《单片机原理及其应用 教学课件 ppt 作者 陈立周 陈宇 第7章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理及其应用 教学课件 ppt 作者 陈立周 陈宇 第7章（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章 串行接口,第一节 概述 第二节 8051单片机串行接口 第三节 串行接口的工作方式 第四节 串口初始化编程 第五节 RS-232、RS-485接口 第六节 调制解调器 第七节 串行接口的应用,本章要点,串行通信的基本概念。 8051单片机串行接口的结构与工作方式，与PC的通信以及通信程序的编制。 远程通信概念，RS-232、RS-485接口以及调制解调器的应用。,第一节 概述,一、串行通信的工作方式 1.异步方式：以帧作为传送单位，每一帧由起始位、数据位、校验位和停止位组成，结构如图。,2 .异步接收/发送器 异步传送方式可以通过软件将一帧数据逐位取出，在开头加起始位，末尾加校验位和停
2、止位。然后进行发送。也可以用硬件自动完成；这种硬件称为异步接收发送器，简称为UART。8051单片机在片内就提供了一个UART。 3.同步方式 同步方式仅在开始用若干字符作为同步号令，然后连续发送数据，如图所示。由于没有在每一个字符中，配置起始、停止位，所以结构紧凑，传输效率高、速度快，其组成如下图所示：,二、串行通信的传送速度 串行通信的数据传送是按位进行的，每秒所传送的位数称为波特率，如果数据传送的速度为每秒120帧，每个帧包含10位，则每秒传送1200位，即波特率为1200。 10120=l200bit/s=1200baut 每位传送的时间T等于波特率的倒数，如上例波特率为1200则每位
3、传送时间为 T = 0.833ms 国际上规定的标准波特率系列为300、600、1200、1800、2400、4800、9600和19200bit/s 。,三、串行通信的传送方向 1.单工方式：指通信双方，一方只能发送，另一方只能接收，传送方向是单一的。 2.半双工方式:通信双方只有一根传输线(共地)，但任何一方都可以发送，当一方发送时，另一方只能接收。 3.全双工方式：需要通信双方连接两条传输线(共地)，一条是将数据从甲方送到乙方，另一条是从乙方送到甲方。允许双向同时发送。,四、串行通信的校验方式，,奇校验：根据数据中1的个数，决定校验位是否置1。以使1的个数总和为奇数。,偶校验，根据数据中
4、1的个数，决定校验位是否置1，以使1的个数总和为偶数。,2.一组数据的校验方法,在一组数据之后加发数据代数和或在一组数据之后加发数据异或值。,1.异步通信中单个字符的校验方法 通常是在单个字符末位后面，附加一个校验位。,五、调制与解调 串行通信所传送的内容是一串O和l。从0到1或从1到0，形成数据脉冲的前沿和后沿。前后沿越陡峭，频谱就越宽，线间电容造成的信号畸变就越大。所以远距离通信需对信号进行调制。,数据脉冲转换为音频正弦信号后，可用普通电话线进行远距离传输，接收端收到经过调制的音频信号，必须经过解调恢复成原来的数据脉冲。,将信号0调制为400Hz正弦波。 将信号1调制为1200Hz正弦波。
5、,将400Hz正弦波转换为信号0。 将1200Hz正弦波转换为信号1 。,调制,解调,返回本章首页,第二节 8051单片机串行接口,8051单片机串行接口结构,一、数据缓冲器SBUF 发送数据 通过指令MOV SBUF,A将数据写入SBUF，然后串口自动将数据按事先设置的方式及速率从TXD(P3.1)端口输出，数据发送完毕，串口向CPU申请中断，且通过硬件将TI置1，表示发送已经结束，等待写入第二帧数据。 接收数据 通过指令MOV A , SBUF，使串口按事先设置的方式及速率自动从端口TXD(P3.1) 接收数据，一帧数据接收完毕 RI=1，串口向CPU请求中断且表示接收已经结束。,二、控制
6、寄存器SCON SCON各位定义 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0和SM1与工作方式关系 SM0 SMl 工作方式 功 能 波特率 0 0 0 作移位的IO f 12 0 1 1 8位 UART 可变由Tl时间常数定 1 0 2 9位 UART f /n n=64或32 1 1 3 9位 UART 可变由Tl时间常数定 注：表中f 为主振频率。,三、电源控制寄存器PCON PCON各位定义 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SMOD - - - GF1 GF0 PD IDL 电源控制寄存器主要用于设
7、置低功耗模式和掉电保护工作模式。但其中第7位SMOD用于串口。当串口工作于方式1、方式2、方式3时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1波特率加倍，SMOD=0，则不加倍。,返回本章首页,第三节 串行接口的工作方式,一、串行口工作方式0 方式0工作性能: 1)波特率固定为 发送位数据等于一个机器周期。 2)不论是发送还是接收，数据都是从RXD(P3.0)端出入。TXD端而作为同步移位脉冲输出端。 3)工作于方式0时，可将串行接口扩展为并行接口，而其他三种工作方式，则主要用于通信。,方式0的工作时序,方式0的接收时序,方式0的发送时序,方式0的应用,串行口扩展为并行输出口,串行口扩展为并行输人口
8、,二、串口工作方式1 方式1的工作性能 1)波特率可变 串口波特率由定时器T1产生，并决定于T1定时时间，而T1的定时时间决定于装入的时间常数N，因此可根据时间常数N推出波特率，即 2)传送数据为8位，连同一位起始位、一位停止位组成一帧，即一帧为10位，发送由TXD输出，接收由RXD输入，可构成全双工的串行通信端口。,方式1的工作时序,三、串口工作方式 2、3 方式2、3的工作性能 1)方式2波特率固定，并等于。 方式3波特率计算方法同方式1,即等于。 2)一帧数据为11位，包括1位起始位、8位数据位、1位可编程位、1位停止位。数据位低位在前高位在后，第9位可编程位发送时从SCON中的TB8取
