《单片机原理及接口技术 C51编程 教学课件 ppt 作者 张毅刚 第7章 串行口》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理及接口技术 C51编程 教学课件 ppt 作者 张毅刚 第7章 串行口（110页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 AT89S51单片机的 串行口,1,内容概要 介绍AT89S51串行口的基本工作原理、4种工作方式以及串行口多机通信的工作原理，还介绍各种常用的串行通信的接口标准，以及串行通信的C51编程。,2,AT89S51的串行口为全双工的通用异步收发（UART）的串行口。全双工就是两个单片机之间串行数据可同时双向传输。异步通信是指收、发双方使用各自的时钟控制发送和接收过程，这样可省去收、发双方的一条同步时钟信号线，使得异步串行通信连接更加简单且容易实现。,7.1 串行口的结构 内部结构如图7-1。 两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF（属于特殊功能寄存器），可同时发送、接收数据。 发送缓冲器
2、只写不能读。 接收缓冲器只读不能写。 两个缓冲器共用一个特殊功能寄存器字节地址（99H）。 控制寄存器两个：特殊功能寄存器SCON和PCON。,4,5,图7-1 串行口内部结构,7.1.1 串行口控制寄存器SCON 字节地址98H，可位寻址，位地址为98H9FH。格式如图7-2。 图7-2 串行口控制寄存器SCON的格式 SCON中各位功能。 （1）SM0、SM1串行口4种工作方式选择位 SM0、SM1两位编码所对应的4种工作方式如表7-1。,6,（2）SM2多机通信控制位 多机通信仅在方式2和方式3下进行。当串口以方式2或方式3接收时，如果SM2 = 1，则只有当接收到的第9位数据（RB8）
3、为“1”时，才使RI置“1”，产生中断请求，并将接收到的前8位数据送入SBUF。 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。,7,当SM2 = 0时，则不论第9位数据是“1”还是“0”，都将前8位数据送入SBUF中，并使RI置“1”，产生中断请求。 方式1时，如果SM2 = 1，则只有收到有效的停止位时才会激活RI。 方式0时，SM2必须为0。 （3）REN允许串行接收位。 由软件置“1”或清“0”。 REN=1，允许串行口接收数据。 REN=0，禁止串行口接收数据。,8,（4）TB8发送的第9位数据 方式2和方式3，TB8是要发送的第9位数据，由软件置“1”或清“
4、0”。双机串行通信时，一般作为奇偶校验位；在多机通信中用来表示主机发送的是地址帧还是数据帧，TB8=1为地址帧，TB8=0为数据帧。 （5）RB8接收的第9位数据 方式2和方式3，RB8存放接收到的第9位数据。在方式1，如SM2 = 0，RB8是接收到的停止位。在方式0，不使用RB8。 （6）TI发送中断标志位 方式0，串行发送的第8位数据结束时TI由硬件置“1”，在其他方式中，串行口发送停止位的开始时置TI 为“1”。,9,TI =1，表示一帧数据发送结束。TI状态可供软件查询，也可申请中断。CPU响应中断后，在中断服务程序中向SBUF写入要发送的下一帧数据。TI必须由软件清“0”。 （7）
5、RI接收中断标志位 方式0时，接收完第8位数据时，RI由硬件置“1”。在其他工作方式中，串行接收到停止位时，该位置“1”。RI=1，表示一帧数据接收完毕，并申请中断，要求CPU从接收SBUF取走数据。该位的状态也可供软件查询。RI必须由软件清“0”。,SCON的所有位都可进行位操作清“0”或置“1”。 7.1.2 特殊功能寄存器PCON 字节地址为87H，不能位寻址。格式图7-3。 图7-3 特殊功能寄存器PCON的格式,11,介绍PCON中各位功能。仅最高位SMOD与串口有关，其它各位的功能已在第2章的节电工作方式一节中作过介绍。 SMOD：波特率选择位。 例如，方式1的波特率计算公式： 方
