【教學(xué)】第一講 80C51的串行接口

第一講80C51的串行接口.學(xué)習(xí)目標(biāo):單片機(jī)串行通信I/O接口的結(jié)構(gòu)串行通信控制寄存器單片機(jī)串行通信的工作方式以及串行通信應(yīng)用。.一、串行通信基本概念

通訊：信息交換計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)外設(shè)應(yīng)用：多機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方式并行通信串行通信異步通信方式—按字符傳輸

同步通信方式—按數(shù)據(jù)塊傳輸

單工半雙工全雙工.并行通信：數(shù)據(jù)多位同時(shí)傳送控制簡(jiǎn)單，傳輸速度快，傳輸線較多.串行通信：數(shù)據(jù)字節(jié)一位一位在一條傳輸線上逐個(gè)傳送。傳輸線少，可利用電話網(wǎng)，但傳送控制復(fù)雜。

.異步通信:收、發(fā)設(shè)備使用各自時(shí)鐘。

字符之間是異步的,但同一字符內(nèi)是同步的(各位間距均為”位間隔”的整數(shù)倍).

同步通信:發(fā)送方時(shí)鐘與接收方時(shí)鐘同步。既保持位同步，也保持字符同步。

外同步自同步保持位同步,也保持字符同步..

單工半雙工全雙工

例如:廣播大哥大手機(jī)串行通信的傳輸方向.傳輸速率比特率:每秒鐘傳輸二進(jìn)制代碼的位數(shù)bps波特率:每秒鐘調(diào)制信號(hào)變化的次數(shù)。單位是：波特（Baud）。例如：數(shù)據(jù)傳送的速率為120個(gè)字符每秒，每個(gè)字符由1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位組成，則其傳送波特率為：10b×120／s＝1200b／s＝1200波特傳輸距離與傳輸速率的關(guān)系:傳輸距離隨傳輸速率的增加而減小。傳輸速率與傳輸距離.

1、RS-232C接口

EIA（美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)）1969年修訂RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，它定義了DTE與DCE間的物理接口標(biāo)準(zhǔn)。二、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)

.

過(guò)程特性規(guī)定了信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系

。

機(jī)械特性使用25針連接器，連接器的尺寸及每個(gè)插針的排列位置都有明確的定義。（陽(yáng)頭）功能特性:電氣特性：負(fù)邏輯，DC（-3~-15v）為1。DC（+3~+15v）為0，DC（-3~+3v）為過(guò)渡區(qū)。.近程通信連接

遠(yuǎn)程通信連接.2、PC與外設(shè)的RS-232直接連接.PC機(jī)與單片機(jī)串行通信接口示意圖.三、串行接口的結(jié)構(gòu)主要由兩個(gè)數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF和一個(gè)輸入移位寄存器，以及一個(gè)串行控制寄存器SCON(TI\RI)等組成。

ASCON.

設(shè)定工作方式、接收/發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志

1、80C51串行口的控制寄存器-SC0N

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISCON(98H)SM0、SM1：工作方式設(shè)置位

00：移位寄存器，fosc/1201：10位異步收發(fā)器（8位數(shù)據(jù)），波特率可變

10：11位異步收發(fā)器（9位數(shù)據(jù)），fosc/64或fosc/3211：11位異步收發(fā)器（9位數(shù)據(jù)），波特率可變

.SM2，多機(jī)通信控制位。主要用于方式2和方式3。對(duì)于接收機(jī)

SM2=0，收到RB8（0或1）既可使收到的數(shù)據(jù)進(jìn)入SBUF，并激活RI。

SM2=1，收到的RB8＝0時(shí)，收到的信息丟棄，不激活RI；若收到的RB8＝1時(shí)，收到的數(shù)據(jù)進(jìn)入SBUF，并激活RI，進(jìn)而在中斷服務(wù)中將數(shù)據(jù)從SBUF讀走。方式0時(shí)，SM2必須是0。方式1時(shí)，SM2=1時(shí)，只有接收到有效停止位時(shí)，RI才激活。REN，允許串行接收位。置REN=1，啟動(dòng)串口接收過(guò)程置REN=0，則禁止串口接收.

