第八課51單片機串行口工作原理

1、第八課：51單片機串行口工作原理mcs-51系列單片機片內(nèi)有一個串行i/o端口，通過引腳rxd（p3. 0）和txd（p3. 1）可與外 設電路進行全雙工的串行異步通信。1. 串行端口的基本特點8031單片機的串行端口有4種基本工作方式，通過編程設置，可以使其工作在任一方式， 以滿足不同應用場合的需要。其屮，方式0主要用于外接移位寄存器，以擴展單片機的1/ 0電路；方式1多用于雙機之間或與外設電路的通信；方式2, 3除有方式1的功能外，還 可用作多機通信，以構成分布式多微機系統(tǒng)。申行端口有兩個控制寄存器，用來設置工作方式、發(fā)送或接收的狀態(tài)、特征位、數(shù)據(jù)傳送的 波特率（每秒傳送的位數(shù)）以及作為中

2、斷標志等。串行端口有一個數(shù)據(jù)寄存器sbuf（在特殊功能寄存器屮的字節(jié)地址為9911）,該寄存器為發(fā)送 和接收所共同。發(fā)送時，只寫不讀；接收時，只讀不寫。在一定條件下，向陽uf寫入數(shù)據(jù) 就啟動了發(fā)送過程；讀sbuf就啟動了接收過程。串行通信的波特率町以程控設定。在不同工作方式中，由吋鐘振蕩頻率的分頻值或由定吋器 t1的定時溢出時間確定，使用十分方便靈活。2. 串行端口的工作方式 方式08位移位寄存器輸入/輸出方式。多用于外接移位寄存器以擴展i/o端ii。波特率固定為 fosc/12o其中,fosc為時鐘頻率。在方式0中，串行端口作為輸出時，只要向串行緩沖器sbuf寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)后，串行端口 就把

3、此8位數(shù)據(jù)以等的波特率，從rxd引腳逐位輸出（從低位到高位）；此時，txd輸出頻率 為fosc/12的同步移位脈沖。數(shù)據(jù)發(fā)送前，僅管不使用中斷，中斷標志ti還必須清零，8 位數(shù)據(jù)發(fā)送完后，ti自動置1。如要再發(fā)送，必須用軟件將ti清零。串行端口作為輸入時，rxd為數(shù)據(jù)輸入端，txd仍為同步信號輸岀端，輸岀頻率為fosc/12 的同步移位脈沖，使外部數(shù)據(jù)逐位移入rxd。當接收到8位數(shù)據(jù)（一幀）示，屮斷標志rih 動置。如果再接收，必須用軟件先將r1清零。串行方式0發(fā)送和接收的時序過程見下圖。 方式1txd發(fā)送時鐘n n n n ti _ nnnrxd 發(fā)送妝提耳 sbufnt1圖htxd 播收時

4、忡n_n_ji_n_n_n_n_n_tlji_rxdri圖b中舒方式0發(fā)送接枚時序（0為發(fā)送時序，b為接妝時序）10位異步通信方式。其中，1個起始位（0）, 8個數(shù)據(jù)位（由低位到高位）和1個停止位（1）。 波特率由定時器t1的溢出率和sm0d位的狀態(tài)確定。一條寫sbuf指令就可啟動數(shù)據(jù)發(fā)送過程。在發(fā)送移位時鐘（由波特率確定）的同步下，從txd 先送出起始位，然后是8位數(shù)據(jù)位，最后是停止位。這樣的一幀10位數(shù)據(jù)發(fā)送完后，中斷 標志t【置位。在允許接收的條件下（ren=1）,當rxd出現(xiàn)由1到0的負跳變時，即被當成是串行發(fā)送來的 -幀數(shù)據(jù)的起始位，從而啟動一次接收過程。當8位數(shù)據(jù)接收完，并檢測到高

5、電乎停止位后, 即把接收到的8位數(shù)據(jù)裝入sbuf,置位rt, 幀數(shù)據(jù)的接收過程就完成了。方式1的數(shù)據(jù)傳送波特率可以編程設進，使用范圍寬，具計算式為：波特率= 2smod/32x（定時器t1的溢出率）其中,smod是控制寄存器pc0n中的一位程控位,其取值有0和1兩種狀態(tài)。顯然,當sm0d =0時，波特率=1/32（定時器t1溢出率），而當sm0d=l時,波特率= 1/16（定時器t1溢 出率）。所謂定時器的溢出率，就是指定時器-秒鐘內(nèi)的溢出次數(shù)。波特率的算法，以及要 求一定波特率時定時器定時初值的求法，后面將詳細討論。串行方式1的發(fā)送和接收過程的時序見下圖。 方式2, 311位界步通信方式。其

6、中，1個起始位（0）, 8個數(shù)據(jù)位（由低位到高位），1個附加的第9 位和1個停止?。?）。方式2和方式3除波特率不同外，其它性能完全相同。方式2, 3的發(fā) 送、接收時序見下圖。由圖可見，方式2和方式3與方式1的操作過程基本相同，主要差別在于方式2, 3有笫9 位數(shù)據(jù)。發(fā)送時，發(fā)送機的這第9位數(shù)據(jù)來自該機scon+的tb8,而接收機將接收到的這第9位數(shù) 據(jù)送入本機sc0n中的rb8。這個第9位數(shù)據(jù)通常用作數(shù)據(jù)的奇偶檢驗位，或在多機通信中 作為地址/數(shù)據(jù)的特征位。方式2和方式3的波特率計算式如下：方式2的波特率=2smod/64xfosc方式3的波特率= 2sm0d/32x定吋器t1的溢出率由此町

7、見，在品振時鐘頻率一定的條件下，方式2只有兩種波特率，而方式3可通過編程設直成多種波特率，這止是這兩種方式的差別所在。3. 串行端口的控制寄存器 串行端口共有2個控制寄存器scon和pcon,用以設置串行端口的工作方式、接收/發(fā)送的 運行狀態(tài)、接收/發(fā)送數(shù)據(jù)的特征、波特率的大小，以及作為運行的中斷標志等。rxd寫 sbuf ntxd 發(fā)送數(shù)雷屆始vl和ctybocd3x d4 yds yoe yd7y 停止位t1vxd 接牧時特n_n_n_ri_rl_rl_rl_n_n_n_n_rxo 接收數(shù)據(jù)doy di¥d2yd3yd4yd5 yds y d?y 停止位圖b串行方式1發(fā)送接收時序銳方式i發(fā)送時序b方式1接收時序）rxd 發(fā)迭時伸5sbufntxd豐匹x百回衛(wèi)停止位txd 按枚時沖fljljuljljtrlrljljljljlr