第8章 MCS-51单片机的串行口

第8章　MCS-51单片机的串行口本章要点：串行通信的分类、波特率及其制式MCS-51单片机串行口发送和接收数据过程MCS-51单片机串行口的工作寄存器各位含义MCS-51单片机串行口的工作方式本章难点：串行通信的接口 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 MCS-51单片机串行口工作方式2、3的应用8.1串行通信基础8.1.1串行通信的概念（1）串行通信：数据的各位依次逐位发送或接收，也就是每一次（或每一时刻）只能传送一位二进制数位。（2）串行通信的分类：异步通信（异步传输）和同步通信（同步传输）。所谓异步就是指发送端和接收端使用的不是同一个时钟。异步串行通信通常以字符（或者字节）为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端一帧一帧地传送，接收端通过传输线一帧一帧地接收。在单片机中主要采用异步通信方式，其帧的格式如图8-1所示。同步通信依靠同步字符保持通信同步。同步通信的帧是由1～2个同步字符和多字节数据组成，多字节数据之间不允许有空隙，发送器和接收器的时钟必须是同一个时钟。同步通信的帧的格式如图8-2所示。（3）串行通信速率：串行通信速率用波特率（bps）描述。波特率定义为每秒传输二进制数的位数，即1波特=1位/秒（1bps），波特率的倒数即为每位传输所需的时间。（4）串行通信的制式单工半双式全双工（3）串行通信的校验奇偶校验循环冗余校验（CRC）累加和校验8.1.2串行通信的接口标准异步串行通信接口标准有三类：RS-232C、RS-449RS-422RS-423和RS-485、20mA电流环本书仅讲述RS-232C接口标准（1）RS-232C的连接器（2）RS-232C的电气特性RS-232C接口采用EIA电平，低电平为+3V～+15V，高电平为-3V～-15V。实际常用±12V或±15VRS-232C接口采用负逻辑，当是高电平，逻辑值为“0”；当是低电平，逻辑值为“1”。（3）RS-232C的连接RS-232C用于计算机与计算机之间或计算机与外设调制解调器之间的连接。8.2MCS-51串行口的结构和工作原理串行口的基本功能串/并转换功能串行数据的格式化功能（封装与拆封）可靠性功能串行口与数据通信设备间的握手联络功能串行口的结构MCS-51的串行口是一个全双工的异步串行通信接口，通过它既可以发送数据也可以接收数据，其硬件主要由发送器部分和接收器部分组成。（1）接收器部分：由一个数据接收缓冲寄存器（接收SBUF）和一个输入移位寄存器构成，用于实现接收数据传输格式的拆封和串/并格式转换功能。（2）发送器部分：由一个具有移位功能的发送缓冲寄存器（发送SBUF）组成，用来实现发送数据的并/串格式转换和发送标准格式的封装功能。注意：SBUF是数据接收缓冲寄存器和数据发送缓冲寄存器的总称，二者共用一个地址为99H。在单片机的CPU对串行口执行写操作时，指的是将数据写入发送SBUF中；在CPU对串行口执行读操作时，是指读出接收缓冲SBUF中己送到的数据。串行口的工作原理（1）接收：串行口按软件设定的工作方式和波特率通过引脚RXD串行移入格式化数据至输入移位寄存器，待整帧接收完毕后进行反格式化处理，然后并行送入接收SBUF，并形成中断请求RI，通知CPU读取传入的数据。（2）发送：当CPU向串行口的发送SBUF写入所需发送的数据后，串行口自动按软件设定格式将待传送的数据装成标准格式帧，然后以软件规定的波特率借助于SBUF的移位功能通过TXD逐位移出。待整帧全部移出后，形成中断请求TI，通知CPU准备下一帧数据的发送工作。8.3MCS-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：串行口工作方式选择位。（2）SM2：多机通信控制位，主要用于方式2和方式3中。在方式0时，SM2必须为0。在方式1时，若SM2=1，则规定只有串行口接收到有效停止时才置位RI，产生中断请求，通知CPU接收数据。在方式2和3时，若SM2=1，且RB8(接收到的第9位数据)=1时，将接收到的前8位数据送入SBUF，并置位RI产生中断请求；否则，将接收到的8位数据丢弃。而当SM2=0时，则不论第9位数据为0还是为1，都将前8位数据装入SBUF中，并产生中断请求。（3）REN：允许接收控制位。REN位用于对串行数据的接收进行控制。REN=0，禁止接收；REN=1，允许接收。该位由软件置位或复位。（4）TB8：方式2和方式3中要发送的第9位数据。在方式2和方式3时，TB8是发送的第9位数据。