7章51单片机串行口概要

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1、1,微型计算机原理及接口技术,授课专业：自动化 授课学时： 60学时,2,3,4,通信的两种基本方式 串行通信的分类 波特率的概念 串行通信的制式,5,通信：是计算机与外界的信息交换。 两种基本方式 并行通信：所传送数据的各位同时发送或接收，信息传输线的位数与数据的位数相等。 串行通信：所传送数据的各位按顺序一位一位地发送或接收，先传送低位后送高位。,6,速度快，适合近距离传输；但占用数据线多，线路复杂，成本高。,线路简单，成本低，适合远距离通信；但传输速度慢。,7,按照串行数据的时钟控制方式，串行通信可分为： 异步通信 同步通信,异步通信： 接收器和发射器有各自的时钟，它们的工作非同步； 异

2、步通信用一帧来表示一个字符。,8,一帧信息包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止 位四部分。,9,同步通信： 接收器和发射器由同一时钟源控制; 同步传输方式去掉了异步传输的起始位和停止位，只在传输数据块时先送出一个同步标志即可。 比较： 同步传输方式比异步传输方式速度快； 同步传输方式必须用一个时钟来协调收发器的工作，所以它的硬件设备复杂。,10,波特率：每秒钟所传送的二进制数码的位数。 单位：位/秒（bps） 波特率反映了串行通信的速率。 在异步串行通信中，波特率为每秒传送的字符数和每个字符的位数的乘积。,11,例7-1:数据传送的速率为120字符/秒，而每个字符又 包含10位二进制数，计算波

3、特率大小和每位传送时间。 解： 波特率=120字符/秒10位/字符 =1200位/秒=1200bps。 每一位的传送时间为波特率的倒数： T=1/12000.833ms。,12,在串行通信中，根据数据在两个站点之间的传送 方向可以分三种制式： 单工 半双工 全双工,13,单工制式,半双工制式,数据可以双向传送，但不能同时发送和接收，要通过换向器转换方向。,14,全双工制式,通信双方用两个独立的收发器单独连接，可以同时发送和接收数据，因而提高了速度。,15,1、MSC-51串行口特点： 功能很强的全双工串行口，可同时接收和发送数据； 接收、发送数据均可工作在查询方式或中断方式； 能方便地与其他计

4、算机或外设实现双机、多机通信。,16,17,2、串行口数据缓冲器SBUF SBUF是两个物理上独立的接收、发送寄存器。 接收SBUF 用于存放接收到的数据，只能读出、不能写入。 发送SBUF 用于存放欲发送的数据，只能写入，不能读出。,18,注意： 串行口可同时发送和接收数据，两个缓冲器公用一个地址99H，通过对SBUF的读/写指令来区别： CPU读SBUF时： MOV A, SBUF ;就是读取接收SBUF的内容； CPU写SBUF时： MOV SBUF, A ;就是修改发送SBUF的内容，同时启动数据串行发送。,19,3、串行口的控制寄存器 MCS-51串行口是一个可编程接口，涉及两个特

5、殊功能寄存器： 串行口控制寄存器SCON 电源控制寄存器PCON,20,SCON（98H，可位寻址） 功能：串行通信的方式选择 ，接受和发送控制及串行口的中断标志； 格式:,21,SM0、SM1: 串行口工作方式控制位。,SM2:多机通信控制位。用于方式2或方式3中。,22,当串行口以方式2或方式3接收时， 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“

6、1” RI，产生中断请求。 方式1时，如果SM2=1，则只有收到停止位时才会激活RI。 方式0时，SM2必须为0。,23,REN：串行接收允许位。 0-禁止接收， 1-允许接收 TB8: 发送数据D8位，一般作为奇偶校验位。 在方式2、3中，可以在多机通信中作为区分地址帧或数据帧的标志位，1为地址，0为数据。,RB8: 接收数据D8位，一般作为奇偶校验位。 在方式2、3中，多机通信中还可根据RB8位的状态对接收数据进行某种控制。,24,TI: 发送中断标志位。 发送前必须用软件清零，发送过程中TI保持零 电平； 发送完一帧数据后，由硬件自动置 “1”。 RI: 接收中断标志位。 接收前必须用软

