第7章-51單片機串行接口課件

主要章節(jié)7.1通信的基本概念7.251單片機串行口的功能與結(jié)構(gòu)7.3串行口的工作方式7.4串行口的應(yīng)用2023/1/411主要章節(jié)7.1通信的基本概念2022/12/7.1通信的基本概念7.1.1并行通信和串行通信2023/1/421(a)并行通信(b)串行通信7.1通信的基本概念7.1.1并行通信和串行通信20根據(jù)信息傳送的方向，串行通信可以分為單工、半雙工和全雙工2023/1/431(a)單工

(b)半雙工

(c)全雙工根據(jù)信息傳送的方向，串行通信可以分為單工、半雙工和全雙工207.1.2串行通信的基本過程1.發(fā)送過程2023/1/441發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)線011001107.1.2串行通信的基本過程1.發(fā)送過程2022/2.接收過程2023/1/451接收時鐘數(shù)據(jù)線011001102.接收過程2022/12/2051接收時鐘07.1.3串行通信的通信方式1. 串行異步通信方式2023/1/461特點：

一次傳送的位數(shù)比較少，對發(fā)送時鐘和接收時鐘的同步性要求相對不高，線路簡單。

傳送速度較慢。7.1.3串行通信的通信方式1. 串行異步通信方式2022. 串行同步通信方式2023/1/471同步字符1同步字符2數(shù)據(jù)塊校驗字符1校驗字符2特點：

一次連續(xù)傳送多個字符，傳送的位數(shù)多，對發(fā)送時鐘和接收時鐘同步性要求很高，控制線路復(fù)雜

傳送速度快。2. 串行同步通信方式2022/12/2071同步字符1同步7.1.4波特率波特率是指串行通信中，單位時間傳送的二進制位數(shù)，單位為bps。傳輸速度往往又可用每秒傳送多少個字節(jié)來表示(Bps)。它與波特率的關(guān)系為：

波特率(bps)=一個字符的二進制位數(shù)×字符/秒(Bps)2023/1/4817.1.4波特率2022/12/20817.251單片機串行口的功能與結(jié)構(gòu)7.2.1串行口的功能51單片機具有一個全雙工的串行異步通信接口，可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。有四種工作方式：方式0、方式1、方式2和方式3。方式0為同步移位寄存器方式，一般用于外接移位寄存器芯片擴展I/O接口。方式1為8位的異步通信方式，通常用于雙機通信。方式2和方式3為9位的異步通信方式，通常用于多機通信2023/1/4917.251單片機串行口的功能與結(jié)構(gòu)7.2.1串行口7.2.2串行口的結(jié)構(gòu)2023/1/4101串行口數(shù)據(jù)寄存器(SBUF)，串行口控制寄存器SCON、電源控制寄存器PCON以及定時/計數(shù)器和中斷系統(tǒng)中的特殊功能寄存器組成。7.2.2串行口的結(jié)構(gòu)2022/12/20101串行口7.2.3串行口控制寄存器SCON2023/1/4111SM0、SM1：串行口工作方式選擇位SCOND7D6D5D4D3D2D1D098HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0SM1方式功能波特率00方式0移位寄存器方式fosc/1201方式18位異步通信方式可變10方式29位異步通信方式fosc/32或fosc/6411方式39位異步通信方式可變SM2：多機通信控制位。REN：接收允許控制位。TB8：發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位。RB8：接收數(shù)據(jù)的第9位。TI：發(fā)送中斷標志位。RI：接收中斷標志位。7.2.3串行口控制寄存器SCON2022/12/2017.2.4電源控制寄存器PCON2023/1/4121PCOND7D6D5D4D3D2D1D087HSMODXXXGF1GF0PDIDLSMOD：波特率加倍位。當(dāng)SMOD位為1，則串行口方式1、方式2、方式3的波特率加倍。GF1、GF0：通用標志位。由軟件置位或復(fù)位PD：掉電方式位。當(dāng)PD=1時，進入掉電方式。IDL：待機方式位。當(dāng)IDL=1時，進入待機方式。7.2.4電源控制寄存器PCON2022/12/20127.3串行口的工作方式7.3.1方式0----移位寄存器方式

