第七章 MCS-51单片机串行接口 第一页，共32页1 串行口控制寄存器（SCON） SCON是MCS-51单片机的一个可位寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制单元地址为98H，位地址为98H9FH寄存器的内容及位地址表示如下：位地址 9FH 9EH9DH9CH 9BH9AH 99H98H位符号 SM0 SM1SM2RENTB8RB8TIRI7-1 串行口控制寄存器第二页，共32页各位的说明如下：1)SM0 、SM1串行口工作方式选择位 其状态组合和对应工作方式为： SM0 SM1 工作方式 0 0 方式0 0 1 方式1 1 0 方式2 1 1 方式3第三页，共32页2)M2允许方式2、3的多机通信控制位 在方式2和3中，若SM21且接收到的第九位数据（RB8）为1，才将接收到的前8位数据送入接收SBUF中，并置位RI产生中断请求；否则丢弃前8位数据若 SM20，则不论第九位数据（RB8）为1还是为0,都将 前8位送入接收SBUF中，并产生中断请求 方式0时，SM2必须置03)REN允许接收位 REN0 禁止接收数据 REN1 允许接收数据4)TB8发送数据位8 在方式2、3时，TB8的内容是要发送的第9位数据,其值由用户通过软件来设置。
第四页，共32页5)RB8接收数据位8 在方式2、3时，RB8是接收的第9位数据 在方式1时，RB8是接收的停止位 在方式0时，不使用RB86)TI发送中断标志位 在方式0时，发送完第8位数据后，该位由硬件置位 在其它方式下，于发送停止位之前，由硬件置位 因此，TI1表示帧发送结束，其状态既可供软件查询使用，也可请求中断 TI由软件清“0”第五页，共32页7)RI接收中断标志位 在方式0时，接收完第8位数据后，该位由硬件置位 在其它方式下，于接收到停止位之前，该位由硬件置位 因此，RI1表示帧接收结束，其状态既可供软件查询使用， 也可请求中断 RI由软件清“0”第六页，共32页2 串行口缓冲区SBUF SBUF是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器，可同时发送、接收数据两个缓冲器只用一个字节地址99H，可通过指令对SBUF的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作CPU在写SBUF，就是修改发送缓冲器；读SBUF，就是读接收缓冲器串行口对外也有两条独立的收发信号线RxD、TxD，因此可以同时发送、接收数据，实现全双工 第七页，共32页 PCON不可位寻址，字节地址为87H它主要是为CHMOS型单片机80C51的电源控制而设置的专用寄存器。
其内容如下： 与串行通信有关的只有D7位（SMOD），该位为波特率倍增位，当SMOD=1时，串行口波特率增加一倍，当SMOD=0时，串行口波特率为设定值当系统复位时，SMOD=0 位序D7D6D5D4D3D2D1D0位符号SMOD/GF1GF0PDIDL3 电源控制寄存器（PCON)第八页，共32页7-2 MCS-51串行的工作方式SM0 SM1方式功能说明波特率0 0方式0移位寄存器方式fosc/120 1方式18位UART可变1 0方式29位UARTfosc/64 或者fosc/321 1方式39位UART可变表8-1 串行口工作方式 串行口的工作方式由SM0和SM1确定，编码和功能如表8-1所示 方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特率是可变的，由T1的溢出率决定第九页，共32页1 数据输出（发送） 当数据写入SBUF后，数据从RXD端在移位脉冲（TXD）的 控制下，逐位移入74LS164，74LS164能完成数据的串并转换当8位数据全部移出后，TI由硬件置位，发生中断请求若CPU响应中断，则从0023H单元开始执行串行口中断服务程序，数据由74LS164并行输出。
