單片機課程設(shè)計PPT課件

.,1,單片機課程設(shè)計,李秀媛-山東經(jīng)濟學院,2,LESSON8串口通信,通信是指發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備之間的信息交換，常見并行通信和串行通信兩種方式。目前遠距離設(shè)備間多采用串行通信方式。,一、概述,串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個地傳送。,串行通信的特點：傳輸線少，長距離傳送時成本低，且可以利用電話網(wǎng)等現(xiàn)成的設(shè)備，但數(shù)據(jù)的傳送控制比并行通信復雜。,3,LESSON8,1）異步通信異步通信是指發(fā)送與接收設(shè)備使用各自的時鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程。為使雙方的收發(fā)協(xié)調(diào)，要求發(fā)送和接收設(shè)備的時鐘盡可能一致。字符與字符之間的間隙（時間間隔）是任意的，但每個字符中的位是以固定的時間傳送的。,1、異步通信與同步通信,4,LESSON8,2）異步通信格式異步通信是按字符發(fā)送的，字符的第一位是起始位（如：低電平0），中間是數(shù)據(jù)位（如：8位），最后是停止位（如：高電平1）。數(shù)據(jù)位沒有固定的長度，可以包含校驗位。,3）異步通信傳輸方向串行通信的傳輸方向分單工傳輸，半雙工傳輸，全雙工傳輸。,5,有兩個物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，它們占用同一地址99H；接收器是雙緩沖結(jié)構(gòu)；發(fā)送緩沖器，因為發(fā)送時CPU是主動的，不會產(chǎn)生重疊錯誤。,二、80C51串行口的結(jié)構(gòu),LESSON8,6,1、SCON是一個特殊功能寄存器，用以設(shè)定串行口的工作方式、接收/發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標志：,1）SM0和SM1為工作方式選擇位，可選擇四種工作方式：,三、串行口的相關(guān)寄存器設(shè)置,LESSON8,7,SM2，多機通信控制位，主要用于方式2和方式3。在方式1時，若SM2=1，則只有接收到有效停止位時，RI才置1。通常SM2=0；REN，允許串行接收位。由軟件置REN=1，則啟動串行口接收數(shù)據(jù)；若軟件置REN=0，則禁止接收。TB8，在方式2或方式3中，是發(fā)送數(shù)據(jù)的第九位，在方式0和方式1中，該位未用。TB8=0.RB8，在方式2或方式3中，是接收到數(shù)據(jù)的第九位。在方式1時，若SM2=0，則RB8是接收到的停止位。,LESSON8,8,TI，發(fā)送中斷標志位。除方式0外，串行發(fā)送停止位的開始時，由內(nèi)部硬件使TI置1，向CPU發(fā)中斷申請。在中斷服務程序中，必須用軟件將其清0，取消此中斷申請。RI，接收中斷標志位。除方式0外，串行接收停止位的中間時，由內(nèi)部硬件使RI置1，向CPU發(fā)中斷申請。也必須在中斷服務程序中，用軟件將其清0，取消此中斷申請。,LESSON8,9,2、PCON中只有一位SMOD與串行口工作有關(guān)：,SMOD（PCON.7）波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3時，波特率與SMOD有關(guān)，當SMOD=1時，波特率提高一倍。復位時，SMOD=0。,LESSON8,10,LESSON8,EA=1；/開總中斷；ES=1；/允許串行通信；ET1=1；/允許定時器1中斷；,3、IE寄存器，設(shè)置與串行口中斷相關(guān)：,11,4、方式1的工作時序方式1是10位數(shù)據(jù)的異步通信口。TXD（P3.0）為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，RXD（P3.1）為數(shù)據(jù)接收引腳。,方式1輸出,LESSON8,12,2）方式1輸入,用軟件置REN為1，接收器以所選擇波特率的16倍速率采樣RXD引腳電平，檢測到RXD引腳輸入電平發(fā)生負跳變時，則說明起始位有效，將其移入輸入移位寄存器，并開始接收這一幀信息的其余位。