方式0通常用來外接移位寄存器，用作擴展I/O口。

RXD：串行數(shù)據(jù)TXD：同步時鐘。數(shù)據(jù)格式：低位在前，高位在后，長度8位，在SBUF中。波特率：fosc/12。（1）發(fā)送條件：TI=0操作：MOVSBUF，A結(jié)果：發(fā)送完畢，TI置“1”。7.3串行口的工作方式7.3.1方式0----移位寄存13

條件：RI=0操作：REN（SCON.4）置“1”結(jié)果：8位數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)緩沖器SBUF中，同時，RI置“1”，向CPU申請中斷。用戶處理：MOVA,SBUF（2）接收條件：RI=0（2）接收147.3.2方式1----8位異步通信方式TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端RXD：接收數(shù)據(jù)端。數(shù)據(jù)格式：1位起始位（0），SBUF中8位數(shù)據(jù)位（低位在前）和1位停止位（1）。波特率：2SMOD×（T1的溢出率）/32（1）發(fā)送

條件：TI=0操作：MOVSBUF，A結(jié)果：發(fā)送完畢，TI置“1”。7.3.2方式1----8位異步通信方式TXD：發(fā)送15

條件：RI=0，REN（SCON.4）置“1”。結(jié)果：8位數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)緩沖器SBUF中，同時，RI置“1”，向CPU申請中斷。用戶處理：MOVA,SBUF（2）接收條件：RI=0，REN（SCON.4）置“1”167.3.3方式2和方式3TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端RXD：接收數(shù)據(jù)端數(shù)據(jù)格式：1位起始位（0），SBUF中8位數(shù)據(jù)位（低位在前）第9位TB8和1位停止位（1）波特率：2SMOD×（T1的溢出率）/32（1）發(fā)送

條件：TI=0操作：先準備第9位TB8，執(zhí)行MOVSBUF，A結(jié)果：發(fā)送完畢，TI置“1”。7.3.3方式2和方式3TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端17條件：RI=0，REN（SCON.4）置“1”。結(jié)果：SM2=0，接收的前8位數(shù)據(jù)送SBUF，第9位送RB8，RI置“1”，向CPU申請中斷。SM2=1，若接收的第9位為1，則前8位數(shù)據(jù)送SBUF，第9位送RB8，RI置“1”，向CPU申請中斷。用戶處理：MOVA,SBUF（2）接收條件：RI=0，REN（SCON.4）置“1”。（2）接收187.4串行口的應(yīng)用7.4.1利用方式0擴展并行I/O接口【例7-1】用8051單片機的串行口外接串入并出的芯片74HC164擴展并行輸出口控制一組發(fā)光二極管，使發(fā)光二極管從右至左延時輪流顯示。74HC164是一塊8位的串入并出的芯片，共14個引腳，

除了電源和地信號外，A、B：串行數(shù)據(jù)輸入端；CLK：串行時鐘信號輸入端；Q0～Q7：8位數(shù)據(jù)并行輸出端；

：清零端，輸入低電平時74HC164輸出端清0；

在CLK=0、=1時，74HC164保持原來數(shù)據(jù)。2023/1/41917.4串行口的應(yīng)用7.4.1利用方式0擴展并行I/2023/1/42012022/12/20201設(shè)串行口采用查詢方式，顯示的延時依靠調(diào)用延時子程序來實現(xiàn)2023/1/4211匯編語言程序：

ORG0000H LJMPMAIN ORG0100HMAIN: MOVSCON,#00H ;串口初始化方式0 MOVA,#0FEHSTART: MOVSBUF,A ;51單片機串口發(fā)送 LOOP: JNBTI,LOOP ;等待發(fā)送

