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1、第六章 MCS-51的串行口6.16.1 串行通信基础知识串行通信基础知识 6.2 6.2 串行口的结构串行口的结构6.3 6.3 串行口的串行口的 4 4 种工作方式种工作方式6.4 6.4 多机通讯多机通讯6.56.5 串行口的编程和应用串行口的编程和应用异步通信方式01停 止 位起 始 位低位高位7位数据位奇偶 校验停 止 位第N个字符第N-1个字符同步通信方式（Synchronous Data Communication）串行通信的波特率波特率（band rate）是异步通信中每秒钟传送的二进制数码的位数（比特数），单位是位/秒。作用：1、反映串行通信的速率；2、反映对传输通道的要求：
2、波特率越高，要求的传输通道的频带宽度就越宽。异步通信：波特率为每秒传送的字符数和每个字符位数的乘积。6.2 MCS-51串行口的结构MCS-51有一个可编程的全双工串行通信接口，可作为通用异步收发器（UART），也可作为同步移位寄存器。它的帧格式有8位、10位和11位，可以设置为固定波特率和可变波特率，给使用者带来很大的灵活性。串行口内部结构示意简图串行口控制寄存器SCON（1）SCON（98H）（2）PCON（87H）电源控制寄存器PCON中只有SMOD位与串行口工作有关，如下图所示。电源控制寄存器PCON6.3 串行口的 4 种工作方式 方式的选择由SM0 、 SM1实现。 四种方式的比较
3、：工作方式功能说说明波特率方式08位同步移位寄 存器常用于扩扩展I/O 口fosc/12方式110位UART起始位0、 8位 数据、结结束位1可变变（取决于定 时时器1溢出率）方式211位UART起始位0、 8位 数据、奇偶校 验验位和结结束位1fosc/64或 fosc/32方式311位UART同上可变变（取决于定 时时器1溢出率）1.串行口方式0 同步移位寄存器方式方式0以8位数据为一帧，不设起始位和停止位 ，先发送或接收最低位。其帧格式如下： 串行数据通过RXD输入或输出，而TXD用于输 出移位时钟，作为外接部件的同步信号。 这种方式不适用于两个8051之间的串行通信，但 可以通过外接移
4、位寄存器来实现单片机的I/O接 口扩展。串行口方式0的应用（P150，P169） 串行口扩展显示器 【例1】用8位串入并出移位寄存器74HC164扩 展显示器。 功能：把数据从显示缓冲区送到数码管。 入口；要显示的数放在以DIS0为首的8个单元中。 出口：把预置的数输出以更新原有的显示。编写程序实现：MOVR7，08H；显示8个数码管MOVR0，DIS0；显示缓冲区未地址送入R0 DL0：MOVA，R0；取要显示数作查表偏移量MOVDPTR，TAB ；指向字形表首MOVC A，ADPTR；查表得字形码MOVSBUF，A；发送显示 DL1：JNBT1，DL1；等待发送完一帧CLRTI；清中断标志
5、，准备继续发送DECR0；更新显示单元DJNZ R7，DL0；重复显示所有数码管RET TAB：DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H；0，1，2， 3，4， DB 92H，82H，0F8H，80H，90H；5，6，7，8，9， DB 88H，83H，0C6H，0A1H，86H；A，B，C，D，E，DB 8EH，0BFH，8CH，0FFH；F，P，暗 74LS165 其中A ,B,C,D,E,F,G,H 并行输入端。 QH串行输出端。 CLOCK：时钟输入端。 CLOCK INHIBIT：时钟禁止端。当时钟禁止端CLK2为低电平时，允 许时钟输入。 SHIFT/LOAD：移位与置
6、位控制端。 SER：扩展多个74LS165的首尾连接端。74LS165是一个并行输入串行输出的移位寄存器。RI图(b) 方式 0 接收电路及时序串行口方式0的应用（P150，P169） 串行口扩展的键盘ORG0100H START：CLR P1.0 ;载入数据 NOP; NOP; SETB P1.0;数据输出 CLR P1.1;允许时钟输 入 RCVI： MOVSCON，10H JNBRI，$ CLRRI MOVA，SBUF ；判断键值，散转 OPR0：LJMPSTARTTAB: AJMP OPR0AJMPOPR1 AJMPOPR72.串行口方式1 10位UART方式1以10位为一帧传输，设有
7、1个起始位（0），8个数据位和1个停止位（1）。其帧格式为： 方式1真正用于串行发送或接收，为10位通用异步接口。 TXD（P3.1）引脚发送数据，RXD（P3.0）引脚接收数据。 数据传输波特率由T1的溢出率决定，可用程序设定。 在接收时，停止位进入SCON的RB8。 串行口方式1的发送和接收时序如图（a）和（b）所示。方式 1 发送和接收时序n只有当REN=1时，才能对RXD进行检测。RI=0。即上一帧数据接收完成时，RI=1发出的中断请求已被响应，SBUF中数据已被取走。由软件使RI=0，以便提供“接收SBUF已空”的信息。SM2=0或收到的停止位为1（方式1时，停止位进入RB8）。满足