接收過程中，數(shù)據(jù)從輸入移位寄存器右邊移入，起始位移至輸入移位寄存器最左邊時，控制電路進行最后一次移位。當RI=0，且SM2=0（或接收到的停止位為1）時，將接收到的9位數(shù)據(jù)的前8位數(shù)據(jù)裝入接收SBUF，第9位（停止位）進入RB8，并置RI=1，向CPU請求中斷。,LESSON8,13,四、串行通信程序編寫：,串行口工作初始化程序包含兩個部分：用T1定時器設(shè)置相應的通信波特率；串行口的相關(guān)控制寄存器和中斷寄存器設(shè)置。,LESSON8,1、T1作為波特率發(fā)生器，典型用法是T1工作在方式2（即自動重裝8位初值）。初值最初裝入TH1寄存器。當TL1寄存器溢出后，TH1的值自動重裝至TL1。即：TMOD=0X20；TH1=0X;TL1=0X;.,14,LESSON8,波特率的計算()方式1的波特率=（2SMOD/32）（T1溢出率）T1工作在自動再裝入的8位定時器方式（即方式2，且TCON的TR1=1，以啟動定時器）。這時溢出率取決于TH1中的計數(shù)值。T1溢出率=fosc/12256（TH1）在單片機的應用中，常用的晶振頻率為：12MHz和11.0592MHz。,15,LESSON8,2、串行口發(fā)送相關(guān)程序SCON，PCON，IE如：SCON=0X40;/串行口通信工作方式1PCON=0X00;/無波特率加倍EA=1;/ES=1;/串行通信中斷允許REN=1;/當單片機接收時，該位置13、中斷服務程序RI或EI置0；,16,總結(jié)：串行口工作之前，應對其進行初始化，主要是設(shè)置產(chǎn)生波特率的定時器1、串行口控制和中斷控制。具體步驟如下：確定T1的工作方式（編程TMOD寄存器）；計算T1的初值，裝載TH1、TL1；啟動T1（編程TCON中的TR1位）；確定串行口控制（編程SCON、PCON寄存器）；串行口在中斷方式工作時，要進行中斷設(shè)置（編程IE寄存器）。,LESSON8,17,LESSON8,利用單片機U1將一段流水燈控制程序發(fā)送到單片機U2，利用U2控制其P1口點亮8位LED。分析：U1發(fā)送數(shù)據(jù)：TMOD；TH1;TL1;SCON;PCON;IE；TR1;Voidsend（unsigneddata）U2接收數(shù)據(jù)：TMOD；TH1;TL1;SCON;PCON;REN；IE；TR1;Voidreceive（）,五、應用舉例,18,1、硬件連接,LESSON8,19,LESSON8,程序編寫：分U1發(fā)送程序；U2接收程序；,20,LESSON8,計算機和單片機通信,一、信號的調(diào)制與解調(diào)利用調(diào)制器（Modulator）把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，然后送到通信線路上去，再由解調(diào)器（Demodulator）把從通信線路上收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。由于通信是雙向的，調(diào)制器和解調(diào)器合并在一個裝置中，這就是調(diào)制解調(diào)器MODEM。,21,二、傳輸速率與傳輸距離傳輸速率比特率是每秒鐘傳輸二進制代碼的位數(shù)，單位是：位秒（bps）。如每秒鐘傳送240個字符，而每個字符格式包含10位(1個起始位、1個停止位、8個數(shù)據(jù)位)，這時的比特率為：10位240個/秒=2400bps波特率表示每秒鐘調(diào)制信號變化的次數(shù)，單位是：波特（Baud）。波特率和比特率不總是相同的，對于將數(shù)字信號1或0直接用兩種不同電壓表示的所謂基帶傳輸，比特率和波特率是相同的。所以，我們也經(jīng)常用波特率表示數(shù)據(jù)的傳輸速率。,LESSON8,22,傳輸距離串行接口或終端直接傳送串行信息位流的最大距離與傳輸速率及傳輸線的電氣特性有關(guān)。當傳輸線使用每0.3m（約1英尺）有50PF電容的非平衡屏蔽雙絞線時，傳輸距離隨傳輸速率的增加而減小。當比特率超過1000bps時，最大傳輸距離迅速下降，如9600bps時最大距離下降到只有76m（約250英尺）。,LESSON8,23,LESSON8,三、RS-232C接口RS-232C是EIA（美國電子工業(yè)協(xié)會）1969年修訂RS-232C標準。