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1、项目小结,项目导读,任务二、LED动态显示器,知识归纳,任务一、串口控制数码管电路的设计与制作,情景四 单片机串行通信的实现,练习题,项目目标导读,学习 目标,掌握使用单片机进行RS485总线通信的编程方法 掌握电平转换器件RS232的使用方法 学会Proteus VSM虚拟终端（VITUAL TERMINAL）的使用 学会使用Proteus软件设计并仿真I2C器件扩展单片机存储器的方法 掌握单片机进行I2C通信的编程方法 学会Proteus VSM虚拟I2C调试器的使用方法 学会SPI总线时钟芯片DS1302的使用方法,能编写RS485、24C01和DS1302的汇编程序 根据任务要求能构建
2、单片机最小应用系统 会使用单片机4个I/O端口连接外部设备 能够编写常见的顺序程序、循环程序、延时子程序和查表程序 设计RS485通信、I2C存储器扩展和SPI总线实时时钟控制系统，对电路中的故障进行分析判断并加以解决,1.单片机串行通信的概念 。 2.串口编程的方法及要点 。 3.复杂单片机控制系统软硬件的设计方法 。,知识教学点,项目目标导读,方法切入点,1.采用“项目引导、任务驱动”的教学方式，通过实际项目的分析和实施，了解几种串行接口的原理和实际应用。,参考学时：6学时8学时,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,计算机与外界的信息交换称为“通信”。通信的基本方式有两种：并行方式和串
3、行方式。并行通信（即并行数据传送）是指计算机与外界进行通信（数据传输）时，一个数据的各位同时通过并行输入/输出口进行传送，如图所示。并行通信的优点是数据传送速度快，缺点是一个并行的数据有多少位，就需要多少根传输线，在数据的位数较多、传输距离较远时不太方便。 本任务是利用51单片机的串口通信实现对LED数码管的控制。,图 并行通信方式,任务分析,用51单片机的串口通信实现对LED数码管的控制，采用串行通信方式0和串入并出移位寄存器74LS164，数码管接在74LS164的并口输出端。要求LED数码管能以2S的时间间隔循环显示09十个数字。,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,任务一 串口控制
4、数码管电路的设计与制作,计算机与外界的信息交换称为通信。通信的基本方式可分为并行通信和串行通信两种。并行通信是指数据的各位同时在多根数据线上发送或接收。串行通信是数据的各位在同一根数据线上依次逐位发送或接收。,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,数据是一位一位传送的,优点：传输线少，连线简单,缺点：速度慢,适用于远距离 或数据量少的通信,串行通信,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,计算机,网络,鼠标,扫描仪,硬盘,并行、 串行接口的应用？,I2C SPI,RS232,USB,常见的串行通信接口:,1、串行通信简介,串行通信是指一个数据的所有位按
5、一定的顺序和方式，一位一位地通过串行输入/输出口进行传送，如图所示。由于串行通信是按数据的逐位顺序传送，在进行串行通信时，只需一根传输线。在传送的数据位数多且通信距离很长时，这种传输方式的优点就显得很突出了。,串行通信方式,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,（1）异步通信和同步通信,串行通信是将构成数据或字符的每个二进制码位，按照一定的顺序逐位进行传送，其传送有两种基本的通信方式：1） 同步通信方式(Synchronous Communication)同步通信的基本特征是发送与接收保持严格的同步。由于串行传送是逐位顺序进行的，为了约定数据是由哪一位开始传送，需要设定同步字符。这种方式速度
6、快，但是硬件复杂。,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,同步通信是一种连续传送数据的通信方式，一次通信传送多个字符数据，称为一帧信息。数据传输速率较高，通常可达56000bps或更高。其缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格同步。,图 同步通信数据传送格式,同步通信的数据帧格式如图所示。,2）异步通信方式异步通信方式规定了传送格式，数据通常是以字符或字节为单位组成数据帧进行传送的。每个数据均以相同的帧格式传送。异步通信中一帧数据的格式如图所示，每帧信息由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成，帧与帧之间用高电平分隔开。,任务一 串口控制数码管电路的设计
7、与制作,异步通信的字符帧也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等4部分组成。 起始位：位于字符帧开头，只占一位，为逻辑0低电平，用于向接收设备表示发送端开始发送一帧信息。 数据位：紧跟起始位之后，用户根据情况可取5位、6位、7位或8位，低位在前，高位在后。 奇偶校验位：位于数据位之后，仅占一位，用来表征串行通信中采用奇校验还是偶校验，由用户决定。 停止位：位于字符帧最后，为逻辑1高电平。通常可取1位、1.5位或2位，用于向接收端表示一帧字符信息已经发送完，也为发送下一帧作准备。,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,在异步通信中，接收与发送之间必须有两项规定：a) 帧格式的设定。即
8、帧的字符长度、起始位、数据位、停止位，以及奇偶校验形式等的设定。例如，以ASCII码传送，7位数据位，1位起始位，1位停止位，奇校验方式。这样，一帧的字符总数是10位，而一帧的有用信息是7位。b) 波特率的设定。波特率反映了数据通信位流的速度，波特率越高，数据信息传送越快。常用的波特率有300、600、1200、2400、4800、9600、19200和38400等。,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,（2）串行通信中数据的传送方向,串行通信制式：单工(a)、半双工(b)和全双工(c)(simplex half duplex full duplex
9、),任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,（2）串行通信中数据的传送方向,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,单工：广播,双工：电话,（3）串行通信中的奇偶校验,串行通信的关键不仅是能够传送数据，更重要的是要能正确地传送；但是串行通信的距离一般较长，线路容易受到干扰，要保证完全不出错不太现实，尤其是一些干扰严重的场合。在单片机通信中，最为简单又应用广泛的就是奇偶校验的方法。,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,（3）串行通信中的奇偶校验,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,奇偶校验的特点是按字符校验，即在发送每个字符数据之后都附加一位奇偶校验位(1或0),当设置为奇校验时，数据中
