SM1：串行口工作方式选择位。,0 0 0 移位寄存器方式（用于I/O扩展）,0 1 1 8位UART，波特率可变,1 0 2 9位UART，波特率为fosc/32或fosc/64,1 1 3 9位UART，波特率可变,（2）SM2 多机通信控制位 用于方式2或方式3中。 如果SM2=1，只有当接收到的第9位数据（RB8）为“1”时，才将接收到的前8位数据送入SBUF，并置“1” RI，产生中断请求；当接收到的第9位数据（RB8）为“0”时，则将接收到的前8位数据丢弃。 如果SM2=0，则不论第9位数据是“1”还是“0”，都将前8位数据送入SBUF中，并置“1” RI，产生中断请求。,REN：允许接收控制位。,由软件置“1”时，允许接收。,置“0”时，禁止接收,TB8：发送的第9位数据方式2和3时，TB8是要发送的第9位数据，可作为奇偶校验位使用，也可作为地址帧或数据帧的标志。 =1为地址帧, =0为数据帧,RB8：,在方式2和方式3中要接收的第9位数据，在方式1时，如SM2=0，RB8是接收到的停止位。在方式0中，不使用RB8,TI：,发送中断标志。在方式0串行发送第8位结束时由硬件置“1”，或在其他方式中串行发送停止位的开始时置“1”，必须由软件清“0”,RI：,接收中断标志。在方式0串行接收第8位结束时由硬件置“1”，或在其他方式中串行接收停止位的开始时置“1”，必须由软件清“0”,上页,下页,回目录,3、特殊功能寄存器PCON,其字节地址87H，没有位寻址功能。,PCON（87H）,SMOD：波特率选择位。SMOD=1时，波特率加倍,三、串行口工作方式,1、方式0,同步移位寄存器输入/输出方式，常用于外接移位寄存器，以扩展并行I/O口。 8位数据为一帧，不设起始位和停止位，先发送或接收最低位。,74LS164,数据输出,移位脉冲,方式0 发送,一个数据写入SBUF，串口将数据从RXD输出（波特率fosc/12），TXD输出同步移位信号，发送完TI置1,D7 D0,图5-12 方式0扩展I/O口硬件逻辑图,方式0的波特率为：波特率=fosc/12,方式0 接收,REN置1，串口将数据从RXD输入（波特率fosc/12），TXD输出同步移位信号，发送完RI置1,上页,下页,回目录,图5-12 方式0扩展I/O口硬件逻辑图,2、方式1,波特率可变的8位异步通信接口方式。,波特率=2SMOD/32×T1溢出率,方式1发送,CPU 执行一条写SBUF指令，就启动了串口发送,方式1接收,允许接收位REN被置“1”后，接收器就开始工作，跳变检测器以波特率16倍的速率采样RXD端的电平，RXD引脚上发生由“1”到“0”的跳变，接收器开始接收。,3、方式2,9位异步通信接口方式。传送一帧数据信息为11位,波特率=2SMOD/64×fosc,方式2发送,数据由TXD端输出，附加的第9位数据由SCON中的TB8提供。 CPU 执行一条写SBUF指令，就启动了串口发送，发送完TI置1,方式2接收,与方式1相似，REN被置“1”后，跳变检测器以波特率16倍的速率采样RXD端的电平，RXD引脚上发生由“1”到“0”的跳变，接收器开始接收。,4、方式3,9位异步通信接口方式。传送一帧数据信息为11位,波特率= 2SMOD/32×T1的溢出率,方式3发送,数据由TXD端输出，附加的第9位数据由SCON中的TB8提供。 CPU 执行一条写SBUF指令，就启动了串口发送，发送完TI置1,方式3接收,与方式1相似，REN被置“1”后，跳变检测器以波特率16倍的速率采样RXD端的电平，RXD引脚上发生由“1”到“0”的跳变，接收器开始接收。,四、波特率的设计,方式0的波特率是固定的：,波特率=fosc/12,方式2波特率取决于SMOD,波特率=2SMOD/32×T1的溢出率,方式2波特率=2SMOD/64× fosc,SMOD=0时，波特率=fosc/64，SMOD=1时，波特率=fosc/32,方式1、3波特率取决于T1的溢出率,SMOD=0时，波特率= T1的溢出率/32，SMOD=1时，波特率= T1的溢出率/16,上页,下页,回目录,定时器1作波特率发生器,T1的溢出率=计数速度/（2K-初值）,K为定时器T1的位数,K=13（方式0） K=16（方式1） K=8（方式2、3）,T1为计数器时：,T1为定时器时：,T1的溢出率=fosc/ 12×（2K-初值）,工作于方式1、3时波特率：,波特率=2SMOD/32×T1的溢出率,= 2SMOD × fosc/ 32 × 12×（2K-初值）,（1）利用方式0扩展并行I/O口 例：利用51单片机的串行口外接74LS164扩展8位并行输出口。