6、式1波特率 = 定时器T1的溢出率 当SMOD=1时，要比SMOD=0时波特率加倍，所以也称SMOD位为波特率倍增位。,12,7.2 串行口的4种工作方式 4种工作方式由SCON中SM0、SM1位定义，编码见表7-1。 7.2.1 方式0 同步移位寄存器输入/输出方式。该方式并不用于两个AT89S51单片机之间的异步串行通信，而是用于串行口外接移位寄存器，扩展并行I/O口。 8位数据为一帧，无起始位和停止位，先发送或接收最低位。波特率为fosc/12。帧格式如图7-4。 图7-4 方式0的帧格式,13,1方式0输出 （1）方式0输出的工作原理 当执行一条将数据写入发送缓冲器SBUF指令时，产生
7、一个正脉冲，串行口开始把SBUF中的8位数据以fosc/12的固定波特率从RXD引脚串行输出，低位在先，TXD引脚输出同步移位脉冲，发送完8位数据，中断标志位TI置“1”。 发送时序如图7-5。,14,图7-5 方式0发送时序,15,（2）方式0输出的应用 典型应用是外扩串行输入/并行输出的同步移位寄存器74LS164，实现并行输出端口的扩展。 图7-6为串行口工作在方式0，通过74LS164的输出来控制8个外接LED发光二极管亮灭的接口电路。当串行口被设置在方式0输出时，串行数据由RXD端（P3.0）送出，移位脉冲由TXD端（P3.1）送出。在移位脉冲的作用下，串行口发送缓冲器的数据逐位地从
8、RXD端串行地移入74LS164中。,16,17,图7-6 串行口的方式0 外接8个LED发光二极管的接口电路,【例7-1】如图7-6所示，编写程序控制8个发光二极管轮流点亮。 图中74LS164的CLK端为同步脉冲输入端，CLR为控制端，当CLR=0时，允许串行数据从A和B端输入但是8位并行输出端关闭；当CLR=1时，A和B输入端关闭，但是允许74LS164中的8位数据并行输出。当8位串行数据发送完毕后，引起中断，在中断服务程序中，单片机通过串行口输出下一个8位数据。 采用中断方式的参考程序如下。,#include #include sbit P1_0=0x90； xdata char nS
9、endByte； delay( )； main( ) SCON=0x00； /* 设置串行口为方式0*/ EA=1； /* 全局中断允许 */ ES=1； /* 允许串行口中断 */ nIndex=1； SBUF=nSendByte； P1_0=0； for(；) ,void Serial_Port( ) interrupt 4 using 0 if(TI=1) P1_0=1； delay( )； P1_0=0； nSendByte=1； if(nSendByte=0) nSendByte =1； SBUF=nSendByte； TI=0； RI=0； delay( ) int nCounte
10、r； for(nCounter=0；nCounter128；nCounter+)； ,程序说明： （1）定义了全局变量nSendByte，以便在中断服务程序中能访问该变量。nSendByte用于存放从串口发出的字符，在程序中使用操作符对nSendByte变量进行移位，使得从串口发出的数据为0x01, 0x02, 0x04，0x08，0x10，0x20，0x40，0x80，从而逐个点亮不同的发光二极管。 （2）if语句的作用是当nSendByte左移一位由0x80变为0x00后，需对变量nIndex重新赋值为1。 （3）主程序中的SBUF=nSendByte语句必不可少，如没有该语句，主程序并不
11、从串行口发送数据，也就不会有发送完成中断。,（4）循环语句for(；)的循环条件为空，表示for循环为一个无限循环，与while(1)实现同样的功能。,2方式0输入 （1）方式0输入工作原理 方式0接收，REN为允许接收控制位，REN=0，禁止接收；REN = 1，允许接收。 当向SCON寄存器写入控制字（设置为方式0，并使REN位置“1”，同时RI = 0）时，产生一个正脉冲，串行口开始接收数据。 引脚RXD为数据输入端，TXD为移位脉冲信号输出端，接收器以fosc/12的固定波特率采样RXD引脚的数据信息，当接收完8位数据时，中断标志RI置“1”，表示一帧数据接收完毕，可进行下一帧数据的接