10、1的个数与校验位1的个数之和应为奇数；反之则为偶校验。收、发双方应具有一致的差错检验设置，当接收1帧字符时，对1的个数进行检验，若奇偶性(收、发双方)一致则说明传输正确。奇偶校验只能检测到那种影响奇偶位数的错误，比较低级且速度慢，一般只用在异步通信中。,2、单片机的串行接口,89S52单片机内部集成有一个功能很强的全双工串行通信口，设有2个相互独立的接收、发送缓冲器，可以同时接收和发送数据。串行口内部缓冲器的结构，发送缓冲器只能写入而不能读出，接收缓冲器只能读出而不能写入，因而两个缓冲器可以共用一个地址99H。两个缓冲器统称为串行通信特殊功能寄存器SBUF。,串行口内部缓冲器的结构,任务一 串
11、口控制数码管电路的设计与制作,2、单片机的串行接口,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,串行数据缓冲器SBUFSBUF是串行口缓冲寄存器，包括发送寄存器和接收寄存器，以便能以全双工方式进行通信。此外，在接收寄存器之前还有移位寄存器，从而构成了串行接收的双缓冲结构，这样可以避免在数据接收过程中出现帧重叠错误。发送数据时，由于CPU是主动的，不会发生帧重叠错误，因此发送电路不需要双重缓冲结构。,2、单片机的串行接口,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,(1)控制寄存器SCON（98H）,设定工作方式、接收/发送控制以及设置状态标志,JBC RI ，rel,89S52的串行口设有两个控制寄存
12、器：串行控制寄存器SCON和波特率选择特殊功能寄存器PCON。,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,1)SM0 SM1：串行口工作方式选择位。其状态组合所对应的工作方式如表所示。,表 串行口工作方式,例：设串行口工作在方式1，允许接收，则指令为：MOV SCON, #01010000B（50H）,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,2) SM2：多机通信控制器位。在方式0中，SM2必须设成0。在方式1中，当处于接收状态时，若SM2=1，则只有接收到有效的停止位“1”时，RI才能被激活成“1”(产生中断请求)。在方式2和方式3中，若SM2=0，串行
13、口以单机发送或接收方式工作，TI和RI以正常方式被激活并产生中断请求；若SM2=1，RB8=1时，RI被激活并产生中断请求。,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,4) TB8：方式2和方式3中要发送的第9位数据。该位由软件置位或复位。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位的状态表示主机发送的是地址还是数据：TB8=1表示地址，TB8=0表示数据。TB8还可用作奇偶校验位。,3) REN：串行接受允许控制位。该位由软件置位或复位。当REN=1，允许接收；当REN=0，禁止接收。,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,6)TI：发送中断标志位。TI=1，表示已
14、结束一帧数据发送，可由软件查询TI位标志，也可以向CPU申请中断。 注意：TI在任何工作方式下都必须由软件清0。,5) RB8：接收数据第9位。在方式2和方式3时，RB8存放接收到的第9位数据。RB8也可用作奇偶校验位。在方式1中，若SM2=0，则RB8是接收到的停止位。在方式0中，该位未用。,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,7)RI：接收中断标志位。RI=1，表示一帧数据接收结束。可由软件查询RI位标志，也可以向CPU申请中断。注意：RI在任何工作方式下也都必须由软件清0。在AT89C51中，串行发送中断TI和接收中断RI的中断入口地址是同是0023H，因此在中断程序中必须由软件查询
15、TI和RI的状态才能确定究竟是接收还是发送中断，进而作出相应的处理。单片机复位时，SCON所有位均清0。,串行通信只用该位，为SMOD=1时，波特率2；SMOD=0时，波特率不变。,(2)电源及波特率选择寄存器PCON,87H,波特率选择位,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,串行口四种工作方式应用比较,方式的选择由SM1、SM0实现。,3、串行口工作方式,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,方 式 0,在方式0下，串行口作同步移位寄存器用，其波特率固定为fosc/12。串行数据从RXD(P3.0)端输入或输出，同步移位脉冲由TXD(P3.1)送出。这种方式常用于扩展I/O口。,（a）
16、方式0扩展输出接口,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,注意： 每当发送或接收完8位数据后，硬件会自动置TI或RI为1，CPU响应TI或RI中断后，必须由用户用软件清0。,（b）方式0扩展输入接口 图9-5 串行口工作方式0扩展输入输出接口,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,方 式 1,10位的帧格式,串行口为波特率可调的10位通用异步接口UART。每发送或接收的一帧信息中，包括1位起始位0，8位数据位和1位停止位1。,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,方式1输出-发送数据,方式1输入-接收数据,置REN为1时，接收器检测到RXD引脚输入电平发生负跳变时，则说明起始位有效，将其移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧信息的其余位。当RI=0，且SM2=0（或接收到的停止位为1）时，将收到的9位数据的前8位装入SBUF，第9位（停止位）进入RB8，并置RI=1，向CPU请求中断。,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,任务一 串口控制数码管电路的设计与制作,1) 数据发送,当TI=0时，执行“MOV SBUF，A”指令后开始发送，由硬件自动加入起始位和停止位，构成一帧数据，然后由TXD端串行输出。发送完后，TXD输出线维持在“1”状态下，并将SCON中的TI置1，表示一帧数据发送完毕。,
