定時計數(shù)器和串行接口

1、定時計數(shù)器和串行接口第1頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三(1) 了解定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理。(2) 熟悉定時/計數(shù)器的控制寄存器。(3) 掌握定時/計數(shù)器的應(yīng)用編程。(4) 了解串行通信接口的結(jié)構(gòu)和工作原理。(5) 熟悉串行通信接口的控制寄存器。(6) 掌握串行通信的應(yīng)用編程。 本章教學(xué)要求 第2頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三7.1 定時/計數(shù)器 在實際的控制系統(tǒng)中常要求有外部實時時鐘,以實現(xiàn)定時或延時控制;還要求有外部計數(shù)器,以實現(xiàn)對外界事件進(jìn)行計數(shù)。比如,在單片機(jī)控制的電力拖動系統(tǒng)中,控制的對象為電動機(jī),為了實現(xiàn)閉環(huán)控制,就需

2、要定時地對轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣。第3頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 對于定時/計數(shù)器來說,不管是獨(dú)立的定時器芯片還是單片機(jī)內(nèi)的定時器,大都有以下特點(diǎn)： (1)定時/計數(shù)器有多種工作方式,可以是計數(shù)方式也可以是定時方式。（脈沖內(nèi)部提供、外部提供） (2)定時/計數(shù)器的計數(shù)值是可變的,當(dāng)然對計數(shù)的最大值有一定限制,這取決于計數(shù)器的位數(shù)。計數(shù)的最大值也就限制了定時的最大值。 (3)可以按照規(guī)定的定時或計數(shù)值,在定時時間到或者計數(shù)終止時,發(fā)出中斷申請,以便實現(xiàn)定時控制。第4頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 7.1.1 定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)及工作原理 MC

3、S-51單片機(jī)的定時/計數(shù)器(以下簡稱T/C)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。 由圖可見，T/C的核心是1個加1計數(shù)器,它的輸入脈沖有兩個來源:一個是外部脈沖源計數(shù)器,另一個是系統(tǒng)機(jī)器周期(時鐘振蕩器經(jīng)12分頻以后的脈沖信號)定時器。 第5頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三圖7-2 定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)框圖 第6頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 當(dāng)T/C處于定時方式時,加1計數(shù)器在每個機(jī)器周期加1,因此,也可以把它看作在累計機(jī)器周期。由于一個機(jī)器周期包含12個振蕩周期,所以它的最高計數(shù)速率是振蕩頻率的1/12。 用作計數(shù)器時，由于對外部信號的識別需要一個機(jī)

4、器周期，而計數(shù)器判斷的是一次下降沿，所以計數(shù)最高速率是振蕩頻率的1/24。 第7頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 16位的加1計數(shù)器由兩個8位的特殊功能寄存器THx或TLx組成(X=0、1)。它們可被程控為不同的組合狀態(tài)。(13位、16位、兩個分開的8位等),從而形成T/C不同的4種工作方式,這只要用指令改變TMOD(工作方式控制寄存器)的相應(yīng)位即可。第8頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三第9頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 7.1.2 定時/計數(shù)器的方式和控制寄存器 MCS-51單片機(jī)有2個特殊功能寄存器TMO

5、D和TCON:TMOD用于設(shè)置T/C的工作方式;TCON用于控制定時器T0、T1的啟動與停止,并包含了定時器的狀態(tài)。 1.定時器工作方式寄存器TMOD 定時器工作方式寄存器TMOD用于選擇定時器的工作方式,它的高4位控制定時器T1,低4位控制定時器T0。TMOD中各位的定義如下：GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0TMOD 89H 第10頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 其中： ：T/C功能選擇位,當(dāng) =1時為計數(shù)方式;當(dāng) =0時為定時方式。 M1M0：T/C工作方式定義位,其具體定義方式如表所示。第11頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)

6、39分，星期三 GATE：門控制位,用于控制定時器的啟動是否受外部中斷源信號的影響。GATE=0時,與外部中斷無關(guān),由TCON寄存器中的TRx位控制啟動。GATE=1時,由控制位TRx和引腳 共同控制啟動,只有在沒有外部中斷請求信號的情況下(即外部中斷引腳 =1時),才允許定時器啟動。 利用這一功能可以方便地測量外部脈沖高電平的脈寬。第12頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 2.定時器控制寄存器TCON TCON控制寄存器各位的定義如下： TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TCON 88H 第13頁，共12