其接口逻辑如图8.3所示图8.3接口逻辑一、串行工作方式0第十页，共32页2 数据输入（接收） 要实现接收数据，必须首先把SCON中的允许接收位REN设置为1当REN设置为1时，数据就在移位脉冲的控制下，从RXD端输入当接收到8位数据时，置位接收中断标志位RI，发生中断请求其接口逻辑如图8.4所示由逻辑图可知，通过外接74LS165，串行口能够实现数据的并行输入图8.4 外接移位寄存器输入 第十一页，共32页 【例7-1】使用74LS164的并行输出端接8支发光二极管，利用它的串入并出功能，把发光二极管从左到右依次点亮，并反复循环假定发光二极管为共阴极接法图8.5 电路设计 第十二页，共32页 ORG0000H LJMPMAIN ORG1000HMAIN： MOVSCON，#00H ；串行口工作在方式0 CLRES ；禁止串行中断 MOVA， #80H ；发光二极管从左边亮起DELR： CLRP1.0 ；关闭并行输出 MOVSBUF， A ；串行输出WAINT： JNBTI， WAIT ；状态查询 SETBP1.0 ；开启并行输出 ACALL DELAY ；调用延时子程序 CLRTI ；清发送中断标志 RRA ；发光右移 AJMPDELR ；继续 EDN 解：电路如图8.5。
软件部分如下：第十三页，共32页方式1为10位为一帧的异步串行通信方式其帧格式为1个起始位、8个数据位和1个停止位如图8.6所示:图8.6 方式1的帧格式1. 数据输出（发送） 数据写入SBUF后，开始发送，此时由硬件加入起始位和停止位，构成一帧数据，由TXD串行输出输出一帧数据后，TXD保持在高电平状态下，并将TI置位，通知CPU可以进行下一个字符的发送二、串行工作方式1第十四页，共32页2 数据输入（接收） 当REN=1且接收到起始位后，在移位脉冲的控制下，把接收到的数据移入接收缓冲寄存器（SBUF）中，停止位到来后，把停止位送入RB8中，并置位RI，通知CPU接收到一个字符3 波特率的设定 工作在方式1时，其波特率是可变的，波特率的计算公式为： 其中，SMOD为PCON寄存器最高位的值，其值为1 或0第十五页，共32页 当定时器1作波特率发生器使用时，选用工作方式2（即自动加载定时初值方式）选择方式2可以避免通过程序反复装入定时初值所引起的定时误差，使波特率更加稳定假定计数初值为X，则计数溢出周期为：第十六页，共32页 溢出率为溢出周期的倒数则波特率的计算公式为： 实际使用中，波特率是已知的。
因此需要根据波特率的计算公式求定时初值X用户只需要把定时初值设置到定时器1，就能得到所要求的波特率 第十七页，共32页4 应用举例（用方式1实现双机串行通信）（1）通信双方的硬件连接 作为应用系统首先要研究通信双方如何连接一种办法是把两片8051的串行口直接相连，一片8051的TXD与另一片的RXD相连，RXD与另一片的TXD相连，地与地连通由于8051串行口的输出是TTL电平，两片相连所允许的距离极短第十八页，共32页2）通信双方的软件约定 为实现双机通信，我们规定如下： 假定A机为发送机，B机为接收机 当A机发送时，先送一个“AA”信号，B机收到后回答一个“BB”信号，表示同意接收 当A机接收到“BB”后，开始发送数据，每发送一次求一次“检 查和”，假定数据块长16个字节，起始地址为30H，一个数据块发送完后再发出“检查和” 第十九页，共32页 为使波特率不倍增，设定PCON寄存器的SMOD=0，则 PCON00H .（3）基本的通信程序 设计程序框图如图8.7所示 B机接收的数据并转存到数据区，起始地址也为30H，同时每接收一次也计算一次“检查和”，当一个数据块收齐后，再接收A机发来的“检查和”，并将它与B机的“检查和”进行比较。
