串行通信课件

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1、单片机教学做合一8051单片机的串行口 单片机教学做合一2 80C51的串行口1 计算机串行通信基础3 单片机串行口编程应用 举例单片机教学做合一计计算机串行通信基础础 单片机教学做合一计算机通信是指计算机与外部设备或计 算机与计算机之间的信息交换。 通信有并行通信和串行通信两种方式。 在多微机系统以及现代测控系统中信息的 交换多采用串行通信方式。单片机教学做合一计算机通信是将计算机技术和通信技术 的相结合，完成计算机与外部设备或计 算机与计算机之间的信息交换 。可以分 为两大类：并行通信与串行通信。 并行通信通常是将数据字节的各位用多 条数据线同时进行传送 。单片机教学做合一并行通信控制简单

2、、传输速度快；由于 传输线较多，长距离传送时成本高且接 收方的各位同时接收存在困难。 单片机教学做合一串行通信是将数据字节分成一位一位 的形式在一条传输线上逐个地传送。单片机教学做合一串行通信的特点：传输线少，长距离传 送时成本低，且可以利用电话网等现成 的设备，但数据的传送控制比并行通信 复杂。 单片机教学做合一一、异步通信与同步通信 1、异步通信异步通信是指通信的发发送与接收设备设备 使 用各自的时钟时钟 控制数据的发发送和接收过过程 。为为使双方的收发协调发协调 ，要求发发送和接收 设备设备 的时钟时钟 尽可能一致。 串行通信的基本概念 单片机教学做合一单片机教学做合一异步通信是以字符（

3、构成的帧）为 单位进行传输，字符与字符之间的间 隙（时间间隔）是任意的，但每个字 符中的各位是以固定的时间传送的， 即字符之间不一定有“位间隔”的整数 倍的关系，但同一字符内的各位之间 的距离均为“位间隔”的整数倍。单片机教学做合一异步通信的数据格式 ：异步通信的特点：不要求收发双方时钟的 严格一致，实现容易，设备开销较小，但 每个字符要附加23位用于起止位，各帧 之间还有间隔，因此传输效率不高。单片机教学做合一2、同步通信同步通信时要建立发送方时钟对接收方时 钟的直接控制，使双方达到完全同步。此时 ，传输数据的位之间的距离均为“位间隔”的 整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即保 持位同步关系

4、，也保持字符同步关系。发送 方对接收方的同步可以通过两种方法实现。 单片机教学做合一单片机教学做合一二、串行通信的传输方向 1、单工 单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实 现反向传输。 2、半双工 半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需 要分时进行。 3、全双工 全双工是指数据可以同时进行双向传输。 单片机教学做合一单工 半双工 全双工单片机教学做合一三、信号的调制与解调 利用调制器（Modulator）把数字信号转换成模 拟信号，然后送到通信线路上去，再由解调器（ Demodulator）把从通信线路上收到的模拟信号转 换成数字信号。由于通信是双向的，调制器和解 调器合并在一个装置中，这就

5、是调制解调器 MODEM。单片机教学做合一1、奇偶校验 在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验 位（1或0）。奇校验时，数据中“1”的个数与 校验位“1”的个数之和应为奇数；偶校验时， 数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为 偶数。接收字符时，对“1”的个数进行校验， 若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了 差错。2、代码和校验3、循环冗余校验四、串行通信的校验和传输速率 单片机教学做合一 4、传输速率比特率是每秒钟传输二进制代码的位数 ，单位是：位秒（bps）。如每秒钟传 送240个字符，而每个字符格式包含10位 (1个起始位、1个停止位、8个数据位)， 这时的比特率为：10位2

6、40个/秒 = 2400 bps单片机教学做合一RS232串口通信详解单片机教学做合一 RS-232C是EIA（美国电电子工业协业协 会） 1969年修订订RS-232C标标准。RS-232C定义义 了数据终终端设备设备 （DTE）与数据通信设设 备备（DCE）之间间的物理接口标标准。 1、机械特性 RS-232C接口规规定使用25针连针连 接器，连连 接器的尺寸及每个插针针的排列位置都有 明确的定义义。（阳头头）单片机教学做合一单片机教学做合一单片机教学做合一 2、功能特性单片机教学做合一DCD（pin 1）：数据载波检测 数据：RXD（pin 2）：串口数据输入TXD（pin 3）：串口数

7、据输出 握手：RTS（pin 7）：发送数据请求 CTS（pin 8）：清除发送 DSR（pin 6）：数据发送就绪 DTR（pin 4）：数据终端就绪 地线：GND（pin 5）：地线 其他 RI（pin 9）：铃声指示单片机教学做合一3、过程特性过程特性规定了信号之间的时序关系，以便正确 地接收和发送数据 。远程通信连接 单片机教学做合一近程通信连接 单片机教学做合一4、RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路单片机教学做合一EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号 线功能都作了规定。在TxD和RxD上： 逻辑1(MARK)=-3V-15V 逻辑0(SPACE)=+315V

8、在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上： 信号有效（接通，ON状态，正电压）+3V +15V 信号无效（断开，OFF状态，负电压)=-3V-15V单片机教学做合一对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低 于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；对于 控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高 于+3V，断开状态(OFF)即信号无效的电平低于- 3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路 可以有效地检查出来，介于-3+3V之间的电压无 意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义 ，因此，实际工作时，应保证电平在(315) V之 间。单片机教学做合一EIA-R

9、S-232C与TTL转换：EIA-RS-232C是用正 负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻 辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接 口或终端的TTL器件连接，必须在EIA-RS-232C 与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。实现 这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路 芯片。目前较为广泛地使用集成电路转换器件， 如MC1488芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换 ，而MC1489可实现EIA电平到TTL电平的转换。 单片机教学做合一单片机教学做合一4、RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路单片机教学做合一EIA-RS-232C与TTL转换： MAX232芯片可完