7、4頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 其中： TF0(TF1)：為T0(T1)定時器溢出中斷標(biāo)志位。當(dāng)T0(T1)計數(shù)溢出時,由硬件置位,并在允許中斷的情況下,發(fā)出中斷請求信號。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時,由硬件自動將該位清0。 TR0(TR1)：為T0(T1)運(yùn)行控制位。當(dāng)TR0(TR1)=1時啟動T0(T1);TR0(TR1)=0時關(guān)閉T0(T1)。該位由軟件進(jìn)行設(shè)置。第14頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 7.1.3 定時/計數(shù)器的工作方式 MCS-51單片機(jī)的T/C有4種工作方式,分別由TMOD寄存器中的M1、M0兩位的二進(jìn)制編碼所決定

8、。 1.方式0 當(dāng)M1M0=00時,T/C設(shè)定為工作方式0,構(gòu)成13位的T/C。其邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。在此工作方式下,T/C構(gòu)成一個13位的計數(shù)器,由THx的8位和TLx的低5位組成,TLx的高3位未用,滿計數(shù)值為213。第15頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三圖73 T/C方式0的邏輯結(jié)構(gòu)圖 第16頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 2. 方式1 當(dāng)M1M0=01時,T/C設(shè)定為工作方式1,構(gòu)成16位定時/計數(shù)器,其中THx作為高8位,TLx作為低8位,滿計數(shù)值為216,其余同方式0類似。其邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。第17頁，共124頁，2022年，

9、5月20日，18點(diǎn)39分，星期三圖74 T/C方式1的邏輯結(jié)構(gòu)圖 第18頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 3.方式2 當(dāng)M1M0=10時,T/C工作在方式2,構(gòu)成1個自動重裝載的T/C,滿計數(shù)值為28。 在方式2中THx和TLx被當(dāng)作兩個8位計數(shù)器,計數(shù)過程中,THx寄存8位初值并保持不變,由TLx進(jìn)行8位計數(shù)。計數(shù)溢出時,除產(chǎn)生溢出中斷請求外,還自動將THx中的初值重新裝到TLx中去,即重裝載。第19頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三圖75 T/C方式2的邏輯結(jié)構(gòu)圖 第20頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 4.

10、方式3 方式3只適用于定時器T0。當(dāng)定時器T1處于方式3時相當(dāng)于TR1=0,停止計數(shù)。 當(dāng)T0工作在方式3時,TH0和TL0被拆成2個獨(dú)立的8位計數(shù)器。這時,TL0既可作為定時器使用,也可作為計數(shù)器使用,它占用了定時器T0所使用的控制位(C/ 、GATE、TR0、TF0),其功能和操作與方式0或方式1完全相同;而TH0只能作定時器用,并且占據(jù)了定時器T1的兩個控制信號TR1和TF1。在這種情況下,定時器T1雖仍可用于方式0、1、2,但不能使用中斷方式。 第21頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三圖76 T/C方式3的邏輯結(jié)構(gòu)圖 第22頁，共124頁，2022年，5月20

11、日，18點(diǎn)39分，星期三 7.1.4 定時/計數(shù)器應(yīng)用舉例 由于MCS-51單片機(jī)的定時/計數(shù)器是可編程的,因此在使用之前需要進(jìn)行初始化。在編程時主要注意兩點(diǎn)：第一要能正確寫入控制字；第二能進(jìn)行計數(shù)初值的計算。一般情況下,包括以下幾個步驟： (1)確定工作方式，即對TMOD寄存器進(jìn)行賦值。 (2)計算計數(shù)初值,并寫入寄存器TH0、TL0或TH1、TL1中。 (3)根據(jù)需要,置位ETx允許T/C中斷。 (4)置位EA使CPU開中斷(需要時)。 (5)置位TRx啟動計數(shù)。第23頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 計數(shù)初值的計算方法如下： 由于定時/計數(shù)器是以加1的方式計數(shù)

