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1、第八章第八章 80C5180C51单片机的串行通信单片机的串行通信主要内容主要内容：本章主要介绍本章主要介绍80C5180C51串行通信相关知识，串行通信相关知识，包括串行通信基本概念，包括串行通信基本概念，80C5180C51单片机的串行口及其单片机的串行口及其工作方式，以及单片机在双机或多机通信中的应用。工作方式，以及单片机在双机或多机通信中的应用。章节内容安排章节内容安排8.1 8.1 串行通信基础知识串行通信基础知识8.2 80C518.2 80C51串行口串行口8.3 80C518.3 80C51串行口工作方式串行口工作方式8.4 8.4 串行通信数据传输速率串行通信数据传输速率8.
2、5 8.5 串行通信运用串行通信运用8.6 8.6 本章知识回顾本章知识回顾8.1.1 8.1.1 异步通信和同步通信异步通信和同步通信 计算机1 GND 计算机2 GND并行通信 计算机1 GND 计算机2 GND发送接收串行通信并行通信：数据的各位并行通信：数据的各位并行通信：数据的各位并行通信：数据的各位同时同时同时同时传送；传送；传送；传送；串行通信：数据串行通信：数据串行通信：数据串行通信：数据一位一位一位一位一位一位一位一位顺序传送。顺序传送。顺序传送。顺序传送。 数据传输两种方式：串行通信和并行通信数据传输两种方式：串行通信和并行通信8.1.1 8.1.1 异步通信和同步通信异步
3、通信和同步通信串行、并行通信各自特点串行、并行通信各自特点并行传送的线路复杂（需要并行传送的线路复杂（需要N N根数据线），串行根数据线），串行传送的线路简单（只需要传送的线路简单（只需要1-21-2根数据线）；并行根数据线）；并行方式常用于短距离通信，串行方式则多用于长距方式常用于短距离通信，串行方式则多用于长距离通信。离通信。串行通信的分类：串行通信的分类：串行通信的分类：串行通信的分类：异步异步异步异步(Asynchronous Communication)(Asynchronous Communication)(Asynchronous Communication)(Asynchron
4、ous Communication) 同步同步同步同步(Synchronous Communication)(Synchronous Communication)(Synchronous Communication)(Synchronous Communication)同步、异步数据通信格式同步、异步数据通信格式110 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 111起始位停止位奇偶校验8位数据空闲位空闲位第n个字符10 0/1 0/1起始位第n+1个字符0/1 0/1图8.1 异步通信数据帧格式同步、异步数据通信格式同步、异步数据通信格式数据数据数据数据数据同
5、步 字符同步字符1同步字符2图8.2 同步传送的数据格式串行通信制式：串行通信制式：串行通信制式：串行通信制式：单工单工单工单工(a)(a)(a)(a)、半双工半双工半双工半双工(b)(b)(b)(b)和和和和全双工全双工全双工全双工(c)(c)(c)(c) (simplex (simplex (simplex (simplex、half duplexhalf duplexhalf duplexhalf duplex、full duplex)full duplex)full duplex)full duplex)8.1.2 8.1.2 串行通信线路形式串行通信线路形式发送器A站接收器B站单工通
6、信(a)发收A站发收B站发收A站发收B站(b)(c)章节内容安排章节内容安排8.1 8.1 串行通信基础知识串行通信基础知识8.2 80C518.2 80C51串行口串行口8.3 80C518.3 80C51串行口工作方式串行口工作方式8.4 8.4 串行通信数据传输速率串行通信数据传输速率8.5 8.5 串行通信运用串行通信运用8.6 8.6 本章知识回顾本章知识回顾8.2 80C518.2 80C51串行口串行口8.2.1 8.2.1 串行口的硬件结构串行口的硬件结构SBUFSBUF发送控制接收控制发 送端 口接 收端 口1波特率控制TXDRXDDBDBTIRI串行中断写SBUF读SBUF