9、出，接收时第9位存SCON中的RB8。,返回本章首页,第四节 串口初始化编程,一、计算波特率 串口方式0 串口方式1和串口方式3 串口方式2,二、对SCON、PCON、TMOD初始化 以设计一8051单片机控制系统为例，设主振频率为12MHz，要求串口发送数据为8位、波特率为1200bps.则初始化步骤为： 1.先按波特率要求，计算T1的时间常数N，设SMOD=1。 已知主振频率为12MHz，波特率为1200bps.，串口工作于方式1,按式7-4可求得 N=203.920CCH 2.写出初始化程序 MOV SCON,#50H ;串行口工作于方式1 MOV PCON,#80H ;SMOD=1，
10、MOV TMOD,#20H ;T1工作方式2定时方式 MOV THl,#0CCH ;设置时间常间为N MOV TLl,#0CCH ;自动装入时间常数 SETB TR1 ;启动T1,返回本章首页,第五节 RS-232、RS-485接口,一、RS-232,使用RS-232接口可增加串口的驱动能力、信号幅度与传输距离。,直接用单片机的串 口进行通信，可以将 两个串口直接相连，,RS232芯片MAX232的组成与引脚,引脚,内部组成,二、RS-485 RS-485与RS-232的主要区别是采用差分传输方式以提高通信距离和可靠性，发送端使用2根信号线发送同一信号，但极性相反，接收端从两根线的电压信号相减
11、得到实际信号，可以有效减小共模干扰，提高通信距离达送1200m。,RS-485传输连接,三、RS-232与 RS-485的转换 实现RS-232/RS-485的转换，可通过两个步骤完成，先用MAX232芯片将RS-232电平转换成TTL逻辑，然后用MAX485芯片把TTL逻辑转换为RS-485输出。 反过来使用，也能将RS-485转换为RS-232。,MAX232芯片,MAX485芯片,RS232,TTL,RS485,MAX485芯片,MAX232芯片,RS485,TTL,RS232,返回本章首页,利用MAX3162直接实现RS-232/RS-485的转换,RS232 输出,RS232 输入,
12、RS485 A,B出,RS485 A,B入,第六节 调制解调器,一、调制解调器工作原理 调制解调器的作用是将脉冲型的数据信号，调制在音频载波上。,调制解调器 三种方式,幅移键控（ASK）,相移键控（PSK）,频移键控（FSK）,二、调制器芯片XR2206,数字信 号输入,正弦调 制波输出,频率调节,对称调节,波形调节,调制器芯片XR2206的工作原理 调频时1脚接地，数据信号从第9脚输入，控制电流开关，以调节压控振荡器去选择第7脚或第8脚的电阻，改变输出的音频载波频率，达到调频的目的。输入低电平0频率为1180Hz。高电平1频率为980Hz。这样，原来由低电平0和高电平1组成的脉冲信号，经VC
13、O转换后，成为由1180Hz和980Hz组成的调频波，完成FSK的调制任务。调制后的调频波送到正弦波调整器，从第2脚输出，接在13脚和14脚的电阻，用来调节正弦波的波形。接在15脚和16脚的电阻，用来调节正弦波的对称。3脚是乘法器和正弦波调整器的输出端，可以接一个负载电阻，用来调节正弦波的幅度。,三、解调器芯片XR2211,解调器芯片XR2211工作原理,压控振荡器 定时电容,调制信 号输入,数字信 号输出,数字滤波,返回本章首页,第七节 串行接口的应用,一、单片机之间或单片机与外设之间的通信 应用8051单片机串行接口，首先要对专用寄存器SCON和PCON以及波特率发生器T1进行初始化编程，
14、以设定它的工作方式和波特率高低，然后再通过SBUF实现发送和接收。 发送和接收可以在主程序中进行，也可以放在中断程序中进行，但由于串行通信的速度比较慢，主程序通常安排做其他工作，发送和接收最好放在中断程序中进行。只有在UART完成一个帧的发送或接收后，才通过中断进行收发。,应用举例：在车间设置一个生产进度显示板。显示当天已完成的产量，所需数据，从主单片机传送到显示板，设计一主单片机与显示板单片机间的传送程序。 1主单片机的主程序 ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LIMP SUBG ;INT0中断入口 ORG 0100H START： MOV 30H，#00H MO
15、V SP，#60H SETB IT0 ;边沿触发方式 MOV SCON，#40H ;工作方式1 MOV PCON，#00H ;波特率不加倍 MOV TMOD，#2OH ;T1工作方式2定时,接下,续上 MOV THl，#0E8H MOV TLl，#0E8H ;波特率为1200bp SETB EA ;开中断 SETB EX0 ;允许中断源INT0中断 SETB TRl ;打开波特率发生器 WAIT： NOP ;等待中断 SJMP WAlT 主单片机的中断服务程序 ORG： 0300H SUBG： INC 30H ;产量计数单元加1 MOV SBUF，30H ;送串口 DDF： JNB TI，DDF ;等待发送 CLR TI RETI,1显示板的主程序 ORG 0000H LJMP START ORG 0023H AJMP SUBG ;中断人口 ORG 0100H START：MOV 30H，#00H MOV SP，#60H MOV SCON，#50H ;串口工作方式1允许接收 MOV PCON，#00H ;波特率不加倍 MOV TMOD，#20H ;T1工作于方式1定时 MOV THl，#0E8H MOV TLl，#OE8H ;波特率为1200bps SETB EA ;开中断 SETB ES ;允许串口中断 SETB TR1 ;