TB8，在方式2、3中，是發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位

數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位地址幀/數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位

RB8，在方式2、3中，是接收到數(shù)據(jù)的第9位奇偶校驗(yàn)位地址幀/數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。方式1時(shí)，若SM2=0，則RB8是接收到的停止位。.

TI，發(fā)送中斷標(biāo)志位。方式0時(shí)，串行發(fā)送第8位數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)其它方式，串行發(fā)送停止位的開始時(shí)硬件使TI置1，發(fā)中斷申請(qǐng)。必須在中斷服務(wù)程序中用軟件將其清0。RI，接收中斷標(biāo)志位。方式0時(shí)，串行接收第8位數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)其它方式，串行接收停止位的中間時(shí)硬件使RI置1，發(fā)中斷申請(qǐng)。必須在中斷服務(wù)程序中用軟件將其清0。.2、PCON

：

SMOD，

波特率倍增位。在方式1、2、3時(shí)，波特率與SMOD有關(guān)：SMOD=1時(shí)，波特率提高一倍。復(fù)位時(shí)SMOD=0。SMOD

PCON(97H).四、80C51串行口的工作方式1．方式0_8位數(shù)據(jù)串行接口工作方式0為同步移位寄存器方式，多用于I/O口的擴(kuò)展，其波特率是固定的，為fosc/12。TXD引腳輸出同步移位脈沖，RXD引腳串行輸入/輸出。方式0接收和發(fā)送電路.方式0掌握：1、8位數(shù)據(jù)，波特率為F0SC/122、低位在前，高位在后3、TI，再發(fā)送數(shù)據(jù)，軟件清0，CLRTI4、RI，再接收數(shù)據(jù)，軟件清0，CLRRI5、同步通信，無(wú)起始位和停止位.2．方式1_10位數(shù)據(jù)

在方式l時(shí)，串行口被設(shè)置為波特率可變的8位異步通信接口。發(fā)送/接收1幀數(shù)據(jù)為10位，其中1位起始位、8位數(shù)據(jù)位（先低位后高位）和10位數(shù)據(jù)的異步通信。幀格式如圖所示..方式1掌握：1、一幀為10位信息，1位起始(0)，8位數(shù)據(jù)，1位停止(1)2、波特率=P1273、異步通信4、接收時(shí)，RB8里是停止位，數(shù)據(jù)位在SBUF（SM2=0）.3．方式2_11位數(shù)據(jù)

串行口工作為方式2時(shí)，被定義為9位異步通信接口。發(fā)送/接收1幀數(shù)據(jù)為11位，其中1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位控制/校驗(yàn)位和1位停止位?？刂?校驗(yàn)位為第9位數(shù)據(jù)。4．方式3_11位數(shù)據(jù)方式3為波特率可變的11位異步通信方式，除了波特率有所區(qū)別之外，其余同方式2。11位數(shù)據(jù)的異步通信.工作方式掌握：1、幾中工作方式波特率不同2、傳送的位數(shù)不同，方式0是8位（數(shù)據(jù)位），方式1是10（8位數(shù)據(jù)——SBUF，1個(gè)起始、1位停止——RB8），方式2和方式3都是11位（8位數(shù)據(jù)，1位控制/校驗(yàn)位——RB8、TB8，1位起始和1位停止位）3、方式0是同步，方式1、2、3是異步.5、波特率的計(jì)算

方式0、2的波特率是固定的，而方式1、3的波特率是可變的，由定時(shí)器T1的溢出率來(lái)決定。

方式0波特率=fosc/12方式2波特率=（2SMOD/64）·fosc方式1波特率=（2SMOD/32）·（T1溢出率）方式3波特率=（2SMOD/32）·（T1溢出率）K為定時(shí)器T1的位數(shù)。.1、單片機(jī)與單片機(jī)的通信

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信

硬件連接

五、單片機(jī)串行口應(yīng)用舉例

.串行口初始化具體步驟：確定T1的工作方式（編程TMOD寄存器）；計(jì)算T1的初值，裝載TH1、TL1；啟動(dòng)T1（編程TCON中的TR1位）；確定串行口控制（編程SCON寄存器）；

串行口在中斷方式工作時(shí)，還要進(jìn)行中斷設(shè)置（編程IE、IP寄存器）。.