12、,因此同常用的減1計數(shù)器的算法不同。 在定時方式下：假定時間常數(shù)為Tc,定時時間為T，而T=TcTp,則時間常數(shù)為(71) 其中Tp為機(jī)器周期,即12/晶振頻率。應(yīng)裝入定時/計數(shù)器的初值為 X=2n-Tc (n為計數(shù)器的位數(shù))(72) 第24頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 例1：若晶振頻率為6MHz,試計算MCS-51單片機(jī)定時/計數(shù)器的最小定時時間和最大定時時間。 解：先確定機(jī)器周期： 計算最小定時時間： 對于定時器的幾種工作方式來說,最小定時時間都是一樣的，即Tmin=TcTp=12s=2s 計算最大定時時間： 當(dāng)T/C工作在方式1下的定時時間最長,則最大定時

13、時間為 Tmax=TcTp=2162s=131072s=131ms晶振頻率第25頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三例2:若單片機(jī)的晶振頻率為6MHz,要求定時/計數(shù)器T0產(chǎn)生100ms的定時,試確定計數(shù)初值以及TMOD寄存器的內(nèi)容。 解：當(dāng)晶振頻率為6MHz時,產(chǎn)生100ms的定時接近最大值(131ms),故只能采用方式1(16位定時器)。第26頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三晶振頻率時間常數(shù)為： 計數(shù)初值為： 第27頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 設(shè)置TMOD方式字： 對于T0來說：M1M0=01、 、GAT

14、E=0。 由于T1不用,可任意設(shè)置,現(xiàn)取為全0，因此，TMOD寄存器的內(nèi)容為： TMOD=00000001B=01H 試解釋對于T0的寄存器設(shè)置。第28頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 例3：利用定時/計數(shù)器T0通過P1.0引腳輸出周期為2ms的方波,設(shè)晶振頻率為12MHz。試確定計數(shù)初值、TMOD內(nèi)容及編制相應(yīng)程序。 解：若要產(chǎn)生周期為2ms的方波,只要每1ms將信號的幅值由0變到1或由1變到0即可,可采用取反指令CPL來實現(xiàn)。為了提高CPU的效率,可采用定時中斷的方式,每1ms產(chǎn)生一次中斷,在中斷服務(wù)程序中將輸出信號取反即可。 定時器T0的中斷入口地址為000B

15、H。 計算計數(shù)初值： 對于定時1ms來說,用定時器方式0(13位定時器)就可實現(xiàn)。 第29頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 機(jī)器周期為：Tp=1us時間常數(shù)為： 計數(shù)初值為： 則其高8位為E0H,低5位為18H,故TH0=E0H,TL0=18H。第30頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 確定TMOD方式字： 對于定時器T0來說,M1M0=00H、 =0、GATE=0。定時器T1不用,取為全0。于是 TMOD=00000000B=00H 程序設(shè)計： ORG 000BH ;T0中斷服務(wù)程序入口 LJMP INT ;轉(zhuǎn)至INT處 ORG 2000

16、H ;主程序 MOV TMOD,00H ;置T0為定時方式0 MOV TH0,0E0H;設(shè)置計數(shù)初值 第31頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 MOV TL0,18H SETB EA ;CPU開中斷 SETB ET0 ;允許T0中斷 SETB TR0 ;啟動T0HALT:SJMP HALT ;暫停,等待中斷INT: CPL P1.0;輸出方波 MOV TH0,0E0H ;重新裝入計數(shù)初值 MOV TL0,18H RETI ;中斷返回第32頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三例7-5 設(shè)一只發(fā)光二極管LED和8051的P1.0腳相連。當(dāng)P1.0腳