7、 概述概述概述概述有一个可编程全双工串行通信接口（有一个可编程全双工串行通信接口（有一个可编程全双工串行通信接口（有一个可编程全双工串行通信接口（UART) UART) UART) UART) (Universal (Universal (Universal (Universal AsychronousAsychronousAsychronousAsychronous Receiver/Transmitter ) Receiver/Transmitter ) Receiver/Transmitter ) Receiver/Transmitter )管脚：管脚：管脚：管脚：TXDTXDTXDTX
8、D（P3.1P3.1P3.1P3.1）、）、）、）、RXDRXDRXDRXD（P3.0P3.0P3.0P3.0）可同时发送、接收数据可同时发送、接收数据可同时发送、接收数据可同时发送、接收数据(Transmit/Receive)(Transmit/Receive)(Transmit/Receive)(Transmit/Receive)有四种工作方式，帧格式有有四种工作方式，帧格式有有四种工作方式，帧格式有有四种工作方式，帧格式有8 8 8 8、10101010、11111111位。位。位。位。波特率波特率波特率波特率(Baud rate)(Baud rate)(Baud rate)(Baud
9、rate)可设置可设置可设置可设置 波特率：每秒钟传送二进制数码的位数，单位为波特率：每秒钟传送二进制数码的位数，单位为b/sb/s，即即位位/ /秒。秒。8.2 80C518.2 80C51串行口串行口SBUFSBUF发送控制接收控制发 送端 口接 收端 口1波特率控制TXDRXDDBDBTIRI串行中断写SBUF读SBUF1.1.数据缓冲寄存器数据缓冲寄存器SBUFSBUF两个两个SBUFSBUF，一个用于发送（只写）一个用于发送（只写）；一个用于接收（只读）。映象；一个用于接收（只读）。映象地址均为地址均为99H99H。2.2.数据发送与接收控制数据发送与接收控制发送控制器在波特率作用下
10、，将发发送控制器在波特率作用下，将发送送SBUFSBUF中的数据由并到串，一位位中的数据由并到串，一位位地传输到发送端口；接收控制器在地传输到发送端口；接收控制器在波特率作用下，将接收接收端口的波特率作用下，将接收接收端口的数据由串到并，存入接收数据由串到并，存入接收SBUFSBUF中。中。8.2.1 8.2.1 串行口的硬件结构串行口的硬件结构8.2.2 8.2.2 串行口控制机制串行口控制机制SBUFSBUFSBUFSBUF串行口数据缓冲器串行口数据缓冲器串行口数据缓冲器串行口数据缓冲器 共两个：一个发送寄存器共两个：一个发送寄存器共两个：一个发送寄存器共两个：一个发送寄存器SBUFSBU
11、FSBUFSBUF，一个接收一个接收一个接收一个接收SBUFSBUFSBUFSBUF，二者共用一个地址二者共用一个地址二者共用一个地址二者共用一个地址99H99H99H99H。SCONSCONSCONSCON串行口控制寄存器串行口控制寄存器串行口控制寄存器串行口控制寄存器PCONPCONPCONPCON电源及波特率选择寄存器电源及波特率选择寄存器电源及波特率选择寄存器电源及波特率选择寄存器8.2.2 8.2.2 串行口控制机制串行口控制机制一、控制寄存器一、控制寄存器SCONSCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI工作方式选择多机通信控制位允许串行接收位接收数据的第9位发送数据的第
12、9位9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H串行通信只用该位，为串行通信只用该位，为串行通信只用该位，为串行通信只用该位，为1 1 1 1时，波特率时，波特率时，波特率时，波特率2 2 2 2；为；为；为；为0 0 0 0时时时时不变。不变。不变。不变。SMOD GF1 GF0PDIDL87H二、电源控制寄存器二、电源控制寄存器PCONPCON8.2.2 8.2.2 串行口控制机制串行口控制机制章节内容安排章节内容安排8.1 8.1 串行通信基础知识串行通信基础知识8.2 80C518.2 80C51串行口串行口8.3 80C518.3 80C51串行口工作方式串行口工作方式8.4 8