ACALLDELAY ;延時

CLRTI RLA ;循環(huán)移位改變顯示內(nèi)容

SJMPSTARTDELAY: MOVR7,#80H ;延時子程序LOOP2: MOVR6,#0FFHLOOP1: DJNZR6,LOOP1 DJNZR7,LOOP2 RET END設(shè)串行口采用查詢方式，顯示的延時依靠調(diào)用延時子程序來實現(xiàn)202023/1/4221#include<reg51.h> //包含特殊功能寄存器庫#include<intrins.h>//包含內(nèi)部函數(shù)voidmain(){unsignedchari;unsignedintj;SCON=0x00; //串口初始化方式0i=0xFE;for(;;) { SBUF=i; //51單片機串口發(fā)送 while(!TI){;} //等待發(fā)送 TI=0; for(j=0;j<=20000;j++){_nop_();} //延時 i=_crol_(i,1); //改變顯示內(nèi)容 }}C語言程序：2022/12/20221#include<reg51.【例7-2】用8051單片機的串行口外接并入串出的芯片74HC165擴展8位并行輸入口，輸入一組開關(guān)的狀態(tài)，并通過二極管顯示出來。74HC165是一塊8位的并入串出的芯片，共16個引腳，除了電源和地信號外，P7～P0：8位并行輸入端；SIN：串行數(shù)據(jù)輸入端；QH、:串行數(shù)據(jù)同相、反相輸出端；CLK：串行時鐘信號輸入端；CLKINH：串行時鐘允許輸入端，當(dāng)它為低電平時，允許CLK時鐘輸入；S/：串出/并入方式控制輸入端，S/=1，允許串行輸出，S/=0允許并行置入。74HC165的工作過程一般如下：（1）使控制端S/=0，8位并行數(shù)據(jù)置入到內(nèi)部的寄存器；（2）使控制端S/=1，在時鐘信號CLK的控制下，內(nèi)部寄存器的內(nèi)容按從P0～P7的順序從串行輸出端依次輸出。2023/1/4231【例7-2】用8051單片機的串行口外接并入串出的芯片74H2023/1/4241P0口接的8個發(fā)光二極管2022/12/20241P0口接的8個發(fā)光二極管串行口方式0數(shù)據(jù)的接收，用SCON寄存器中的REN位來控制，采用查詢RI的方式來判斷數(shù)據(jù)是否輸入，匯編語言程序：2023/1/4251 ORG0000H LJMPMAIN

ORG0100HMAIN: CLRP1.0 ;74HC165并入

NOP NOP NOP SETBP1.0 ;74HC165串出

NOP NOP NOP MOVSCON,#10H ;串口初始化方式0，允許接收LOOP: JNBRI,LOOP ;接收

CLRRI MOVA,SBUF MOVP0,A ;送P0口顯示

SJMPMAIN END串行口方式0數(shù)據(jù)的接收，用SCON寄存器中的REN位來控制，C語言程序：2023/1/4261#include<reg51.h>//包含特殊功能寄存器庫#include<intrins.h>//包含內(nèi)部函數(shù)庫sbitP1_0=P1^0;voidmain(){ unsignedchari; while(1) { P1_0=0;_nop_();_nop_();_nop_();//74HC165并入

P1_0=1;_nop_();_nop_();_nop_();//74HC165串出

SCON=0x10; //串口初始化方式0，允許接收

while(!RI){;} //接收

RI=0;

i=SBUF; P0=i; //送P0口顯示

}}C語言程序：2022/12/20261#include<7.4.2利用方式1實現(xiàn)點對點的雙機通信【例7-3】用匯編語言編程通過串行實現(xiàn)將甲機的片內(nèi)RAM中30H~3FH單元的內(nèi)容傳送到乙機的片內(nèi)RAM的40H~4FH單元中。2023/1/4271

甲、乙兩機都選擇方式1即8位異步通信方式，最高位用作奇偶校驗，波特率為1200bps，甲機發(fā)送，乙機接收，因此甲機的串口控制字為40H，乙機的串口控制字為50H。7.4.2利用方式1實現(xiàn)點對點的雙機通信【例7-3】用匯由于選擇的是方式1，波特率由定時/計數(shù)器T1的溢出率和電源控制寄存器PCON中的SMOD位決定，則需對定時/計數(shù)器T1初始化。設(shè)SMOD=0，甲、乙兩機的振蕩頻率為12MHz，由于波特率為1200bps。定時/計數(shù)器T1選擇為方式2，則初值如下。