7、件清零，接收过程中RI保持零 电平； 接收完一帧数据后由片内硬件自动置“1”。,25,SM2: 多机通信控制位，仅用于方式2和方式3，此时， 主机设置SM2=1，以发送第九位TB8为1作为地址帧寻找从机，以TB8为0作为数据帧进行通信。 从机初始化时设置SM2=1，若接收到的第九位数据RB8=0，不置位RI，即不引起接收中断，亦既不接收数据帧，继续监听，如接收到的RB8=1，置位RI，引起接收中断，中断程序中判断所接收的地址帧和本机的地址是否匹配。若不匹配，维持SM2=1，继续监听，若符合，则清SM20，以便接收TB8=0的数据帧。,26,主/从多机通信的过程如下： 1、使所有的从机的SM2=

8、1，以便接收主机发来的地址。 2、主机发出一帧地址信息，其中包括8位需要与之通信的从机地址，第9位为1。 3、所有从机接收到地址帧后，各自将接收到的地址与本机地址相比较，对于地址相同的从机，使SM2位清0以接收主机随后发来的数据信息，对于地址不符合的从机，仍保持SM2=1的状态，对主机随后发来的数据不予理睬，直至发送新的地址帧。 4、主机给已被寻址的从机发送控制指令和数据（数据帧的第9位为0）。 5、确认数据传送结束后，从机把SM2重新置1，恢复初始状态。,27,PCON（97H，不可位寻址）,SMOD : 波特率加倍位。 在计算串行方式 1、 2、 3 的波特率时， SMOD0波特率不增倍;

9、 SMOD1波特率增大一倍。,28,29,MCS-51单片机的串行通信有四种工作方式: 1、工作方式0：移位寄存器方式 SM0、SM1=00，同步通信; 数据格式为8位，低位在前，高位在后; RXD为串行数据的发送端或接收端; TXD输出同步脉冲; 每一个机器周期从RXD上发送或接收一位数据，波特率固定。,30,应用：移位寄位器方式多用于接口的扩展。,输出方式 输入方式,通过外接串入并出移位 寄存器扩展输出接口。,通过外接并入串出移位寄存器扩展输入接口。,31,2、工作方式1：8位异步通信接口方式 SM0、SM1=01； RXD为接收端，TXD为发送端； 每帧数据由10位构成：1个起始位 “0

10、”，8个数据位和1个停止位“1”；其中起始位和停止位在发送时是自动插入的； 波特率可变，由T1的溢出率和SMOD决定。,32,3、工作方式2/3：9位异步通信接口方式 SM0、SM1=10/11； RXD为接收端，TXD为发送端； 每帧数据由11位构成：1个起始位 “0”，9个数据位和1个停止位“1”；其中起始位和停止位在发送时是自动插入的； 方式2的波特率固定，方式3的波特率可变。,33,波特率发生器可以有两种选择： 定时器T1作波特率发生器，改变计数初值就可以改变串行通信的速率，称为可变波特率； 以内部时钟的分频器作波特率发生器，因内部时钟频率一定，称为固定波特率。,34,1、方式0和方式

11、2：波特率固定 方式0中，波特率为：fosc/12； 方式2中，波特率为： 注意： 当SMOD=0时，波特率是fosc/64； 当SMOD=1时，波特率是fosc/32。,35,2、方式1和方式3：波特率可变 注意： T1的溢出率为每秒溢出的次数，取决于T1的计数速率和设置的初值。 实际应用中，T1作为波特率发生器时，常用方式2，即自动重载的8位定时器。TL1做计数用，TH1做初值寄存器。,36,设初值为x则每过(28-x)个机器周期，定时器溢出一次。 溢出周期为：(28-x)Tcy=(256-x) 12/fosc 溢出率是溢出周期的倒数: T1溢出率=fosc/(12 (256-x) ) 根