在多机通信中，以TB8位的状态 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示主机发送的是地址还是数据，TB8=0表示数据，TB8=1表示地址。该位由软件置位或复位。TB8还可用于奇偶校验位。（5）RB8：方式2和方式3中要接收的第9位数据。在方式2或方式3时，RB8存放接收到的第9位数据。（6）TI：发送中断标志。TI=1，表示帧发送结束，可软件查询TI位标志，也可以请求中断。TI位必须由软件清0。（7）RI：接收中断标志。RI=1，表示帧接收结束，可软件查询RI位标志，也可以请求中断。RI位也必须由软件清0。8.3.2电源控制寄存器PCON电源控制寄存器PCON是一个特殊功能寄存器，其字节地址为87H，PCON寄存器不能进行位寻址，只能字节寻址。PCON主要为CHMOS型单片机的电源控制而设置的，对HMOS型单片机，仅用其中的一个标志SMOD。8.3.2电源控制寄存器PCONSMOD：波特率选择位。在方式1、方式2、方式3中，SMOD=1时，串行口波特率加倍；SMOD=0时，串行口波特率保持原值(在PCON中只有这一个位与串口有关)。8.4MCS-51单片机串行口的工作方式8.4.1工作方式0及应用工作方式0为8位同步移位寄存器工作方式，用于实现单片机I/O端口的扩展工作方式0的特点：（1）必须由外接移位寄存器配合，即由串入并出移位寄存器来扩展输出端口；由并入串出移位寄存器来扩展输入端口。（2）以RXD（P3.0）端作为数据移位的输入端（接收时）和输出端（发送时），以TXD（P3.1）端固定作为提供移位时钟的输出端。（3）移位数据的发送和接收以8位为一帧，不设起始位和停止位，无论输入/输出，均低位在前高位在后。（1）移位寄存器简介：串入并出移位寄存器常用的有：74LS164、74HC164、CD4094并入串出移位寄存器常用的有：74LS165、74HC165、CD4014CLR为清0端，输出时必须为1，否则164输出端为0移位置入端，1时移位输出；0时并行置入（2）波特率：方式0波特率固定，为单片机晶振频率的十二分之一。即一个机器周期进行一次移位。（3）应用举例【例8.2】电路如图8-15所示，试编制程序输入K1～K8状态数据，并存入内存RAM40H。【例8.1】电路如图8-14所示，试编制程序按下列顺序 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 每隔0.5秒循环操作。①8个发光二极管全部点亮；②从左向右依次暗灭，每次减少一个，直至全灭；③从左向右依次点亮，每次点亮一个；④从右向左依次点亮，每次点亮一个；⑤从左向右依次点亮，每次增加一个，直至全部点亮；⑥返回从②不断循环。8.4.2工作方式1及应用工作方式1为10位的异步串行通信方式。1.数据的发送和接收（1）数据发送发送时只要将数据写入SBUF（MOVSBUF，A），在串行口由硬件自动加入起始位和停止位，构成一个完整的帧格式。然后在移位脉冲的作用下，由TXD端串行输出。一帧数据发送完毕，将SCON中的TI置1。（2）数据接收接收时，在REN=1前提下，当采样到RXD从1向0跳变状态时，就认定为已接收到起始位。随后在移位脉冲的控制下，将串行接收数据移入SBUF中。一帧数据接收完毕，将SCON中的RI置1，表示可以从SBUF取走接收到的一个字符（MOVA，SBUF）。2.波特率方式1波特率可变，由定时/计数器T1的计数溢出率来 决定 郑伟家庭教育讲座全集个人独资股东决定成立安全领导小组关于成立临时党支部关于注销分公司决定 。溢出率：溢出的频繁程度，指在1s内发生溢出的次数。即溢出一次所需时间的倒数。波特率=(2SMOD/32)T1的溢出率3.应用举例【例8.3】设甲乙机以串行方式1进行数据传送，fosc=12MHz，波特率为1200bps。甲机发送的16个数据存在内RAM40H～4FH单元中，乙机接收后存在内RAM50H为首地址的区域中。8.4.3工作方式2及应用工作方式2为11位的异步串行通信方式。3.应用举例【例8.4】用查询法编出串行口在方式2下的发送程序。设单片机主频为6MHz，波特率为fosc／32，发送字符块起始地址为TBLK(内部RAM)，字符块长度为LEN。要求采用累加和校验，空出第9数据位以供它用。8.4.4工作方式3及应用方式3同样是一帧11位的串行通信方式，其通信过程与方式2完全相同，所不同的仅在于波特率。方式2的波特率只有固定的两种，而方式3的波特率则与方式1相同，即通过设置T1的初值来设定波特率。【例8.5】请用查询法编出串行口在方式3下的接收程序。设单片机主频为6MHz，波特率为2400bps，接收数据区起始地址为RBLK（内部RAM)，接收数据块长度字节由始发端发送来。要求采用累加和校验，并要编写出错程序。