17、是高電平時，LED發(fā)亮；當(dāng)P1.0腳是低電平時，LED熄滅。編制程序用定時器來實現(xiàn)發(fā)光二極管LED的閃爍功能，設(shè)置LED每1s閃爍一次。已知單片機(jī)系統(tǒng)主頻為12MHz。-應(yīng)用實例第33頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三設(shè)計思想：定時/計數(shù)器的最長定時是65.536ms，無法實現(xiàn)1s的定時?？梢圆捎密浖嫈?shù)器來進(jìn)行設(shè)計。定義一個軟件計數(shù)器單元30H，先用定時/計數(shù)器T0做一個50ms的定時器，定時時間到后將軟件計數(shù)器中的值加1，如果軟件計數(shù)器計到了20（1s），取反P1.0，并清除軟件計數(shù)器中的值，否則直接返回。則完成了20次定時中斷才取反一次P1.0，實現(xiàn)定時時間20

18、50=1000ms=1s的定時。定時/計數(shù)器T0采用工作方式1（16位定時器），其初值為：21650ms/1s=6553650000=15536=3CB0H-應(yīng)用實例第34頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三程序如下：ORG0000HAJMPSTART;轉(zhuǎn)入主程序ORG000BH;定時/計數(shù)器T0的中斷服務(wù)程序入口地址AJMPTIME0;跳轉(zhuǎn)到真正的定時器中斷服務(wù)程序處ORG0030HSTART:MOVSP, #60H;設(shè)置堆棧指針MOVP1, #00H;關(guān)發(fā)光二極管LED（使其滅）MOV30H, #00H;軟件計數(shù)器預(yù)清0MOVTMOD, #01H;定時/計數(shù)器T0工

19、作于方式1MOVTH0, #3CH;設(shè)置定時/計數(shù)器的初值MOVTL0, #0B0HSETBEA;開總中斷允許SETBET0;開定時/計數(shù)器T0中斷允許SETBTR0;啟動定時/計數(shù)器T0LOOP:JMPLOOP;循環(huán)等待-應(yīng)用實例第35頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三TIME0:INC30H;中斷程序MOVA, 30HCJNEA, #14H, RET0;與20比較,不等轉(zhuǎn)RET0MOV30H, #00HCPLP1.0RET0: MOVTH0, #3CH;重設(shè)定時初值，啟動MOVTL0, #0B0HRETI-應(yīng)用實例第36頁，共124頁，2022年，5月20日，18

20、點(diǎn)39分，星期三盡管MCS-51為用戶只提供了兩個外部中斷源，但用戶可以根據(jù)實際需求，進(jìn)行多于兩個外部中斷請求的擴(kuò)展，其中有很多擴(kuò)展方法。在此重點(diǎn)介紹利用定時器中斷作為外部中斷的擴(kuò)展。MCS-51有兩個定時/計數(shù)器T0、T1，若選擇它們以計數(shù)器方式工作，當(dāng)引腳T0或T1上發(fā)生負(fù)跳變時，T0或T1計數(shù)器則加1。利用這個特性，借用引腳T0或T1作為外部中斷請求輸入線，若設(shè)定計數(shù)初值為滿量程，計數(shù)器加1，就會產(chǎn)生溢出中斷請求，TF0或TF1變成了外部中斷請求標(biāo)志位，T0或T1的中斷入口地址被擴(kuò)展成了外部中斷源的入口地址。值得注意的是，當(dāng)使用定時器作為外部中斷時，定時器以前的功能將失效，除非用軟件對它

21、進(jìn)行復(fù)用。 3采用定時/計數(shù)器擴(kuò)展外部中斷-擴(kuò)展外部中斷第37頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 將定時器T0引腳作為外部中斷源使用的具體做法為，設(shè)定相應(yīng)定時器工作方式為方式2，計數(shù)器TH0、TL0初值為0FFH，允許計數(shù)器T0中斷，則T0的初始始化程序如下：MOV TMOD, 06H ;將計數(shù)器T0設(shè)定為;方式2外部計數(shù)MOV TL0, #0FFH;設(shè)置計數(shù)器初值MOV TH0, #0FFH;設(shè)置重裝計數(shù)器初值SETB ET0;允許T0中斷SETB EA;CPU開中斷SETB TR0;啟動T0-擴(kuò)展外部中斷第38頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，