10、成 TTLEIA双向电平转换单片机教学做合一 5、采用RS-232C接口存在的问题1、传输距离短，传输速率低RS-232C总线标准受电容允许值的约束，使用时传输距离一 般不要超过15米（线路条件好时也不超过几十米）。最高传送 速率为20Kbps。2、有电平偏移RS-232C总线标准要求收发双方共地。通信距离较大时， 收发双方的地电位差别较大，在信号地上将有比较大的地电流 并产生压降。3、抗干扰能力差RS-232C在电平转换时采用单端输入输出，在传输过程中 当干扰和噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比，RS-232C 总线标准不得不采用比较大的电压摆幅。单片机教学做合一 二、RS-422A接口R

11、S-422A输出驱动器为双端平衡驱动器。如果其中一条 线为逻辑“1”状态，另一条线就为逻辑“0”，比采用单端不平 衡驱动对电压的放大倍数大一倍。差分电路能从地线干扰中 拾取有效信号，差分接收器可以分辨200mV以上电位差。若 传输过程中混入了干扰和噪声，由于差分放大器的作用，可 使干扰和噪声相互抵消。因此可以避免或大大减弱地线干扰 和电磁干扰的影响。RS-422A传输速率（90Kbps）时，传 输距离可达1200米。 单片机教学做合一 三、RS-485接口RS-485是RS-422A的变型：RS-422A用于全双工，而RS -485则用于半双工。RS-485是一种多发送器标准，在通信线 路上最

12、多可以使用32 对差分驱动器/接收器。如果在一个网络 中连接的设备超过32个，还可以使用中继器。 RS-485的信号传输采用两线间的电压来表示逻辑1和逻辑 0。由于发送方需要两根传输线，接收方也需要两根传输线。 传输线采用差动信道，所以它的干扰抑制性极好，又因为它 的阻抗低，无接地问题，所以传输距离可达1200米，传输速 率可达1Mbps。单片机教学做合一RS-485是一点对多点的通信接口，一般采 用双绞线的结构。普通的PC机一般不带RS485 接口，因此要使用RS-232C/RS-485转换器。对 于单片机可以通过芯片MAX485来完成TTL/RS- 485的电平转换。在计算机和单片机组成的

13、RS- 485通信系统中，下位机由单片机系统组成， 上位机为普通的PC机，负责监视下位机的运 行状态，并对其状态信息进行集中处理，以 图文方式显示下位机的工作状态以及工业现 场被控设备的工作状况。系统中各节点（包 括上位机）的识别是通过设置不同的站地址 来实现的。单片机教学做合一80C51的串行口 单片机教学做合一1 80C51串行口的结构 单片机教学做合一有两个物理上独立的接收、发送缓冲 器SBUF，它们占用同一地址99H ；接收 器是双缓冲结构 ；发送缓冲器，因为发 送时CPU是主动的，不会产生重叠错误 。 1 80C51串行口的结构 单片机教学做合一SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设

14、定 串行口的工作方式、接收/发送控制以及设 置状态标志： 2 80C51串行口的控制寄存器 单片机教学做合一2 80C51串行口的控制寄存器 SM0和SM1为工作方式选择位，可选择四 种工作方式： 单片机教学做合一SM2，多机通信控制位，主要用于方式2和方 式3。当接收机的SM2=1时可以利用收到的RB8 来控制是否激活RI（RB80时不激活RI，收到 的信息丢弃；RB81时收到的数据进入SBUF， 并激活RI，进而在中断服务中将数据从SBUF读 走）。当SM2=0时，不论收到的RB8为0和1，均 可以使收到的数据进入SBUF，并激活RI（即此 时RB8不具有控制RI激活的功能）。通过控制 S

15、M2，可以实现多机通信。 在方式0时，SM2必须是0。在方式1时，若 SM2=1，则只有接收到有效停止位时，RI才置1 。单片机教学做合一REN，允许串行接收位。由软件置REN=1，则 启动串行口接收数据；若软件置REN=0，则禁 止接收。单片机教学做合一TB8，在方式2或方式3中，是发送数据 的第九位，可以用软件规定其作用。可 以用作数据的奇偶校验位，或在多机通 信中，作为地址帧/数据帧的标志位。 在方式0和方式1中，该位未用。单片机教学做合一RB8，在方式2或方式3中，是接收到数 据的第九位，作为奇偶校验位或地址帧 /数据帧的标志位。在方式1时，若 SM2=0，则RB8是接收到的停止位。单

16、片机教学做合一TI，发送中断标志位。在方式0时，当 串行发送第8位数据结束时，或在其它 方式，串行发送停止位的开始时，由内 部硬件使TI置1，向CPU发中断申请。 在中断服务程序中，必须用软件将其清 0，取消此中断申请。单片机教学做合一RI，接收中断标志位。在方式0时，当 串行接收第8位数据结束时，或在其它 方式，串行接收停止位的中间时，由内 部硬件使RI置1，向CPU发中断申请。 也必须在中断服务程序中，用软件将其 清0，取消此中断申请。单片机教学做合一PCON中只有一位SMOD与串行口工作 有关 ： SMOD（PCON.7） 波特率倍增位 。在串行口方式1、方式2、方式3时， 波特率与SMOD有关，当SMOD=1时 ，波特率提高一倍。复位时， SMOD=0。单片机教学做合一 二、80C51串行口的工作方式 1方式1是10位数据的异步通信口。TXD为数 据发送引脚，RXD为数据接收引脚，传送一帧 数据