單片機(jī)_07(10)-第七章 MCS-51單片機(jī)串行接口 ppt

1、1 串行口控制寄存器（SCON） SCON是MCS-51單片機(jī)的一個(gè)可位尋址的專用寄存器，用于串行數(shù)據(jù)通信的控制。單元地址為98H，位地址為98H9FH。寄存器的內(nèi)容及位地址表示如下：位地址 9FH 9EH9DH9CH 9BH9AH 99H98H位符號(hào) SM0 SM1SM2RENTB8RB8TIRI7-1 7-1 串行口控制寄存器串行口控制寄存器各位的說明如下：1)SM0 、SM1串行口工作方式選擇位 其狀態(tài)組合和對(duì)應(yīng)工作方式為： 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32)M2允許方式2、3的多機(jī)通信控制位 在方式2和3中，若SM21且接收到的

2、第九位數(shù)據(jù)（RB8）為1，才將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入接收SBUF中，并置位RI產(chǎn)生中斷請(qǐng)求；否則丟棄前8位數(shù)據(jù)。若 SM20，則不論第九位數(shù)據(jù)（RB8）為1還是為0,都將 前8位送入接收SBUF中，并產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。 方式0時(shí)，SM2必須置0。3)REN允許接收位 REN0 禁止接收數(shù)據(jù) REN1 允許接收數(shù)據(jù)4)TB8發(fā)送數(shù)據(jù)位8 在方式2、3時(shí)，TB8的內(nèi)容是要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù),其值由用戶通過軟件來設(shè)置。5)RB8接收數(shù)據(jù)位8 在方式2、3時(shí)，RB8是接收的第9位數(shù)據(jù)。 在方式1時(shí)，RB8是接收的停止位 在方式0時(shí)，不使用RB86)TI發(fā)送中斷標(biāo)志位 在方式0時(shí)，發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)后，該位由硬

3、件置位。 在其它方式下，于發(fā)送停止位之前，由硬件置位。 因此，TI1表示幀發(fā)送結(jié)束，其狀態(tài)既可供軟件查詢使用，也可請(qǐng)求中斷。 TI由軟件清“0”。7)RI接收中斷標(biāo)志位 在方式0時(shí)，接收完第8位數(shù)據(jù)后，該位由硬件置位。 在其它方式下，于接收到停止位之前，該位由硬件置位。 因此，RI1表示幀接收結(jié)束，其狀態(tài)既可供軟件查詢使用， 也可請(qǐng)求中斷。 RI由軟件清“0”。2 串行口緩沖區(qū)SBUF SBUF是兩個(gè)在物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器，可同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。兩個(gè)緩沖器只用一個(gè)字節(jié)地址99H，可通過指令對(duì)SBUF的讀寫來區(qū)別是對(duì)接收緩沖器的操作還是對(duì)發(fā)送緩沖器的操作。CPU在寫SBUF，就是修改發(fā)送

4、緩沖器；讀SBUF，就是讀接收緩沖器。串行口對(duì)外也有兩條獨(dú)立的收發(fā)信號(hào)線RxD、TxD，因此可以同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全雙工。PCON不可位尋址，字節(jié)地址為87H。它主要是為CHMOS型單片機(jī)80C51的電源控制而設(shè)置的專用寄存器。其內(nèi)容如下： 與串行通信有關(guān)的只有D7位（SMOD），該位為波特率倍增位，當(dāng)SMOD=1時(shí)，串行口波特率增加一倍，當(dāng)SMOD=0時(shí)，串行口波特率為設(shè)定值。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，SMOD=0。 位序D7D6D5D4D3D2D1D0位符號(hào)SMOD/GF1GF0PDIDL3 電源控制寄存器（PCON)7-2 MCS-51串行的工作方式SM0 SM1方式功能說明波特率0 0方式0