22、星期三#include void main(void)TMOD=0 x66;/*兩個定時/計數(shù)器都設(shè)為方式2 外部計數(shù)模式*/TH1=0 xFF;/*設(shè)定重裝值，TL1不用設(shè)置*/TH0=0 xFF;/*設(shè)定重裝值，TL0不用設(shè)置*/TCON=0 x50;/*置位TR1、TR0，開始計數(shù)*/IE=0 x9F;/*中斷使能*/-擴(kuò)展外部中斷第39頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三/*定時器0中斷服務(wù)程序*/void timer0_int(void) interrupt 1TF0=0;/*計數(shù)溢出標(biāo)志位清0*/*定時器1中斷服務(wù)程序*/void timer1_int(vo

23、id) interrupt 3TF1=0;/*計數(shù)溢出標(biāo)志位清0*/-擴(kuò)展外部中斷第40頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三定時器計數(shù)器擴(kuò)展外部中斷實際項目例子/*強(qiáng)力單片機(jī)技術(shù)項目交易網(wǎng)作者：王春林 */#include#include#include#include#define UN unsigned charvoid del05s();sbit lsledcs =P37;UN data d0=0;UN data d1=0;UN data d2=0;UN data d3=0;void delay();sbit bm7=bm7;sfr16 DPTR=0 x82;sb

24、it ACC0=ACC0;sbit ACC1=ACC1;sbit ACC2=ACC2;sbit ACC3=ACC3;sbit ACC4=ACC4;sbit ACC5=ACC5;sbit ACC6=ACC6;sbit ACC7=ACC7;unsigned char bdata bm;sbit bm0=bm0;sbit bm1=bm1;sbit bm2=bm2;sbit bm3=bm3;sbit bm4=bm4;sbit bm5=bm5;sbit bm6=bm6;第41頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三UN code ledcode=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0

25、 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,/0-9 0 x88,0 x83,0 xa7,0 xa1,0 x86,0 x8e;void main() /*設(shè)為模式1，計數(shù)*/TMOD=0 x05;/*初值設(shè)定，當(dāng)設(shè)為TH0=0 xff;TL0=0 xff;每按C/T0（K4）一次計數(shù)加一，此方法可把計數(shù)器作為外部中斷使用；當(dāng)設(shè)為TH0=0 xff;TL0=0 xf0;每按C/T0（K4）16次計數(shù)加一，（不考慮按鍵抖動）*/TH0=0 xff;TL0=0 xff;TR0=1;ET0=1;EA=1; while(1) /*顯示計數(shù)值*/ P0=0 xff;

26、P0=ledcoded3; P1=0 xfe; delay(); P0=ledcoded2; P1=0 xfd; delay(); P0=ledcoded1; P1=0 xfb; delay(); P0=ledcoded0; P1=0 xf7; delay();第42頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三P1=0 xff;void delay()unsigned int kk=0 xff; do_nop_();kk-; while(kk!=0);void del05s()unsigned int kk=0 xefff; do_nop_();kk-; while(kk!=0

27、);/* 定時器0中斷*/void time0() interrupt 1 using 1d0+;if(d09)d0=0;d1+;if(d19)d1=0;d2+;if(d29)d2=0;d3+;if(d0=9&d1=9&d2=9&d3=9)d0=d1=d2=d3=0;TH0=0 xff;TL0=0 xff;第43頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三習(xí)題7-2、7-5、7-7、7-9、7-11第44頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三7.2 串行通信接口 7.2.1 串行通信的基本知識 1.并行通信與串行通信 在實際應(yīng)用中,不但計算機(jī)與外部設(shè)備之間

28、常常要進(jìn)行信息交換,而且計算機(jī)之間也需要交換信息,所有這些信息的交換均稱為“通信”。 通信的基本方式分為并行通信和串行通信兩種。 第45頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 并行通信是構(gòu)成1組數(shù)據(jù)的各位同時進(jìn)行傳送，例如8位數(shù)據(jù)或16位數(shù)據(jù)并行傳送。 其特點(diǎn)是傳輸速度快,但當(dāng)距離較遠(yuǎn)、位數(shù)又多時導(dǎo)致了通信線路復(fù)雜且成本高。 串行通信是數(shù)據(jù)一位接一位地順序傳送。其特點(diǎn)是通信線路簡單,只要一對傳輸線就可以實現(xiàn)通信(如電話線)，從而大大地降低了成本,特別適用于遠(yuǎn)距離通信。缺點(diǎn)是傳送速度慢。第46頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 圖 通信的兩種基本方