12、收，时序如图7-7。,23,图7-7 方式0接收时序,（2）方式0输入应用举例 【例7-2】图7-8为串口外接一片8位并行输入、串行输出的同步移位寄存器74LS165，扩展一个8位并行输入口的电路，可将接在74LS165的8个开关的状态通过串口方式0读入到单片机内。74LS165的SH/LD*端为控制端。若SH/LD*=0，则74LS165可并行输入数据，且串行输出端关闭；SH/LD*=1，则并行输入关断，可以串行输出。 图中由P1.0检测的开关S合上时开始数字量并行读入，采用中断方式来完成数字量的读取。参考程序如下。,25,26,图7-8 外接并行输入串行输出的同步移位寄存器,#includ
13、e #include sbit P1_0=0x90； sbit P1_1=0x91； xdata char nRxByte； delay( )； main( ) xdata char nRxByte=0； SCON=0x00； /* 串行口初始化为方式0*/ ES=1； /* 允许串行口中断 */ EA=1； /* 允许全局中断 */ for(；) if(P1_0=0) /* P1.0=0为真，表示要并行读入数字量 */ P1_1=0； /* P1.1清0，将数字量并行读入*/ P1_1=1； /* P1.1置1，将并行读入数字量串行输出给单片机*/, void Serial_Port() i
14、nterrupt 4 using 0 if(RI=1) nRxByte=SBUF； /*读入SBUF 中的数据*/ TI=0； /*清除TI和RI标志位*/ RI=0； 程序说明：当P1.0为0表示要并行读入数字量，通过P1.1把SH/LD*复位，则并行读入，再把SH/LD*置1，74LS165就将并行读入的数字量通过QH端串行发给单片机，在中断服务程序中读入SBUF中的数据。,7.2.2 方式1 方式1为双机串行通信方式，如图7-9所示。 当SM0、SM1=01时，串行口设为方式1的双机串行通信。TXD脚和RXD脚分别用于发送和接收数据。 图7-9 方式1双机串行通信的连接电路,29,方式1
15、一帧数据为10位，1个起始位（0），8个数据位，1个停止位（1），先发送或接收最低位。帧格式如图7-10。 图7-10 方式1的帧格式 方式1为波特率可变的8位异步通信接口。波特率由下式确定： 方式1波特率 = 定时器T1的溢出率 SMOD为PCON寄存器的最高位的值（0或1）。,30,1方式1发送 方式1输出时，数据位由TXD端输出，发送一帧信息为10位：1位起始位0，8位数据位（先低位）和1位停止位1。当CPU执行一条数据写SBUF的指令，就启动发送。发送时序见图7-11。 图7-11中TX时钟的频率就是发送的波特率。 发送开始时，内部发送控制信号 变为有效，将起始位向TXD脚（P3.0）
16、输出，此后每经过一个TX时钟周期，便产生一个移位脉冲，并由TXD引脚输出一个数据位。8位数据位全部发送完毕后，中断标志位TI置“1。,31,图7-11 方式1发送时序,32,2方式1接收 方式1接收时（REN = 1），数据从RXD（P3.1）引脚输入。当检测到起始位的负跳变，则开始接收。接收时序见图7-12。 接收时，定时控制信号有两种，一种是接收移位时钟（RX时钟），它的频率和传送的波特率相同。另一种是位检测器采样脉冲，频率是RX时钟的16倍。以波特率的16倍速率采样RXD脚状态。当采样到RXD端从1到0的负跳变时就启动检测器，接收的值是3次连续采样（第7、8、9个脉冲时采样）取两次相同的值，以确认起始位（负跳变）的开始，较好地消除干扰引起的影响。,33,图7-12 方式1接收时序,34,当起始位有效时，开始接收一帧信息。每一位数据都进行3次连续采样（第7、8、9个脉冲采样），接
