1、第8章MCS-51單片機的串行口,本章要點： 串行通信的分類、波特率及其制式 MCS-51單片機串行口發(fā)送和接收數據過程 MCS-51單片機串行口的工作寄存器各位含義 MCS-51單片機串行口的工作方式 本章難點： 串行通信的接口標準 MCS-51單片機串行口工作方式2、3的應用,8.1串行通信基礎,8.1.1 串行通信的概念 （1）串行通信：數據的各位依次逐位發(fā)送或接收，也就是每一次（或每一時刻）只能傳送一位二進制數位 。 （2）串行通信的分類：異步通信（異步傳輸）和同步通信（同步傳輸）。 所謂異步就是指發(fā)送端和接收端使用的不是同一個時鐘。異步串行通信通常以字符（或者字節(jié)）為單位組成字符幀傳

2、送。字符幀由發(fā)送端一幀一幀地傳送，接收端通過傳輸線一幀一幀地接收。,在單片機中主要采用異步通信方式，其幀的 格式如圖8-1所示。,同步通信依靠同步字符保持通信同步。同步 通信的幀是由12個同步字符和多字節(jié)數據 組成，多字節(jié)數據之間不允許有空隙，發(fā)送 器和接收器的時鐘必須是同一個時鐘。 同步通信的幀的格式如圖8-2所示。,（3）串行通信速率： 串行通信速率用波特率（bps）描述。波特率 定義為每秒傳輸二進制數的位數，即1波特= 1 位/秒（1bps），波特率的倒數即為每位傳輸 所需的時間。 （4）串行通信的制式 單工 半雙式 全雙工,（3）串行通信的校驗 奇偶校驗 循環(huán)冗余校驗（CRC） 累加和

3、校驗,8.1.2 串行通信的接口標準 異步串行通信接口標準有三類： RS-232C、RS-449 RS-422 RS-423和RS-485、20mA電流環(huán) 本書僅講述RS-232C接口標準,（1）RS-232C的連接器 （2）RS-232C的電氣特性 RS-232C接口采用EIA電平，低電平為+3V+15V，高電平為-3V-15V。實際常用12V或15V RS-232C接口采用負邏輯，當是高電平，邏輯值為“0”； 當是低電平，邏輯值為“1”。,（3）RS-232C的連接 RS-232C用于計算機與計算機之間或計算機 與外設調制解調器之間的連接。,8.2 MCS-51串行口的結構和工作原理,串行

4、口的基本功能 串/并轉換功能 串行數據的格式化功能（封裝與拆封） 可靠性功能 串行口與數據通信設備間的握手聯(lián)絡功能 串行口的結構 MCS-51的串行口是一個全雙工的異步串行通 信接口，通過它既可以發(fā)送數據也可以接收 數據，其硬件主要由發(fā)送器部分和接收器部 分組成。,（1）接收器部分：由一個數據接收緩沖寄存器（接收SBUF）和一個輸入移位寄存器構成，用于實現接收數據傳輸格式的拆封和串/并格式轉換功能。,（2）發(fā)送器部分：由一個具有移位功能的發(fā)送緩沖寄存器（發(fā)送SBUF）組成，用來實現發(fā)送數據的并/串格式轉換和發(fā)送標準格式的封裝功能。,注意：SBUF是數據接收緩沖寄存器和數據發(fā)送緩沖寄存器的總稱，

5、二者共用一個地址為99H。在單片機的CPU對串行口執(zhí)行寫操作時，指的是將數據寫入發(fā)送SBUF中；在CPU對串行口執(zhí)行讀操作時，是指讀出接收緩沖SBUF中己送到的數據。,串行口的工作原理 （1）接收：串行口按軟件設定的工作方式和波特率通過引腳RXD串行移入格式化數據至輸入移位寄存器，待整幀接收完畢后進行反格式化處理，然后并行送入接收SBUF，并形成中斷請求RI，通知CPU讀取傳入的數據。 （2）發(fā)送：當CPU向串行口的發(fā)送SBUF寫入所需發(fā)送的數據后，串行口自動按軟件設定格式將待傳送的數據裝成標準格式幀，然后以軟件規(guī)定的波特率借助于SBUF的移位功能通過TXD逐位移出。待整幀全部移出后，形成中斷

6、請求TI，通知CPU準備下一幀數據的發(fā)送工作。,8.3 MCS-51串行口的控制寄存器,8.3.1 串行口控制寄存器SCON,（1）SM0、SM1：串行口工作方式選擇位。,（2）SM2：多機通信控制位，主要用于方式2和方式3中。 在方式0時，SM2必須為0。 在方式1時，若SM2=1，則規(guī)定只有串行口接收到有效停止時才置位RI，產生中斷請求，通知CPU接收數據。 在方式2和3時，若SM2=1，且RB8(接收到的第9位數據)=1時，將接收到的前8位數據送入SBUF，并置位RI產生中斷請求；否則，將接收到的8位數據丟棄。 而當SM2=0時，則不論第9位數據為0還是為1，都將前8位數據裝入SBUF中