29、式(a)并行通信； (b)串行通信第47頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 串行通信可分為異步傳送和同步傳送兩種基本方式。 1)異步傳送方式 異步傳送的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)在線路上的傳送不連續(xù)。在傳送時,數(shù)據(jù)是以一個字符為單位進(jìn)行傳送的。它用一個起始位表示字符的開始,用停止位表示字符的結(jié)束。異步傳送的字符格式如圖所示。第48頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 一個字符由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位4個部分組成。起始位為0占1位；其后接著的就是數(shù)據(jù)位,它可以是5位、6位、7位或8位，傳送時低位在先、高位在后；再后面的1位為奇偶校驗位,可要也可以不要

30、；最后是停止位,它用信號1來表示字符的結(jié)束,可以是1位、1位半或2位。 第49頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 圖 串行異步傳送的字符格式(a)字符格式； (b)有空閑位的字符格式 第50頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 例如，采用串行異步通信方式傳送ASCII碼字符5，規(guī)定為7位數(shù)據(jù)位，1位偶校驗位，1位停止位，無空閑位。 由于5的ASCII碼為35H，其對應(yīng)7位數(shù)據(jù)位為0110101，如按低位在前、高位在后順序排列應(yīng)為1010110。前面加1位起始位，后面配上偶校驗位1位0，最后面加1位停止位1，因此傳送的字符格式為010101100

31、1，其對應(yīng)的波形如圖所示。第51頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三圖 傳送ASCII碼字符5的波形圖 第52頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 在串行異步傳送中,CPU與外設(shè)之間事先必須約定： 字符格式。 雙方要事先約定字符的編碼形式、奇偶校驗形式及起始位和停止位的規(guī)定。例如用ASCII碼通信，有效數(shù)據(jù)為7位,加1個奇偶校驗位、1個起始位和1個停止位共10位。當(dāng)然停止位也可大于1位。 波特率(Baudrate)。 波特率就是數(shù)據(jù)的傳送速率,即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù),單位為位/秒。它與字符的傳送速率(字符/秒)之間存在如下關(guān)系： 波特率=位/字

32、符字符/秒=位/秒 要求發(fā)送端與接收端的波特率必須一致。第53頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 例如,假設(shè)字符傳送的速率為120字符/秒,而每1個字符為10位,那么傳送的波特率為 10位/字符120字符/秒=1200位/秒=1200波特 每1位二進(jìn)制位的傳送時間Td就是波特率的倒數(shù)，例如上例中 Td=1/1200=0.833ms第54頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 2) 同步傳送 在異步傳送中,每1個字符都要用起始位和停止位作為字符開始和結(jié)束的標(biāo)志,占用了一定的時間。為了提高傳送速度,有時就去掉這些標(biāo)志,而采用同步傳送,即1次傳送1組數(shù)

33、據(jù)。在這1組數(shù)據(jù)的開始處要用同步字符SYN來加以指示,如圖所示。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用的就是這樣的傳送方式。第55頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 圖 同步傳送 第56頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三BSC協(xié)議的數(shù)據(jù)塊有如下四種格式(1)不帶報頭的單塊報文或分塊傳輸中的最后一塊報文： SYN SYN STX 報文 ETX BCC(2)帶報頭的單塊報文： SYN SYN SOH 報頭 STX 報文 ETX BCC(3)分塊傳輸中的第一塊報文： SYN SYN SOH 報頭 STX 報文 ETB BCC(4)分塊傳輸中的中間報文： SYN SYN

34、STX 報文 ETB BCC 第57頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 2.數(shù)據(jù)傳送方向 串行通信的數(shù)據(jù)傳送方向有3種形式。 (1)單工方式。 如圖 (a)所示,A端為發(fā)送站,B端為接收站,數(shù)據(jù)僅能從A站發(fā)至B站。 (2)半雙工方式。 如圖 (b)所示,數(shù)據(jù)既可從A站發(fā)送到B站,也可以由B站發(fā)送到A站。不過在同一時間只能作1個方向的傳送。 (3)全雙工方式。 如圖 (c)所示,每個站(A、B)既可同時發(fā)送,也可同時接收。 第58頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 圖 串行通信的三種方式(a)單工方式；(b)半雙工方式；(c)全雙工方式第59頁