初值=256-fosc×2SMOD/(12×波特率×32)=256-12000000/(12×1200×32)≈230=E6H根據(jù)要求，定時/計數(shù)器T1的方式控制字為20H。2023/1/4281由于選擇的是方式1，波特率由定時/計數(shù)器T1的溢出率和電源控甲機的發(fā)送程序：

乙機的接收程序：2023/1/4291TSTART:MOVTMOD,#20H

MOVTL1,#0E6H MOVTH1,#0E6H MOVPCON,#00H MOVSCON,#40H MOVR0,#30H MOVR7,#10H SETBTR1LOOP:MOVA,@R0 MOVC,P MOVACC.7,C MOVSBUF,AWAIT:JNBTI,WAIT CLRTI INCR0 DJNZR7,LOOP RETRSTART:MOVTMOD,#20H MOVTL1,#0E6H MOVTH1,#0E6H MOVPCON,#00H MOVR0,#40H MOVR7,#10H SETBTR1LOOP:MOVSCON,#50HWAIT:JNBRI,WAIT MOVA,SBUF MOVC,P JCERROR ANLA,#7FH MOV@R0,A INCR0 DJNZR7,LOOP RET甲機的發(fā)送程序：乙機的接收程序：20習(xí)

題1、2、3、5、62023/1/4301習(xí)題2022/12/20301主要章節(jié)7.1通信的基本概念7.251單片機串行口的功能與結(jié)構(gòu)7.3串行口的工作方式7.4串行口的應(yīng)用2023/1/4311主要章節(jié)7.1通信的基本概念2022/12/7.1通信的基本概念7.1.1并行通信和串行通信2023/1/4321(a)并行通信(b)串行通信7.1通信的基本概念7.1.1并行通信和串行通信20根據(jù)信息傳送的方向，串行通信可以分為單工、半雙工和全雙工2023/1/4331(a)單工

(b)半雙工

(c)全雙工根據(jù)信息傳送的方向，串行通信可以分為單工、半雙工和全雙工207.1.2串行通信的基本過程1.發(fā)送過程2023/1/4341發(fā)送時鐘數(shù)據(jù)線011001107.1.2串行通信的基本過程1.發(fā)送過程2022/2.接收過程2023/1/4351接收時鐘數(shù)據(jù)線011001102.接收過程2022/12/2051接收時鐘07.1.3串行通信的通信方式1. 串行異步通信方式2023/1/4361特點：

一次傳送的位數(shù)比較少，對發(fā)送時鐘和接收時鐘的同步性要求相對不高，線路簡單。

傳送速度較慢。7.1.3串行通信的通信方式1. 串行異步通信方式2022. 串行同步通信方式2023/1/4371同步字符1同步字符2數(shù)據(jù)塊校驗字符1校驗字符2特點：

一次連續(xù)傳送多個字符，傳送的位數(shù)多，對發(fā)送時鐘和接收時鐘同步性要求很高，控制線路復(fù)雜

傳送速度快。2. 串行同步通信方式2022/12/2071同步字符1同步7.1.4波特率波特率是指串行通信中，單位時間傳送的二進制位數(shù)，單位為bps。傳輸速度往往又可用每秒傳送多少個字節(jié)來表示(Bps)。它與波特率的關(guān)系為：