5、移位寄存器方式fosc/120 1方式18位UART可變1 0方式29位UARTfosc/64 或者fosc/321 1方式39位UART可變表8-1 串行口工作方式 串行口的工作方式由SM0和SM1確定，編碼和功能如表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的波特率是可變的，由T1的溢出率決定。1數(shù)據(jù)輸出（發(fā)送） 當(dāng)數(shù)據(jù)寫入SBUF后，數(shù)據(jù)從RXD端在移位脈沖（TXD）的 控制下，逐位移入74LS164，74LS164能完成數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換。當(dāng)8位數(shù)據(jù)全部移出后，TI由硬件置位，發(fā)生中斷請(qǐng)求。若CPU響應(yīng)中斷，則從0023H單元開始執(zhí)行串行口中斷服務(wù)程序，數(shù)據(jù)由74LS1

6、64并行輸出。其接口邏輯如圖8.3所示。RXDTXD0D7D。CLK74LS1648051STB0 . 1PAB圖8.3接口邏輯一、串行工作方式02 數(shù)據(jù)輸入（接收） 要實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)，必須首先把SCON中的允許接收位REN設(shè)置為1。當(dāng)REN設(shè)置為1時(shí)，數(shù)據(jù)就在移位脈沖的控制下，從RXD端輸入。當(dāng)接收到8位數(shù)據(jù)時(shí)，置位接收中斷標(biāo)志位RI，發(fā)生中斷請(qǐng)求。其接口邏輯如圖8.4所示。由邏輯圖可知，通過外接74LS165，串行口能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入。RXDTXD0D7D.CLK74LS1658051STB0 . 1PQ圖8.4 外接移位寄存器輸入 【例7-1】使用74LS164的并行輸出端接8支發(fā)光二

7、極管，利用它的串入并出功能，把發(fā)光二極管從左到右依次點(diǎn)亮，并反復(fù)循環(huán)。假定發(fā)光二極管為共陰極接法。RXDTXD0D7D.CLK74LS1648051AB。STB0.1P圖8.5 電路設(shè)計(jì) ORG0000H LJMPMAIN ORG1000HMAIN：MOVSCON，#00H ；串行口工作在方式0 CLRES ；禁止串行中斷 MOVA， #80H ；發(fā)光二極管從左邊亮起DELR： CLRP1.0 ；關(guān)閉并行輸出 MOVSBUF， A ；串行輸出WAINT： JNBTI， WAIT ；狀態(tài)查詢 SETB P1.0 ；開啟并行輸出 ACALLDELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序 CLRTI ；清發(fā)送中斷標(biāo)志

8、 RRA ；發(fā)光右移 AJMP DELR ；繼續(xù) EDN 解：電路如圖8.5。軟件部分如下：方式1為10位為一幀的異步串行通信方式。其幀格式為1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位。如圖8.6所示:起始位0D1D2D3D4D5D6D7D停止位圖8.6 方式1的幀格式1. 數(shù)據(jù)輸出（發(fā)送） 數(shù)據(jù)寫入SBUF后，開始發(fā)送，此時(shí)由硬件加入起始位和停止位，構(gòu)成一幀數(shù)據(jù)，由TXD串行輸出。輸出一幀數(shù)據(jù)后，TXD保持在高電平狀態(tài)下，并將TI置位，通知CPU可以進(jìn)行下一個(gè)字符的發(fā)送。二、串行工作方式12 數(shù)據(jù)輸入（接收） 當(dāng)REN=1且接收到起始位后，在移位脈沖的控制下，把接收到的數(shù)據(jù)移入接收緩沖寄存器（SBU