35、，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三3、串行通信的校驗奇偶校驗和校驗CRC校驗 如16位CRC校驗碼（r=16），可以校驗32kbit的數(shù)據(jù)，可以檢測突發(fā)長度不大于16的突發(fā)錯以及99.998%的突發(fā)長度大于或等于17的突發(fā)錯。 第60頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三仿真結(jié)果校驗位數(shù)（r）總的幀位長（n）檢出錯誤個數(shù)（e1）總錯誤個數(shù)(e)檢錯率410043649788810049749710016100497497100第61頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 7.2.2 MCS-51單片機(jī)的串行接口 MCS-51單

36、片機(jī)內(nèi)部有1個功能很強(qiáng)的全雙工串行口,可同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。它有4種工作方式,可供不同場合使用。波特率由軟件設(shè)置,通過片內(nèi)的定時/計數(shù)器產(chǎn)生。接收、發(fā)送均可工作在查詢方式或中斷方式,使用十分靈活。MCS-51的串行口除了用于數(shù)據(jù)通信外,還可以非常方便地構(gòu)成1個或多個并行輸入/輸出口,或作串并轉(zhuǎn)換,用來驅(qū)動鍵盤與顯示器。第62頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三圖79 MCS-51串行口的原理結(jié)構(gòu)圖 MCS-51單片機(jī)串行口構(gòu)成：發(fā)送緩沖寄存器(SBUF)發(fā)送控制器發(fā)送控制門接收緩沖寄存器(SBUF)接收控制寄存器移位寄存器中斷第63頁，共124頁，2022年，5月20日

37、，18點(diǎn)39分，星期三 1.串行接口的特殊功能寄存器 與串行通信有關(guān)的控制寄存器共有4個：SBUF、SCON、PCON和IE。 1) 串行口數(shù)據(jù)緩沖器SBUF SBUF是兩個在物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器,可同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。兩個緩沖器只用一個字節(jié)地址99H,可通過指令對SBUF的讀寫來區(qū)別是對接收緩沖器的操作還是對發(fā)送緩沖器的操作。CPU寫SBUF,就是修改發(fā)送緩沖器;讀SBUF,就是讀接收緩沖器。串行口對外也有兩條獨(dú)立的收發(fā)信號線RXD(P3.0)和TXD(P3.1),因此可以同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù),實現(xiàn)全雙工傳送。第64頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 2) 串

38、行口控制寄存器SCON SCON寄存器用來控制串行口的工作方式和狀態(tài),它可以是位尋址。在復(fù)位時所有位被清0,字地址為98H。SCON的格式為 SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 第65頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 SM0、SM1：串行口工作方式選擇位。 SM2：多機(jī)通信控制位。主要用于工作方式2和方式3。在方式2和方式3中,如SM2=1,則接收到的第9位數(shù)據(jù)(RB8)為0時不啟動接收中斷標(biāo)志RI(即RI=0),并且將接收到的前8位數(shù)據(jù)丟棄;RB8為1時,才將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入SBUF,并置位RI產(chǎn)生中

39、斷請求。當(dāng)SM2=0時,則不論第9位數(shù)據(jù)為0或1,都將前8位數(shù)據(jù)裝入SBUF中,并產(chǎn)生中斷請求。在方式0時,SM2必須為0。 第66頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三多機(jī)通信過程所有從機(jī)的SM2=1，處于只接收地址幀狀態(tài)所有同學(xué)坐著聽講主機(jī)發(fā)地址信息，以第9位TB8=1表示發(fā)送的是地址老師喊同學(xué)名字從機(jī)接收到地址幀后與本機(jī)地址比較所有同學(xué)聽到名字與自己的名字比較被尋址從機(jī)SM2=0，其余從機(jī)SM2=1不變名字相符的同學(xué)站起來主機(jī)發(fā)數(shù)據(jù)信息，對已被尋址的從機(jī)因SM2=0，可以接收主機(jī)發(fā)來的信息。其余從機(jī)因SM2=1不理睬主機(jī)。老師與站起的同學(xué)進(jìn)行提問回答課堂交流被尋址的