波特率(bps)=一個字符的二進制位數(shù)×字符/秒(Bps)2023/1/43817.1.4波特率2022/12/20817.251單片機串行口的功能與結(jié)構(gòu)7.2.1串行口的功能51單片機具有一個全雙工的串行異步通信接口，可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。有四種工作方式：方式0、方式1、方式2和方式3。方式0為同步移位寄存器方式，一般用于外接移位寄存器芯片擴展I/O接口。方式1為8位的異步通信方式，通常用于雙機通信。方式2和方式3為9位的異步通信方式，通常用于多機通信2023/1/43917.251單片機串行口的功能與結(jié)構(gòu)7.2.1串行口7.2.2串行口的結(jié)構(gòu)2023/1/4401串行口數(shù)據(jù)寄存器(SBUF)，串行口控制寄存器SCON、電源控制寄存器PCON以及定時/計數(shù)器和中斷系統(tǒng)中的特殊功能寄存器組成。7.2.2串行口的結(jié)構(gòu)2022/12/20101串行口7.2.3串行口控制寄存器SCON2023/1/4411SM0、SM1：串行口工作方式選擇位SCOND7D6D5D4D3D2D1D098HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0SM1方式功能波特率00方式0移位寄存器方式fosc/1201方式18位異步通信方式可變10方式29位異步通信方式fosc/32或fosc/6411方式39位異步通信方式可變SM2：多機通信控制位。REN：接收允許控制位。TB8：發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位。RB8：接收數(shù)據(jù)的第9位。TI：發(fā)送中斷標志位。RI：接收中斷標志位。7.2.3串行口控制寄存器SCON2022/12/2017.2.4電源控制寄存器PCON2023/1/4421PCOND7D6D5D4D3D2D1D087HSMODXXXGF1GF0PDIDLSMOD：波特率加倍位。當(dāng)SMOD位為1，則串行口方式1、方式2、方式3的波特率加倍。GF1、GF0：通用標志位。由軟件置位或復(fù)位PD：掉電方式位。當(dāng)PD=1時，進入掉電方式。IDL：待機方式位。當(dāng)IDL=1時，進入待機方式。7.2.4電源控制寄存器PCON2022/12/20127.3串行口的工作方式7.3.1方式0----移位寄存器方式

方式0通常用來外接移位寄存器，用作擴展I/O口。

RXD：串行數(shù)據(jù)TXD：同步時鐘。數(shù)據(jù)格式：低位在前，高位在后，長度8位，在SBUF中。波特率：fosc/12。（1）發(fā)送條件：TI=0操作：MOVSBUF，A結(jié)果：發(fā)送完畢，TI置“1”。7.3串行口的工作方式7.3.1方式0----移位寄存43

條件：RI=0操作：REN（SCON.4）置“1”結(jié)果：8位數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)緩沖器SBUF中，同時，RI置“1”，向CPU申請中斷。用戶處理：MOVA,SBUF（2）接收條件：RI=0（2）接收447.3.2方式1----8位異步通信方式TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端RXD：接收數(shù)據(jù)端。數(shù)據(jù)格式：1位起始位（0），SBUF中8位數(shù)據(jù)位（低位在前）和1位停止位（1）。波特率：2SMOD×（T1的溢出率）/32（1）發(fā)送

條件：TI=0操作：MOVSBUF，A結(jié)果：發(fā)送完畢，TI置“1”。7.3.2方式1----8位異步通信方式TXD：發(fā)送45

條件：RI=0，REN（SCON.4）置“1”。結(jié)果：8位數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)緩沖器SBUF中，同時，RI置“1”，向CPU申請中斷。用戶處理：MOVA,SBUF（2）接收條件：RI=0，REN（SCON.4）置“1”467.3.3方式2和方式3TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端RXD：接收數(shù)據(jù)端數(shù)據(jù)格式：1位起始位（0），SBUF中8位數(shù)據(jù)位（低位在前）第9位TB8和1位停止位（1）波特率：2SMOD×（T1的溢出率）/32（1）發(fā)送

條件：TI=0操作：先準備第9位TB8，執(zhí)行MOVSBUF，A結(jié)果：發(fā)送完畢，TI置“1”。7.3.3方式2和方式3TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端47條件：RI=0，REN（SCON.4）置“1”。結(jié)果：SM2=0，接收的前8位數(shù)據(jù)送SBUF，第9位送RB8，RI置“1”，向CPU申請中斷。SM2=1，若接收的第9位為1，則前8位數(shù)據(jù)送SBUF，第9位送RB8，RI置“1”，向CPU申請中斷。用戶處理：MOVA,SBUF（2）接收條件：RI=0，REN（SCON.4）置“1”。（2）接收487.4串行口的應(yīng)用7.4.1利用方式0擴展并行I/O接口【例7-1】用8051單片機的串行口外接串入并出的芯片74HC164擴展并行輸出口控制一組發(fā)光二極管，使發(fā)光二極管從右至左延時輪流顯示。74HC164是一塊8位的串入并出的芯片，共14個引腳，