13、.4 串行通信数据传输速率串行通信数据传输速率8.5 8.5 串行通信运用串行通信运用8.6 8.6 本章知识回顾本章知识回顾8.3 80C518.3 80C51串行口工作方式串行口工作方式SM0 SM1工作方式工作方式功能功能波特率波特率0 0方式方式08位同步移位寄存器位同步移位寄存器fosc/120 1方式方式110位位UART可变可变1 0方式方式211位位UARTfosc/64或或fosc/321 1方式方式311位位UART可变可变例：设串行口工作在方式例：设串行口工作在方式例：设串行口工作在方式例：设串行口工作在方式1 1 1 1，允许接收，则指令为：，允许接收，则指令为：，允许
14、接收，则指令为：，允许接收，则指令为： MOV SCON,#01010000BMOV SCON,#01010000BMOV SCON,#01010000BMOV SCON,#01010000B8.3.1 8.3.1 串行工作方式串行工作方式0 0 在方式在方式在方式在方式0 0 0 0下，串行口作同步移位寄存器用，其波特率固下，串行口作同步移位寄存器用，其波特率固下，串行口作同步移位寄存器用，其波特率固下，串行口作同步移位寄存器用，其波特率固定为定为定为定为f f f foscoscoscosc/12/12/12/12。串行数据从串行数据从串行数据从串行数据从RXD(P3.0)RXD(P3.0
15、)RXD(P3.0)RXD(P3.0)端输入或输出，同步移端输入或输出，同步移端输入或输出，同步移端输入或输出，同步移位脉冲由位脉冲由位脉冲由位脉冲由TXD(P3.1)TXD(P3.1)TXD(P3.1)TXD(P3.1)送出。这种方式常用于扩展送出。这种方式常用于扩展送出。这种方式常用于扩展送出。这种方式常用于扩展I/OI/OI/OI/O口。口。口。口。80C518.3.2 8.3.2 串行工作方式串行工作方式1 1 在方式在方式在方式在方式0 0 0 0下，下，下，下，串行口为波特率可调的串行口为波特率可调的1010位通用异步接口位通用异步接口UARTUART。每发送或接收的一帧信息中，包
16、括。每发送或接收的一帧信息中，包括1 1位起始位位起始位0 0，8 8位位数据位和数据位和1 1位停止位位停止位1 1。8.3.3 8.3.3 串行工作方式串行工作方式2 2和和3 3 串行口为串行口为串行口为串行口为11111111位位位位UARTUARTUARTUART，传送波特率与，传送波特率与，传送波特率与，传送波特率与SMODSMODSMODSMOD有关。发送有关。发送有关。发送有关。发送或接收的一帧数据中包括或接收的一帧数据中包括或接收的一帧数据中包括或接收的一帧数据中包括1 1 1 1位起始位位起始位位起始位位起始位0 0 0 0，8 8 8 8位数据位，位数据位，位数据位，位数
17、据位，1 1 1 1位可编程位位可编程位位可编程位位可编程位( ( ( (用于奇偶校验用于奇偶校验用于奇偶校验用于奇偶校验) ) ) )和和和和1 1 1 1位停止位位停止位位停止位位停止位1 1 1 1。章节内容安排章节内容安排8.1 8.1 串行通信基础知识串行通信基础知识8.2 80C518.2 80C51串行口串行口8.3 80C518.3 80C51串行口工作方式串行口工作方式8.4 8.4 串行通信数据传输速率串行通信数据传输速率8.5 8.5 串行通信运用串行通信运用8.6 8.6 本章知识回顾本章知识回顾8.4 8.4 串行通信数据传输速率串行通信数据传输速率8.4.1 8.4
18、.1 传输速率表示方法传输速率表示方法一、相关术语：波特率和比特率一、相关术语：波特率和比特率二、单片机中使用的波特率二、单片机中使用的波特率8.4 8.4 串行通信数据传输速率串行通信数据传输速率8.4.2 80C518.4.2 80C51单片机的波特率设置单片机的波特率设置1.1.1.1.方式方式方式方式0 0 0 0和方式和方式和方式和方式2 2 2 2的波特率是固定的的波特率是固定的的波特率是固定的的波特率是固定的 在方式在方式2 2中，波特率取决于中，波特率取决于PCONPCON中的中的SMODSMOD值：值： 当当SMOD=0SMOD=0时，波特率为时，波特率为f foscosc/
19、64/64； 当当SMOD=1SMOD=1时，波特率为时，波特率为f foscosc/32. /32. 在方式在方式0 0中，波特率为时钟频率的中，波特率为时钟频率的1/121/12，即，即f foscosc/12/12，固定不变固定不变8.4.2 80C518.4.2 80C51单片机的波特率设置单片机的波特率设置2. 2. 2. 2. 方式方式方式方式1 1 1 1和方式和方式和方式和方式3 3 3 3的波特率可变，由定时器的波特率可变，由定时器的波特率可变，由定时器的波特率可变，由定时器1 1 1 1的溢出率决定的溢出率决定的溢出率决定的溢出率决定波特率波特率/(b/s)fosc/MHz