电路图如下图所示，8位并行输出口的各位分别接一个发光二极管，要求发光二极管按从左到右的顺序，以一定的时间间隔依次循环发光，试编程实现。,5.4.4 串行口的应用,参考程序如下：ORG 0000H LJMP MAINORG 2000HMAIN： CLR P1.0 MOV SCON，#00H SETB P1.0 MOV A，#80HBACK1： MOV SBUF，A,BACK2： JNB TI，BACK2 CLR TI LCALL DELAY RR A SJMP BACK1,C51参考程序如下：#include “reg51.h”Sbit P1_0 =P10;/void delay(void)Void main()Unsigned char led;P1_0=0;SCON=0;P1_0=1;Led=0x80;While(1)SBUF=led;,While(!TI)TI=0;delay();led=led>>1;If(led=0)Led=0x80;Return;,利用51单片机的串行口外接74ls165扩展8位并行输入口，如图所示要求通过8位输入口读入一个字节数据存入R2中,汇编语言源程序：ORG 0000H;LJMP MAIN;ORG 2000H;MAIN: CLR P1.0; SETB P1.0;BACK: MOV SCON,#10H;BACK1：JNB RI,BACK1; CLR RI; MOV A,SBUF; MOV R2,A; SJMP $;,C51参考程序：#include “reg51.h”Sbit P1_0=P10;Void main()Volatile unsigned char led;P1_0=0;P1_0=1;SCON=0x10;While(!RI)RI=0;led=SBUF;While(1);Return;,（2）利用方式1实现点对点的异步通信 例：编程将甲机片内RAM 50H5FH单元中的数据向乙机发送，在发送之前将数据块长度N发送给乙机，当发送完N个字节后，再发送一个累加效验和。乙机接收数据进行累加和校验，如果和发送方的累加和一致，发送数据“00”，表示接收正确，如果不一致，发数据FFH，甲机再重发，乙机接收的数据存入片内70H7FH单元中。设波特率为2400，fosc=6MHz，试编程实现。 参考程序如下：,甲机发送程序TRT：MOV TMOD，#20H MOV TH1，#0F3H MOV TL1，#0F3H SETB TR1 MOV SCON，#50HRPT：MOV R0，#50H MOV R2，#10H MOV R3，#00H MOV SBUF，R2BACK1：JNB TI，BACK 1 CLR TIBACK2：MOV A，R0 MOV SBUF，A ADD A，R3,MOV R3，A INC R0BACK3：JNB TI，BACK 3 CLR TI DJNZ R2，BACK 2 MOV SBUF，R3 MOV R3，#0BACK4：JNB TI，BACK4 CLR TIBACK5：JNB RI，BACK5 CLR RI MOV A，SBUF JNZ RPT RET,乙机接收程序RSU：MOV TMOD，#20H MOV TH1，#0F3H MOV TL1，#0F3H SETB TR1 MOV SCON，#50HBACK：MOV R0，#70HBACK1：JNB RI，BACK1 CLR RI MOV A，SBUF MOV R2，A MOV R3，#00HBACK2：JNB RI，BACK2 CLR RI MOV A，SBUF MOV R0，A INC R0,ADD A，R3 MOV R3，A DJNZ R2，BACK 2BACK3：JNB RI，BACK3 CLR RI MOV A，SBUF XRL A，R3 MOV R3，#00H JZ BACK5 MOV SBUF，#0FFHBACK4：JNB TI，BACK4 CLR TI AJMP BACKBACK5：MOV SBUF，#00HBACK6：JNB TI，BACK6 CLR TI RET,