7、，并產生中斷請求。,（3）REN：允許接收控制位。REN位用于對串行數據的接收進行控制。REN=0，禁止接收；REN=1，允許接收。該位由軟件置位或復位。 （4）TB8：方式2和方式3中要發(fā)送的第9位數據。在方式2和方式3時，TB8是發(fā)送的第9位數據。在多機通信中，以TB8位的狀態(tài)表示主機發(fā)送的是地址還是數據，TB8=0表示數據，TB8=1表示地址。該位由軟件置位或復位。 TB8還可用于奇偶校驗位。 （5）RB8：方式2和方式3中要接收的第9位數據。在方式2或方式3時，RB8存放接收到的第9位數據。,（6）TI：發(fā)送中斷標志。 TI=1，表示幀發(fā)送結束，可軟件查詢TI位標志，也可以請求中斷。

8、TI位必須由軟件清0。 （7）RI：接收中斷標志。 RI=1，表示幀接收結束，可軟件查詢RI位標志，也可以請求中斷。 RI位也必須由軟件清0。,8.3.2 電源控制寄存器PCON 電源控制寄存器PCON是一個特殊功能寄存器，其字節(jié)地址為87H，PCON寄存器不能進行位尋址，只能字節(jié)尋址。 PCON主要為CHMOS型單片機的電源控制而設置的，對HMOS型單片機，僅用其中的一個標志SMOD。,8.3.2 電源控制寄存器PCON SMOD：波特率選擇位。 在方式1、方式2、方式3中，SMOD=1時，串行口波特率加倍；SMOD=0時，串行口波特率保持原值(在PCON中只有這一個位與串口有關)。,8.4

9、 MCS-51單片機串行口的工作方式,8.4.1 工作方式0及應用 工作方式0為8位同步移位寄存器工作方式，用于實現 單片機I/O端口的擴展 工作方式0的特點： （1）必須由外接移位寄存器配合，即由串入并出移位寄存器來擴展輸出端口；由并入串出移位寄存器來擴展輸入端口。 （2）以RXD（P3.0）端作為數據移位的輸入端（接收時）和輸出端（發(fā)送時），以TXD（P3.1）端固定作為提供移位時鐘的輸出端。 （3）移位數據的發(fā)送和接收以8位為一幀，不設起始位和停止位，無論輸入/輸出，均低位在前高位在后。,（1）移位寄存器簡介： 串入并出移位寄存器 常用的有：74LS164、74HC164、CD4094

10、并入串出移位寄存器 常用的有：74LS165、74HC165、CD4014,CLR為清0端，輸出時必須為1，否則164輸出端為0,移位置入端，1時移位輸出；0時并行置入,（2）波特率： 方式0波特率固定，為單片機晶振頻率的十二分之 一。即一個機器周期進行一次移位。 （3）應用舉例 【例8.2】電路如圖8-15所示，試編制程序輸入K1 K8狀態(tài)數據，并存入內存RAM40H。,【例8.1】電路如圖8-14所示，試編制程序按下列順序要求每隔0.5秒循環(huán)操作。 8個發(fā)光二極管全部點亮； 從左向右依次暗滅，每次減少一個，直至全滅； 從左向右依次點亮，每次點亮一個； 從右向左依次點亮，每次點亮一個； 從左

11、向右依次點亮，每次增加一個，直至全部點亮； 返回從不斷循環(huán)。,8.4.2 工作方式1及應用 工作方式1為10位的異步串行通信方式。 1. 數據的發(fā)送和接收 （1）數據發(fā)送 發(fā)送時只要將數據寫入SBUF（MOV SBUF，A）， 在串行口由硬件自動加入起始位和停止位，構成一個 完整的幀格式。然后在移位脈沖的作用下，由TXD端 串行輸出。一幀數據發(fā)送完畢，將SCON中的TI置 1。,（2）數據接收 接收時，在REN=1前提下，當采樣到RXD從1向0跳 變狀態(tài)時，就認定為已接收到起始位。隨后在移位脈 沖的控制下，將串行接收數據移入SBUF中。一幀數 據接收完畢，將SCON中的RI置1，表示可以從SB

12、UF 取走接收到的一個字符（MOV A，SBUF）。 2. 波特率 方式1波特率可變，由定時/計數器T1的計數溢出率來 決定。,溢出率：溢出的頻繁程度，指在1s內發(fā)生溢出 的次數。即溢出一次所需時間的倒數。 波特率=(2SMOD/32)T1的溢出率 3.應用舉例 【例8.3】設甲乙機以串行方式1進行數據傳送， fosc=12MHz，波特率為1200bps。甲機發(fā)送的16個 數據存在內RAM 40H4FH單元中，乙機接收后存在 內RAM 50H為首地址的區(qū)域中。,8.4.3 工作方式2及應用 工作方式2為11位的異步串行通信方式。,3. 應用舉例 【例8.4】用查詢法編出串行口在方式2下的發(fā)送程 序。設單片機主頻為6MHz，波特率為fosc32，發(fā) 送字符塊起始地址為TBLK(內部RAM)，字符塊長度 為LEN。要求采用累加和校驗，空出第9數據位以供 它用。,8.4.4 工作方式3及應用 方式3同樣是一幀11位的串行通