除了電源和地信號外，A、B：串行數(shù)據(jù)輸入端；CLK：串行時鐘信號輸入端；Q0～Q7：8位數(shù)據(jù)并行輸出端；

：清零端，輸入低電平時74HC164輸出端清0；

在CLK=0、=1時，74HC164保持原來數(shù)據(jù)。2023/1/44917.4串行口的應(yīng)用7.4.1利用方式0擴展并行I/2023/1/45012022/12/20201設(shè)串行口采用查詢方式，顯示的延時依靠調(diào)用延時子程序來實現(xiàn)2023/1/4511匯編語言程序：

ORG0000H LJMPMAIN ORG0100HMAIN: MOVSCON,#00H ;串口初始化方式0 MOVA,#0FEHSTART: MOVSBUF,A ;51單片機串口發(fā)送 LOOP: JNBTI,LOOP ;等待發(fā)送

ACALLDELAY ;延時

CLRTI RLA ;循環(huán)移位改變顯示內(nèi)容

SJMPSTARTDELAY: MOVR7,#80H ;延時子程序LOOP2: MOVR6,#0FFHLOOP1: DJNZR6,LOOP1 DJNZR7,LOOP2 RET END設(shè)串行口采用查詢方式，顯示的延時依靠調(diào)用延時子程序來實現(xiàn)202023/1/4521#include<reg51.h> //包含特殊功能寄存器庫#include<intrins.h>//包含內(nèi)部函數(shù)voidmain(){unsignedchari;unsignedintj;SCON=0x00; //串口初始化方式0i=0xFE;for(;;) { SBUF=i; //51單片機串口發(fā)送 while(!TI){;} //等待發(fā)送 TI=0; for(j=0;j<=20000;j++){_nop_();} //延時 i=_crol_(i,1); //改變顯示內(nèi)容 }}C語言程序：2022/12/20221#include<reg51.【例7-2】用8051單片機的串行口外接并入串出的芯片74HC165擴展8位并行輸入口，輸入一組開關(guān)的狀態(tài)，并通過二極管顯示出來。74HC165是一塊8位的并入串出的芯片，共16個引腳，除了電源和地信號外，P7～P0：8位并行輸入端；SIN：串行數(shù)據(jù)輸入端；QH、:串行數(shù)據(jù)同相、反相輸出端；CLK：串行時鐘信號輸入端；CLKINH：串行時鐘允許輸入端，當(dāng)它為低電平時，允許CLK時鐘輸入；S/：串出/并入方式控制輸入端，S/=1，允許串行輸出，S/=0允許并行置入。74HC165的工作過程一般如下：（1）使控制端S/=0，8位并行數(shù)據(jù)置入到內(nèi)部的寄存器；（2）使控制端S/=1，在時鐘信號CLK的控制下，內(nèi)部寄存器的內(nèi)容按從P0～P7的順序從串行輸出端依次輸出。2023/1/4531【例7-2】用8051單片機的串行口外接并入串出的芯片74H2023/1/4541P0口接的8個發(fā)光二極管2022/12/20241P0口接的8個發(fā)光二極管串行口方式0數(shù)據(jù)的接收，用SCON寄存器中的REN位來控制，采用查詢RI的方式來判斷數(shù)據(jù)是否輸入，匯編語言程序：2023/1/4551 ORG0000H LJMPMAIN

ORG0100HMAIN: CLRP1.0 ;74HC165并入

NOP NOP NOP SETBP1.0 ;74HC165串出

NOP NOP NOP MOVSCON,#10H ;串口初始化方式0，允許接收LOOP: JNBRI,LOOP ;接收

CLRRI MOVA,SBUF MOVP0,A ;送P0口顯示

SJMPMAIN END串行口方式0數(shù)據(jù)的接收，用SCON寄存器中的REN位來控制，C語言程序：2023/1/4561#include<reg51.h>//包含特殊功能寄存器庫#include<intrins.h>//包含內(nèi)部函數(shù)庫sbitP1_0=P1^0;voidmain(){ unsignedchari; whil