12、据给定的波特率，可以计算T1的计数初值x。,37,常用波特率一览表,38,例7-2:设51单片机串行口工作于方式1，晶振频率为 12MHz，定时器T1工作于模式2作为波特率发生器， 要求波特率为1200bit/s，SMOD=0，试计算T1的初 值和波特率误差。 答案： T1初值： x=2562SMODfosc/(3212波特率)=25626.04 =230=E6H 实际波特率= 2SMODfosc/(3212(256230) =1201.9b/s=1202bps 误差：2bps,39,一、填空题 1、波特率是指: 。 2、串行通信要求互相通信的两机必须保持 波特率。 3、串行通信按照数据传送方

13、向可分为： 、 、 3种制式。 4、多机通信时，主机向从机发送的信息分为地址信息和数据 信息，靠第9位可编程TB8标志来区分，当设置TB81时，表 示将要发出的信息是 ；当设置TB80时，表示将要发 出的信息是 。 5、多机通信开始时，一般都先由主机发送地址，各从机将收 到的地址与本机地址比较，如果相同，则设置 准备接 收数据。,习 题,40,6、从机为了只接收主机发送的地址帧，而对数据帧不予理 睬，则应置 。 二、选择： 1、串行通信特点为（），并行通信特点为（） A、传送距离长，传送速度相对快； B、传送距离短，传送速度相对快； C、传送距离长，传送速度相对慢； D、传送距离短，传送速度相

14、对慢；,41,2、串口工作模式中模式0具有（）（）（）属性； 模式1具有（）（）（）属性； 模式2具有（）（）（）属性； 模式3具有（）（）（）属性。 A、异步通信方式； B、同步通信方式; C、帧格式10位； D、帧格式11位； E、帧格式8位； F、帧格式9位 G、波特率固定为fosc/12; H、波特率为fosc/n （n64或32） I、波特率为T1溢出率/n（n32或16） 三、简答： 1、串行通信按照数据传送方向有哪几种方式？ 2、解释波特率的含义，串行通信对波特率有什么基本要求？ 3、什么叫多机通信？与双机通信有什么区别？,42,4、简述多机通信原理及通信过程？ 四、判断对错 1

15、、串行通信数据中，一个字节的比特位发出的顺序是：高 位在前，低位在后。( ) 2、51系列单片机异步串行通信数据的起始位可以是高电平。 （） 3、51系列单片机异步串行通信的发送方连续发送数据时可 以不查询TI位状态。( ) 4、51系列单片机异步串行通信的接收方连续接收数据时可 以不查询RI位状态。( ),43,五、计算 1、设8031单片机串行口工作于方式1，晶振频率为12MHz，定时器T1工作于模式2作为波特率发生器，要求波特率为1200b/s，SMOD0，试计算T1的时间常数和波特率误差。 2、51系列单片机的串行口工作在模式3，晶振11.0592MHz，要求波特率选择2400b/s，

16、确定定时器T1的初值及专用寄存器PCON中SMOD的状态。,44,一、填空题 1、波特率是指:每秒传输的数据位数。 2、串行通信要求互相通信的两机必须保持相同的波特率。 3、串行通信按照数据传送方向可分为：单工、半双工、全双工3种制式。 4、多机通信时，主机向从机发送的信息分为地址信息和数据信息，靠第9位可编程TB8标志来区分，当设置TB81时，表示将要发出的信息是 地址 ；当设置TB80时，表示将要发出的信息是 数据 。 5、多机通信开始时，一般都先由主机发送地址，各从机将收到的地址与本机地址比较，如果相同，则设置 SM20，准备接收数据。,答 案,45,6、从机为了只接收主机发送的地址帧，而对数据帧不予理睬，则应置SM21。 二