9、F）中，停止位到來后，把停止位送入RB8中，并置位RI，通知CPU接收到一個(gè)字符。3 波特率的設(shè)定 工作在方式1時(shí)，其波特率是可變的，波特率的計(jì)算公式為：的溢出率）定時(shí)器波特率1(322SMOD 其中，SMOD為PCON寄存器最高位的值，其值為1 或0。 當(dāng)定時(shí)器1作波特率發(fā)生器使用時(shí)，選用工作方式2（即自動(dòng)加載定時(shí)初值方式）。選擇方式2可以避免通過程序反復(fù)裝入定時(shí)初值所引起的定時(shí)誤差，使波特率更加穩(wěn)定。假定計(jì)數(shù)初值為X，則計(jì)數(shù)溢出周期為：)X256(fosc12 溢出率為溢出周期的倒數(shù)。則波特率的計(jì)算公式為： )X256(12fosc322SMOD波特率 實(shí)際使用中，波特率是已知的。因此需要

10、根據(jù)波特率的計(jì)算公式求定時(shí)初值X。用戶只需要把定時(shí)初值設(shè)置到定時(shí)器1，就能得到所要求的波特率。 4 應(yīng)用舉例（用方式1實(shí)現(xiàn)雙機(jī)串行通信）（1）通信雙方的硬件連接 作為應(yīng)用系統(tǒng)首先要研究通信雙方如何連接。一種辦法是把兩片8051的串行口直接相連，一片8051的TXD與另一片的RXD相連，RXD與另一片的TXD相連，地與地連通。由于8051串行口的輸出是TTL電平，兩片相連所允許的距離極短。（2）通信雙方的軟件約定 為實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通信，我們規(guī)定如下： 假定A機(jī)為發(fā)送機(jī)，B機(jī)為接收機(jī)。 當(dāng)A機(jī)發(fā)送時(shí)，先送一個(gè)“AA”信號(hào)，B機(jī)收到后回答一個(gè)“BB”信號(hào)，表示同意接收。 當(dāng)A機(jī)接收到“BB”后，開始發(fā)送數(shù)

11、據(jù)，每發(fā)送一次求一次“檢 查和”，假定數(shù)據(jù)塊長16個(gè)字節(jié)，起始地址為30H，一個(gè)數(shù)據(jù)塊發(fā)送完后再發(fā)出“檢查和”。 HFx2024313256120038411062566 為使波特率不倍增，設(shè)定PCON寄存器的SMOD=0，則 PCON00H .（3）基本的通信程序 設(shè)計(jì)程序框圖如圖8.7所示。 B機(jī)接收的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)區(qū)，起始地址也為30H，同時(shí)每接收一次也計(jì)算一次“檢查和”，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)塊收齊后，再接收A機(jī)發(fā)來的“檢查和”，并將它與B機(jī)的“檢查和”進(jìn)行比較。若兩者相等，說明接收正確，B機(jī)回答一個(gè)00；若兩者不相等，說明接收不正確，B機(jī)回答一個(gè)FF，請(qǐng)求重發(fā)。 A機(jī)收到00的答復(fù)后，結(jié)束發(fā)送

12、。若收到的答復(fù)非0，則重新將數(shù)據(jù)發(fā)送一次。 雙方均以1200波特的速率傳送。假設(shè)晶振頻率為6MHz ，計(jì)算定時(shí)器1的計(jì)數(shù)初值： 指針初始化檢查和清零設(shè)置串行口工作方式發(fā)請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)B機(jī)允許發(fā)送？發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)求檢查和發(fā)送檢查和B機(jī)接收正確碼？返回設(shè)置波特率啟動(dòng)定時(shí)器T1數(shù)據(jù)塊發(fā)送完？向A機(jī)發(fā)應(yīng)答信號(hào)設(shè)置串行口工作方式等待A機(jī)聯(lián)絡(luò)信號(hào)A機(jī)請(qǐng)求發(fā)送嗎？指針初始化檢查和清零設(shè)置波特率啟動(dòng)定時(shí)器T1NNNA機(jī)通信程序接收一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)求檢查和數(shù)據(jù)塊收齊嗎？接收A機(jī)檢查和并比較B機(jī)檢查和返回接收正確嗎？發(fā)出錯(cuò)誤標(biāo)志B機(jī)通信程序NNN圖8.7 雙機(jī)通信程序結(jié)構(gòu)圖 A A機(jī)通信程序：機(jī)通信程序：ASTART

