单片机原理与应用教学课件1

1、单片机原理与应用单片机原理与应用第六章第六章 MCS-51的串行口的串行口6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识6.2 MCS-51串行口的结构串行口的结构6.3 MCS-51串行口的工作方式串行口的工作方式6.4 串行口的应用编程串行口的应用编程6.5 多机通信多机通信6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识当设备需要与外界其它设备进行信息交换时，当设备需要与外界其它设备进行信息交换时，需要通信接口。通信主要应考虑以下需要通信接口。通信主要应考虑以下2点：点：p数据格式数据格式（数据格式的不同，接口也就不同）（数据格式的不同，接口也就不同）p速率速率（波特率）（波特率）目前在工业领域，最常用的通信接口之一就是目前在工业领域，最常用的通信接口之一就是串行口。串行口。6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识1通信方式通信方式并行通信：并行通信：是指数据的各位同时进行传送的通信方式。是指数据的各位同时进行传送的通信方式。优点：传输速度快。优点：传输速度快。缺点：占用缺点：占用I/O线多，传输距离短（线多，传输距离短（30m）。）。串行通信：串行通信：是指数据一位一位按时间先后顺序传送的是

2、指数据一位一位按时间先后顺序传送的通信方式。通信方式。优点：占用优点：占用I/O线少（一对），传输距离远。线少（一对），传输距离远。缺点：传输速度低。缺点：传输速度低。6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识2串行通信的分类串行通信的分类 异步通信（异步通信（Asynchronous Communication）数据以字节为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端一帧一数据以字节为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端一帧一帧地发送。两相邻字符帧之间可以无空闲位，也可以有若干空帧地发送。两相邻字符帧之间可以无空闲位，也可以有若干空闲位。这就是异步概念。发送端和接收端的时钟各自独立。实闲位。这就是异步概念。发送端和接收端的时钟各自独立。实现双方同步接收是靠字符帧的起始位和停止位。现双方同步接收是靠字符帧的起始位和停止位。字符帧格式：起始位（字符帧格式：起始位（1位）、数据位（位）、数据位（18位）、奇偶校验位位）、奇偶校验位（1位）和停止位（位）和停止位（12位）。位）。优点：不需要传送同步时钟。缺点：字符帧中包含有起始位和停止位从而降低了有效数据的传输速率，适用低速通信。同步通信（同步通信（Sy

3、nchronous Communication）是一种连续串行传送数据的通信方式。1个信息帧中包含有若干数据字符。发送端和接收端的时钟必须同步。实现双方同步接收是靠信息帧中同步字符。数据字符之间无间隔。信息帧格式：同步字符n、数据字符n、CRCH、CRCL6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识优点：高速传送数据。优点：高速传送数据。缺点：发送时钟和接收时钟保持严格同步，发送时钟缺点：发送时钟和接收时钟保持严格同步，发送时钟传送到接收端。传送到接收端。同步和异步通信的本质区别：同步和异步通信的本质区别：p数据格式不同数据格式不同p同步需要传输时钟，异步不需要同步需要传输时钟，异步不需要波特率波特率（baud rate）每秒钟传送二进制数码的位数（每秒钟传送二进制数码的位数（bit），单位），单位bps（bit persecond），），bit/s。例：例：已知异步通信接口的帧格式由一个起始位，已知异步通信接口的帧格式由一个起始位，7个数个数据位，一个奇偶校验位和一个停止位组成。当该接口据位，一个奇偶校验位和一个停止位组成。当该接口每分钟传送每分钟传送3600个字符时，计算其传送波特率。