若两者相等，说明接收正确，B机回答一个00；若两者不相等，说明接收不正确，B机回答一个FF，请求重发 A机收到00的答复后，结束发送若收到的答复非0，则重新将数据发送一次 双方均以1200波特的速率传送假设晶振频率为6MHz ，计算定时器1的计数初值： 第二十页，共32页图8.7 双机通信程序结构图 第二十一页，共32页A机通信程序：ASTART: MOV TMOD，#20H ；设定定时器1工作方式2 MOV TL1，#0F2H ；设定计数初值 MOV TH1，#0F2H ；计数重装值 MOV PCON，#00H ；波特率不倍增 SETB TR1 ；启动T1 MOV SCON，#50H ；设置串行口方式1ATT1: MOV SBUF， #0AAH ；发送“AA”AWAIT1: JBC TI， ARR1 ；等待一帧发送完 SJMP AWAIT1ARR1: JBC RI，ARR2 ；等待应答信号 SJMP ARR1 根据结构图设计出下述通信程序：第二十二页，共32页ARR2: MOVA， SBUF XRLA，#0BBH JNZATT1 ；判断是否是应答信号“00”ATT2: MOVR0， #30H MOVR7，#10 MOVR6，#00HATT3: MOVSBUF， R0 MOVA，R6 ADDA，R0 MOVR6，A INCR0AWAIT2: JBCTI，ATT4 SJMPAWAIT2 ；发送有效数据ATT4: DJNZR7， ATT3 ；判断是否传送完毕 MOV SBUF， R6第二十三页，共32页。
AWAIT3: JBC TI， ARR3 SJMPAWAIT3 ；等待ARR3: JBCRI， ARR4 SJMPARR3 ；等待ARR4: MOVA， SBUF JNZATT2AEND: RETB机通信程序：BSTART: MOVTMOD， #20H；设定定时器1工作方式2 MOV TH1，#0F2H ；设定计数初值 MOV TL1，#0F2H ；计数重装值 MOVPCON，#00H ；波特率不倍增 SETBTR1 MOVSCON，#50H第二十四页，共32页BRR1: JBC RI,BRR2 SJMP BRR1 ；等待BRR2: MOV A,SBUF ；把接收到的数据送入A XRL A,#0AAH ；判断接收到数据是否是“AA” JNZ BRR1 ；如果不是继续等待BTT11: MOVSBUF,0BBH ；发送应答信号BWAIT1: JBCTI, BRR3 ；等待 SJMPBWAIT1BRR3: MOVR0,#30H ；接收有效数据 MOV R7,#10 MOV R6,#00HBRR4: JBCRI,BRR5 SJMP BRR4 第二十五页，共32页BRR6: MOV A， SBUF XRL A，R6 JZ BEND MOV SBUF，#0FFHBWAIT3: JBC TI， BRR3 SJMP BWAIT3BEND: MOV SBUF， #00H RET 第二十六页，共32页。
方式2为11位为一帧的异步串行通信方式其帧格式为1个起始位、9个数据位和1个停止位如图8.8所示图8.8 方式2的帧格式 三、串行工作方式2第二十七页，共32页 在方式2下，字符还是8个数据位，只不过增加了一个第9个数据位（D8）,而且其功能由用户确定，是一个可编程位 在发送数据时，应先在SCON的TB8位中把第9个数据位的内容准备好这可使用如下指令完成： SETB TB8 ；TB8位置“1” CLR TB8 ；TB8位置“0”第二十八页，共32页 发送数据（D0D7）由MOV指令向SBUF写入，而D8位的内容则由硬件电路从TB 8中直接送到发送移位器的第九位，并以此来启动串行发送一个字符帧发送完毕后，将TI位置“1”，其他过程与方式1相同 方式2的接收过程也于方式1基本类似，所不同的只在第9数据位上，串行口把接收到的前8个数据位送入SBUF,而把第九数据位送入RB 方式2的波特率时固定的，而且有两种一种是晶振频率的三十二分之一；另一种是晶振频率的六十四分之一即fosc/32和fosc/64如用公式表示则为：第二十九页，共32页 由此公式可知，当SMOD为0时，波特率为fosc/64，。