13、: MOV TMOD，#20H ；設(shè)定定時(shí)器1工作方式2 MOV TL1，#0F2H ；設(shè)定計(jì)數(shù)初值 MOV TH1，#0F2H ；計(jì)數(shù)重裝值 MOV PCON，#00H ；波特率不倍增 SETB TR1 ；啟動(dòng)T1 MOV SCON，#50H ；設(shè)置串行口方式1ATT1: MOV SBUF， #0AAH ；發(fā)送“AA”AWAIT1: JBC TI， ARR1 ；等待一幀發(fā)送完 SJMP AWAIT1ARR1: JBC RI，ARR2 ；等待應(yīng)答信號(hào) SJMP ARR1 根據(jù)結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)出下述通信程序：ARR2: MOVA， SBUF XRLA，#0BBH JNZATT1 ；判斷是否是應(yīng)答信號(hào)“

14、00”ATT2: MOVR0， #30H MOVR7，#10 MOVR6，#00HATT3: MOVSBUF， R0 MOVA，R6 ADDA，R0 MOVR6，A INCR0AWAIT2: JBCTI，ATT4 SJMPAWAIT2 ；發(fā)送有效數(shù)據(jù)ATT4: DJNZR7， ATT3 ；判斷是否傳送完畢 MOVSBUF， R6AWAIT3: JBCTI， ARR3 SJMPAWAIT3 ；等待ARR3: JBCRI， ARR4 SJMPARR3 ；等待ARR4: MOVA， SBUF JNZ ATT2AEND: RETB B機(jī)通信程序：機(jī)通信程序：BSTART: MOV TMOD， #20H

15、；設(shè)定定時(shí)器1工作方式2 MOV TH1，#0F2H ；設(shè)定計(jì)數(shù)初值 MOV TL1，#0F2H ；計(jì)數(shù)重裝值 MOV PCON，#00H ；波特率不倍增 SETBTR1 MOV SCON，#50HBRR1: JBC RI,BRR2 SJMP BRR1 ；等待BRR2: MOV A,SBUF ；把接收到的數(shù)據(jù)送入A XRL A,#0AAH ；判斷接收到數(shù)據(jù)是否是“AA” JNZ BRR1 ；如果不是繼續(xù)等待BTT11: MOVSBUF,0BBH ；發(fā)送應(yīng)答信號(hào)BWAIT1: JBCTI, BRR3 ；等待 SJMPBWAIT1BRR3: MOVR0,#30H ；接收有效數(shù)據(jù) MOVR7,#10

16、 MOVR6,#00HBRR4: JBCRI,BRR5 SJMPBRR4 BRR6: MOVA，SBUFXRLA，R6JZBENDMOVSBUF，#0FFHBWAIT3:JBCTI，BRR3SJMPBWAIT3BEND: MOVSBUF，#00HRET方式2為11位為一幀的異步串行通信方式。其幀格式為1個(gè)起始位、9個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位。如圖8.8所示。圖8.8 方式2的幀格式 三、串行工作方式2 在方式2下，字符還是8個(gè)數(shù)據(jù)位，只不過增加了一個(gè)第9個(gè)數(shù)據(jù)位（D8）,而且其功能由用戶確定，是一個(gè)可編程位。 在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)先在SCON的TB8位中把第9個(gè)數(shù)據(jù)位的內(nèi)容準(zhǔn)備好。這可使用如下指令完成： SETB TB8 ；TB8位置“1” CLR TB8 ；TB8位置“0”發(fā)送數(shù)據(jù)（D0D7）由MOV指令向SBUF寫入，而D8位的內(nèi)容則由硬件電路從TB 8中直接送到發(fā)送移位器的第九位，并以此來啟動(dòng)串行發(fā)送。一個(gè)字符幀發(fā)送完畢后，將TI位置“1”，其他過程與方式1相同。 方式2