8、上述两个条件，将接收到的数据装入串行口的SBUF和RB8（RB8装入停止位），并置位RI，通知CPU取数据；如果不满足，接收到的数据不能装入SBUF，这意味着该帧信息将会丢失。接收有效的两个条件：两个单片机之间的通信通信协议：数据格式、校验方 式波特率硬件连接2. 串行口方式1的应用例:通过MCS-51串行口发送带存放在片内RAM 20H3FH中的数据，要求传送的波特率为1200bps。编写有关的通信程序。 fosc=11.0592MHz。分析:取SMOD0 (TH1)2320E8H 设串行口为方式1，定时器/计数器T1为方式2作为串行口的波特率发生器。可以避免计数溢出后用软件重装定时初值的工
9、作。ORG 0100H MOV TMOD，#20H；设T1为方式2 MOV TL1，#0E8H；T1定时常数 MOV TH1，#0E8H SETB TR1；启动T1 MOV SCON，#01000000B；设串行口为方式1 MOV R0，#20H；设发送数据区首址 MOV R7，#32；发送32个ASCII码数据 LOOP:MOV A，R0；取ASCII码数据 ACALL SP_OUT；调用串行口发送子程序 INC R0；未发送完，则继续 DJNZ R7，LOOP 主程序：SP_OUT：MOV SBUF，A ；带校验位发送JNB TI，$ ；发送等待CLR TI ；清TI标志 RET串行口发送
10、子程序：例：B机由串行口接收数据块。解：采用查询方式，本例与上例相呼应，接收器把接收到的32个数据存放在20H3FH单元内，波特率同上。MOV SCON，#01010000B ；设串口方式1，允许接收MOV TMOD，#20H ；设置定时器T1为方式2MOV TL1，#0E8H ；初值，波特率为1200b/sMOV TH1，#0E8H SETB TR1 ；启动T1运行MOV R0，#20H ；数据存放首地址MOV R7，#32 ；数据块长度LOOP: ACALL SP_IN ；调用接收一帧子程序MOV R0，A ；存放接收的数据INC R0DJNZ R7，LOOP 主程序：SP_IN: JNB
11、 RI，$ ；RI由硬件置位CLR RI ；软件清除RIMOV A，SBUF RET接收一帧子程序：3.串行口方式2和3 11位UART方式2和方式3以11位为1帧传输，设有1个起始位(0)，8个数据位，1个附加第9位和1个停止位(1)。其帧格式为：附加第9位（D8）由软件置1或清0。发送时在TB8中，接收时送RB8中。方式2的波特率是固定的，为振荡器频率的1/32或1/64。方式3的波特率则由T1的溢出率决定，可用程序设定。 方式2和方式3的发送、接收时序如图所示。其操作与方式1类似。方式2、方式3发送和接收时序n只有当REN=1时，才能对RXD进行检测。 发送前，先根据通信协议由软件设置T
12、B8（如作奇偶校验位或地址/数据标志位）， 然后将要发送的数据写入SBUF，即可启动发送过程。 串行口能自动把TB8取出，并装入到第9位数据位的位置，再逐一发送出去。发送完毕，使TI=1。发送过程 接收时，使SCON中的REN=1，允许接收。 当检测到RXD(P3.0)端有10的跳变（起始位）时，开始接收9位数据，送入移位寄存器（9位）。 当满足RI=0且SM2=0，或接收到的第9位数据为1时，前8位数据送入SBUF，附加的第9位数据送入SCON中的RB8，置RI为1；否则，这次接收无效，也不置位RI。接收过程例：编制一个发送程序，将片内RAM中50H5FH的数据串行发送。串行口设定为工作方式
13、2，TB8作奇偶校验位。发送波特率375 kb/s，晶振为12 MHz, SMOD=1。解：在数据写入发送SBUF之前，先将数据的奇偶标志P写入TB8，此时，第9位数据便可作奇偶校验用。可采用查询和中断两种方式发送。ORG 0000HAJMP MAIN ;上电，转向主程序ORG 0100H ;主程序 MAIN: MOV SCON，#80H ;设工作方式2MOV PCON，#80H ;取波特率为fosc/32MOV R0，#50H ;首址50H送R0MOV R7，#10H ;数值长度送R7 LOOP: MOV A，R0 ;取数据MOV C，P ;PCMOV TB8，C ;奇偶标志送TB8MOV
14、SBUF，A ;发送数据 WAIT: JBC TI，CONTAJMP WAIT ;等待中断标志TI=1 CONT: INC R0DJNZ R7，LOOP ;数值尚未发送完， 继续发送下一个数据SJMP $END例：编制一个接收程序，将接收的16B数据送入片内RAM的50H5FH单元中。设串行口工作在方式2，波特率为375bps。解：源程序如下： MAIN: MOV SCON ,#080H ;串行口工作于方2;REN=1,可接收MOV PCON ,#80H ;设SMOD=1MOV R0，#50H ;首址50H送R0MOV R7，#10H ;数值长度送R7SETB REN SETB REN ；启动接收；启动接收 WAIT: JBC RI ,PR1 ;接收完一帧数据，清RI， 转 PR1SJMP WAIT ;否则等待 PR1: MOV A ,SBUF ;读入数据JNB