20、SMOD定时器定时器1C/模式模式初始值初始值方式方式0：1 M方式方式2：375 k方式方式1、3：62.5 k19.2 k9.6 k4.8 k2.4 k1.2 k137.5 k11011012121211.05911.05911.05911.05911.05911.9866121110000000000000000222222221FFHFDHFDHFAHF4HE8H1DH72HFEEBHT波特率=章节内容安排章节内容安排8.1 8.1 串行通信基础知识串行通信基础知识8.2 80C518.2 80C51串行口串行口8.3 80C518.3 80C51串行口工作方式串行口工作方式8.4 8
21、.4 串行通信数据传输速率串行通信数据传输速率8.5 8.5 串行通信运用串行通信运用8.6 8.6 本章知识回顾本章知识回顾8.5 8.5 串行通信应用串行通信应用串行通信接口标准串行通信接口标准 1.RS-232C1.RS-232C通信接口：通信接口：9 9针针D D型头型头1569载波检测DCD接收数据RXD发送数据TXD数据终端就绪信号地GND数据装置就绪请求发送RTS清除发送CTS振铃指示RS232RS232特性特性电气特性：电气特性：逻辑逻辑“1”1”：3V3V15V15V；逻辑逻辑“0”0”：3V3V15V15V。传输距离传输距离1515米。米。最大负载电容最大负载电容2500p
22、F2500pF。波特率波特率20kb/s20kb/s。电平转换电平转换 单片机电平是单片机电平是TTLTTL电平，它与电平，它与RS-232CRS-232C电平不兼容，必须电平不兼容，必须进行电平转换。电平转换的电路很多，进行电平转换。电平转换的电路很多，MAX232MAX232是一种专是一种专用集成电路，类似的集成电路还很多。用集成电路，类似的集成电路还很多。RS232RS232电平转换芯片电平转换芯片MAX232C2-V-C1+V+C1-C2+T2OUTR2INR2OUTT2INT1INR1OUTR1INT1OUTVCCGND12345678910161514131211PCPC机机COM
23、COM口口接80C51机11p(TXD) 10p(RXD) PCPC机和单片机串口通讯的硬件电路机和单片机串口通讯的硬件电路 8.5 8.5 串行通信应用串行通信应用8.5.1 8.5.1 近程串行通信近程串行通信8.5 8.5 串行通信应用串行通信应用8.5.2 8.5.2 调制解调器的使用调制解调器的使用一、调制：数字信号转换成模拟信号的过程一、调制：数字信号转换成模拟信号的过程二、解调：模拟信号转换成数字信号的过程二、解调：模拟信号转换成数字信号的过程8.5 8.5 串行通信应用串行通信应用8.5.3 8.5.3 双机通信双机通信一、双机通信概述一、双机通信概述确定数据通路格式确定数据通
24、路格式制定通信协议制定通信协议设计联系代码设计联系代码定义数据表定义数据表二、双机通信举例二、双机通信举例8.5.3 8.5.3 双机通信双机通信（请见书）（请见书）开 始初始化定时器T1初始化串行口启动定时器T1开放中断主程序踏步中断服务程序关中断清接收中断标志RI保护现场接收PC机发来的字符将字符发送回PC机开中断，恢复现场中断返回主程序主程序中断服务程序中断服务程序一、多机通信系统一、多机通信系统8.5.4 8.5.4 多机通信多机通信（请见书）（请见书）二、多机通信技术要点说明二、多机通信技术要点说明（请见书）（请见书）章节内容安排章节内容安排8.1 8.1 串行通信基础知识串行通信基础知识8.2 80C518.2 80C51串行口串行口8.3 80C518.3 80C51串行口工作方式串行口工作方式8.4 8.4 串行通信数据传输速率串行通信数据传输速率8.5 8.5 串行通信运用串行通信运用8.6 8.6 本章知识回顾本章知识回顾7.6 7.6 本章内容回顾本章内容回顾 本章主要讨论本章主要讨论80C5180C51单片机串口的异步通单片机串口的异步通信及其信及其4 4种工作方式，以及基于种工作方式，以及基于80C5180C51单片机单片机串口的双机和多机通信。串口的双机和多机通信。