40、從機(jī)SM2置1.主機(jī)可另發(fā)地址幀與其它從機(jī)通信時 ?；卮饐栴}的同學(xué)坐下第67頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 REN：允許串行接收控制位。若REN=0，則禁止接收；若REN=1，則允許接收。該位由軟件置位或復(fù)位。 TB8：發(fā)送數(shù)據(jù)位8。 在方式2和方式3時,TB8為所要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。在多機(jī)通信中,以TB8位的狀態(tài)表示主機(jī)發(fā)送的是地址還是數(shù)據(jù)：TB8=0為數(shù)據(jù),TB8=1為地址;也可用作數(shù)據(jù)的奇偶校驗位。該位由軟件置位或復(fù)位。 RB8：接收數(shù)據(jù)位8。 TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位。軟件清零 RI：接收中斷標(biāo)志位。軟件清零第68頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)

41、39分，星期三 3)電源控制寄存器PCON PCON主要是為CHMOS型單片機(jī)的電源控制而設(shè)置的專用寄存器,單元地址為87H,不能位尋址。 在HMOS單片機(jī)中,該寄存器除最高位外,其它位都是虛設(shè)的。最高位SMOD為串行口波特率選擇位,當(dāng)SMOD=1時,方式1、2、3的波特率加倍；當(dāng)SMOD=0時，正常波特率。SMODGF1GF0PDIDL D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PCON 87H 4）中斷允許控制寄存器（IE） IE的地址是A8H，其內(nèi)容第6章已介紹。其中串行口允許中斷的控制位為ES，當(dāng)ES=1，允許串行口中斷；當(dāng)ES=0，禁止串行中斷。第69頁，共124頁，2022年

42、，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 2.串行接口的工作方式 串行口有4種工作方式,它是由SCON中的SM0、SM1來定義的,如表所示。第70頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 1)方式0 串行接口的工作方式0為同步移位寄存器方式,其波特率是固定的,為fosc(振蕩頻率)的1/12。 方式0發(fā)送 數(shù)據(jù)從RXD引腳串行輸出,TXD引腳輸出同步脈沖。當(dāng)1個數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器時,串行口將8位數(shù)據(jù)以fosc/12的固定波特率從RXD引腳輸出,從低位到高位。發(fā)送完后置中斷標(biāo)志TI為1,呈中斷請求狀態(tài),在再次發(fā)送數(shù)據(jù)之前,必須用軟件將TI清0。 第71頁，共124頁，2022

43、年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 方式0接收 在滿足REN=1和RI=0的條件下,串行口處于方式0輸入。此時,RXD為數(shù)據(jù)輸入端,TXD為同步信號輸出端,接收器也以fosc/12的波特率采樣RXD引腳輸入的數(shù)據(jù)信息。當(dāng)接收器接收完8位數(shù)據(jù)后，置中斷標(biāo)志RI=1為請求中斷,在再次接收之前,必須用軟件將RI清0。第72頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 在方式0下，串行口作為同步移位寄存器使用。這時用RXD（P3.0）引腳作為數(shù)據(jù)移位的入口和出口，而由TXD（P3.1）引腳提供移位脈沖。移位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以8位為一幀，不設(shè)起始位和停止位，低位在前高位在后，其幀格式如

44、圖7-10所示。第73頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三 74LS164為帶清0端的串行輸入/并行輸出移位寄存器(8位), 而74LS165為并行輸入/串行輸出移位寄存器(8位)。 Q0Q7 并行輸出端。A,B串行輸入端。MR 清除端， 為0時，輸出清零。 CP 時鐘輸入端。每一個時鐘信號的上升沿加到CP端時，移位寄存器移一位，8個時鐘脈沖過后，8位二進(jìn)制數(shù)全部移入74LS164中。 第74頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三第75頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三第76頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三第77頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三HC165第78頁，共124頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)39分，星期三第79頁，共124頁，2022年