RS-232C定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的物理接口標準。1、機械特性RS-232C接口規(guī)定使用25針連接器，連接器的尺寸及每個插針的排列位置都有明確的定義。（陽頭）,24,LESSON8,25,LESSON8,四、RS232電平和TTL電平轉(zhuǎn)換：,MAX232芯片,26,五、采用RS-232C接口存在的問題1、傳輸距離短，傳輸速率低RS-232C總線標準受電容允許值的約束，使用時傳輸距離一般不要超過15米（線路條件好時也不超過幾十米）。最高傳送速率為20Kbps。,2、有電平偏移RS-232C總線標準要求收發(fā)雙方共地。通信距離較大時，收發(fā)雙方的地電位差別較大，在信號地上將有比較大的地電流并產(chǎn)生壓降。,3、抗干擾能力差RS-232C在電平轉(zhuǎn)換時采用單端輸入輸出，在傳輸過程中當干擾和噪聲混在正常的信號中。為了提高信噪比，RS-232C總線標準不得不采用比較大的電壓擺幅。,LESSON8,27,RS-485是RS-422A的變型：RS-422A用于全雙工，而RS-485則用于半雙工。RS-485是一種多發(fā)送器標準，在通信線路上最多可以使用32對差分驅(qū)動器/接收器。如果在一個網(wǎng)絡(luò)中連接的設(shè)備超過32個，還可以使用中繼器。RS-485的信號傳輸采用兩線間的電壓來表示邏輯1和邏輯0。由于發(fā)送方需要兩根傳輸線，接收方也需要兩根傳輸線。傳輸線采用差動信道，所以它的干擾抑制性極好，又因為它的阻抗低，無接地問題，所以傳輸距離可達1200米，傳輸速率可達1Mbps。,LESSON8,五、RS485電平,28,例：單片機向PC機發(fā)送數(shù)據(jù)分析：單片機編寫發(fā)送程序，用串口通信助手仿真；例：單片機接收PC機數(shù)據(jù)分析：單片機編寫接收程序，用串口通信助手和單片機仿真；,LESSON8,六、計算機和單片機間通信,29,LESSON8,多機通信（自學）1、硬件連接單片機構(gòu)成的多機系統(tǒng)常采用總線型主從式結(jié)構(gòu)。所謂主從式，即在數(shù)個單片機中，有一個是主機，其余的是從機，從機要服從主機的調(diào)度、支配。80C31單片機的串行口方式2和方式3適于這種主從式的通信結(jié)構(gòu)。當然采用不同的通信標準時，還需進行相應的電平轉(zhuǎn)換，有時還要對信號進行光電隔離。在實際的多機應用系統(tǒng)中，常采用RS-485串行標準總線進行數(shù)據(jù)傳輸。,30,LESSON8,2、通信協(xié)議所有從機的SM2位置1，處于接收地址幀狀態(tài)。主機發(fā)送一地址幀，其中8位是地址，第9位為地址/數(shù)據(jù)的區(qū)分標志，該位置1表示該幀為地址幀。所有從機收到地址幀后，都將接收的地址與本機的地址比較。對于地址相符的從機，使自己的SM2位置0（以接收主機隨后發(fā)來的數(shù)據(jù)幀），并把本站地址發(fā)回主機作為應答；對于地址不符的從機，仍保持SM2=1，對主機隨后發(fā)來的數(shù)據(jù)幀不予理睬。從機發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束后，要發(fā)送一幀校驗和，并置第9位（TB8）為1，作為從機數(shù)據(jù)傳送結(jié)束的標志。,31,LESSON8,主機接收數(shù)據(jù)時先判斷數(shù)據(jù)接收標志（RB8），若RB8=1，表示數(shù)據(jù)傳送結(jié)束，并比較此幀校驗和，若正確則回送正確信號00H，此信號命令該從機復位（即重新等待地址幀）；若校驗和出錯，則發(fā)送0FFH，命令該從機重發(fā)數(shù)據(jù)。若接收幀的RB8=0，則存數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)，并準備接收下幀信息。主機收到從機應答地址后，確認地址是否相符，如果地址不符，發(fā)復位信號（數(shù)據(jù)幀中TB8=1）；如果地址相符，則清TB8，開始發(fā)送數(shù)據(jù)。從機收到復位命令后回到監(jiān)聽地址狀態(tài)（SM2=1