4、个字符时，计算其传送波特率。若通信接口每分钟传送26182个字符，每个字符格式有一个起始位、8个数据位、一个奇偶校验位、一个停止位组成。则它的通信波特率是 填空1b/s。（保留到整数）作答正常使用填空题需3.0以上版本雨课堂填空题2分异步串行通信的帧格式如下图所示，帧格式中包含一个起始位和一个停止位及若干数据位等，一个字符帧的传输时间是11us。则波特率是 填空1b/s，传送的数据是 填空2（传输时低位在前，请填写16进制数）。作答正常使用填空题需3.0以上版本雨课堂填空题4分3串行通信的制式串行通信的制式p单工方式（单工方式（Simplex）：只允许数据向一个方向传送）：只允许数据向一个方向传送（AB）。）。p半双工方式（半双工方式（Half Duplex）：允许数据向两个方向）：允许数据向两个方向中的一个方向传送，但每次只能一个站发送。中的一个方向传送，但每次只能一个站发送。p全双工方式（全双工方式（Full Duplex）：允许数据同时双向传）：允许数据同时双向传送。送。4、校验方式、校验方式为了保证通信数据传输的正确，一般在通信时增加数为了保证通信数据传输的正确，一般在通信时增

5、加数据传输的校验，常见的校验方式有：据传输的校验，常见的校验方式有：p奇偶校验奇偶校验p和校验和校验p循环冗余码校验（循环冗余码校验（CRC）第六章第六章 MCS-51的串行口的串行口6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识6.2 MCS-51串行口的结构串行口的结构6.3 MCS-51串行口的工作方式串行口的工作方式6.4 串行口的应用编程串行口的应用编程6.5 多机通信多机通信内部含有1个可编程全双工串行通信接口，4种工作方式。6.2 MCS-51串行口的结构串行口的结构1串行口数据缓冲器串行口数据缓冲器SBUF8位发送位发送/接收缓冲器接收缓冲器SBUF，在物理上是独立的两个，包括发送，在物理上是独立的两个，包括发送缓冲器缓冲器SBUF和接收缓冲器和接收缓冲器SBUF，只是共用地址，只是共用地址99H，这样可，这样可以同时进行发送、接收。以同时进行发送、接收。发送缓冲器发送缓冲器SBUF只能写入不能读出，接收缓冲器只能写入不能读出，接收缓冲器SBUF只能读只能读出不能写入。出不能写入。发送指令：发送指令：SBUF=Acc ；写到发送缓冲器；写到发送缓冲器SBUF接收指令：接收指令

6、：Acc=SBUF ；读出接收缓冲器；读出接收缓冲器SBUF硬件管脚：发送端硬件管脚：发送端TXD（P3.1）；接收端）；接收端RXD（P3.0）SM0SM1 SM2 REN TB8RB8 TIRISM0 SM1 方式 功能 波特率 0 0 0 同步移位寄存器，用于扩展I/O口 fOSC/12 0 1 1 10位UART，不能用于多机通信 可变 1 0 2 11位UART，可用于多机通信 fOSC/64或 fOSC/32 1 1 3 11位UART，可用于多机通信 可变SM2：多机通信位，主要用于方式2、3。0单机对单机；1多机通信。2串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON（98H）当SM2=1时，只有当接收到第9位数据（RB8）为1时，才将接收到的前8位数据送入SBUF，并置位RI；否则，将接收到的8位数据丢弃。当SM2=0时，则不论第9位数据为0还是为1，都将8位数据装入SBUF中，并置位RI。REN：允许/禁止接收控制位 0禁止接收；1允许接收。TB8：发送数据第9位。RB8：接收数据第9位。TI：发送中断标志RI：接收中断标志。SMODGF1GF0PDIDLPCON主要是为C

7、HMOS型单片机（如80C51）的电源控制而设置的专用寄存器。PCON在HMOS型单片机（如8051）中，只有设置了SMOD位。SMOD：波特率系数选择位1.使方式1、2、3的波特率加倍。3串行口电源控制寄存器串行口电源控制寄存器PCON（87H）下面中断源进入中断服务后，需要采用软件清零中断标志位的中断源是：（）定时/计数器0定时/计数器1边沿触发的外部中断0边沿触发的外部中断1ABCD提交串行口发送数据产生的中断请求E串行口接收数据产生的中断请求F多选题3分第六章第六章 MCS-51的串行口的串行口6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识6.2 MCS-51串行口的结构串行口的结构6.3 MCS-51串行口的工作方式串行口的工作方式6.4 串行口的应用编程串行口的应用编程6.5 多机通信多机通信6.3 MCS-51串行口的工作方式串行口的工作方式1方式方式0（SM0=0,SM1=0）串行口的串行口的SBUF是作为同步移位寄存器，主要用途是和外部同是作为同步移位寄存器，主要用途是和外部同步移位寄存器连接，扩展步移位寄存器连接，扩展1个并行口的目的。可用于键盘、显示个并行口的目的。可用

8、于键盘、显示器接口。器接口。TXD引脚：引脚：作为输出移位脉冲线（时钟），固定频率作为输出移位脉冲线（时钟），固定频率=fosc/12。RXD引脚：引脚：作为串行输入作为串行输入/输出数据线（发送输出数据线（发送/接收引脚）。接收引脚）。发送发送/接收数据格式：无起始位和停止位，所以不同于异步通信，接收数据格式：无起始位和停止位，所以不同于异步通信，数据位为数据位为8位，低位在前，高位在后。位，低位在前，高位在后。设置：SM0=0，SM1=0，SM2=0，REN0。时序：发送完8位数据，即SBUF为空，硬件自动置“1”中断标志位TI，CPU响应中断后必须软件清“0”TI。（1）输出（发送）输出（发送）若51单片机串行口工作在方式0发送数据，用示波器监测在RXD引脚上的电平变化如下图所示，请问发送的数据是 填空1（用十六进制数表示）。作答正常使用填空题需3.0以上版本雨课堂填空题2分/CLR0时，将74ls164输出端Q0Q7清零；/CLR1时，允许74ls164输出端Q0Q7输出数据。这时，通过移位脉冲TXD的控制，数据D0D7从RXD端逐位移入74ls164内的移位寄存器，并从74l

9、s164的Q0Q7输出。应用：扩展一并行口，应用：扩展一并行口，“串入并出串入并出”。设置：SM0=0，SM1=0，SM2=0，REN=1。时序：接收完8位数据，即SBUF为满，硬件自动置“1”中断标志位RI，CPU响应中断后必须软件清“0”RI。（2）输入（接收）输入（接收）S/L0时，Q0Q7输入；S/L1时，允许QH端移出数据。S/L1时，74ls165若接收到TXD端的移位脉冲，那么数据就在TXD的控制下，一位一位移出到RXD，8051就由RXD接收到数据。应用：应用：“并入串出并入串出”。波特率移位脉冲频率fosc/12，也就是一个机器周期移一位。若fosc6MHz，则波特率500kbps，即2us移位一次；fosc12MHz，则波特率1Mbps，即1us移位一次。（3）波特率）波特率若8051串行口工作在方式0，为 填空1 方式，这时，RXD引脚作 填空2 线，TXD引脚作 填空3 线，当晶振频率为6MHz时，传输的波特率为 填空4b/s。作答正常使用填空题需3.0以上版本雨课堂填空题8分TXD：发送引脚；RXD：接收引脚；10位UART口：起始位（1）、数据位（8）、停止

10、位（1）。在方式1下，SM2应设为0。2 2方式方式方式方式1 1（SM0=0,SM1=1.SM0=0,SM1=1.适用于点对点通信）适用于点对点通信）适用于点对点通信）适用于点对点通信）只需向发送缓冲器SBUF写入数据即可，如：mov sbuf,40h。起始位、停止位由硬件自动加入。数据在移位脉冲的作用下，一位一位地由TXD串行输出，当发送完，即SBUF为空时，置“1”TI，通知CPU可以发送下一个数据。注：当发送多个数据时，一定要等前个数据发送完，即注：当发送多个数据时，一定要等前个数据发送完，即SBUF为空为空时，才能再向时，才能再向SBUF装入下个数据，即发送下个数据。装入下个数据，即发送下个数据。如：发送两个字符40H和50H。SBUF=0X40while(TI=0);；发送完否，否，等待TI=0;；是，发送下个数据SBUF=0X50;（1）数据发送）数据发送（2）数据接收）数据接收 接收时，必须将REN设置为“1”。串口采样RXD端，当采样到由“1”变为“0”时，串行口再采样3次，如果有两次以上为“0”，CPU就认为接收到起始位，随后在移位脉冲的控制下，把接收到的数据移入接

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