2、多機(jī)通信

硬件連接主從系統(tǒng)在實(shí)際系統(tǒng)中，常采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。.

六、單片機(jī)與PC機(jī)的通信

應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，單片機(jī)與PC機(jī)可以方便地組合成分布式控制系統(tǒng)。主計(jì)算機(jī)監(jiān)督管理各子系統(tǒng)分機(jī)的運(yùn)行狀況。其特點(diǎn)是靈活性好、可靠性高。.DOS環(huán)境下，要實(shí)現(xiàn)通信只要直接對(duì)微機(jī)接口芯片8250進(jìn)行口地址操作即可

WINDOWS環(huán)境下，不允許用戶直接操作串口地址。可以調(diào)用API函數(shù)，但較為復(fù)雜。使用

VB通信控件（Mscomm）很容易完成通信任務(wù)

VB簡(jiǎn)明易用，實(shí)用性強(qiáng)。它具備基本的串行通信能力：即通過(guò)串行口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。.

MSComm控件主要屬性如下：CommPort：設(shè)置并返回通信端口號(hào)；Settings：以字符串的方式設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位；PortOpen：設(shè)置并返回端口的狀態(tài)，也可以打開和關(guān)閉端口；Input：從接收緩沖區(qū)返回字符和刪除字符；Output：向傳輸緩沖區(qū)寫一個(gè)字符。.

單片機(jī)程序清單如下：

ORG3000HMAIN：MOVTMOD，#20H；在11.0592MHz下，串行口波特率MOVTH1，#0FDH；9600bps，方式3MOVTL1，#0FDH MOVPCON，#00H SETBTR1 MOVSCON，#0D8HLOOP：JBCRI，RECEIVE；接收到數(shù)據(jù)后立即發(fā)出去 SJMPLOOPRECEIVE：MOVA，SBUF MOVSBUF，ASEND：JBCTI，SENDEND SJMPSENDSENDEND：SJMPLOOP.七、單片機(jī)串行口的應(yīng)用

1、串行口擴(kuò)展顯示器

【例1】用8位串入并出移位寄存器74HC164擴(kuò)展顯示器。

.【例2】：把數(shù)據(jù)從顯示緩沖區(qū)送到數(shù)碼管。

入口；將要顯示的數(shù)放在以DIS0為首的8個(gè)單元中。

出口：把預(yù)置的數(shù)輸出以更新原有的顯示。

MOV R2，＃08H ；顯示8個(gè)數(shù)碼管MOV R0，＃DIS7 ；顯示緩沖區(qū)未地址送入R0DL0：MOV A，＠R0 ；取要顯示數(shù)作查表偏移量MOV DPTR，＃TAB ；指向字形表首MOVC A，＠A＋DPTR；查表得字形碼MOV SBUF，A ；發(fā)送顯示DL1：JNB T1，DL1 ；等待發(fā)送完一幀CLR T1 ；清中斷標(biāo)志，準(zhǔn)備繼續(xù)發(fā)送DEC R0 ；更新顯示單元DJNZ R2，DL0 ；重復(fù)顯示所有數(shù)碼管TAB： DB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H；0，1，2，3，4，DB92H，82H，0F8H，80H，90H；5，6，7，8，9，DB88H，83H，0C6H，0A1H，86H；A，B，C，D，E，

DB8EH，0BFH，8CH，0FFH；F，－，P，暗.2、串行口擴(kuò)展的鍵盤在方式0下，串行口作同步移位寄存器用，以8位數(shù)據(jù)為一幀，先發(fā)送或接收最低位，每個(gè)機(jī)器周期發(fā)送或接收一位，故其波特率是固定的，為fosc／12。串行數(shù)據(jù)由RXD（P3.0）端輸入或輸出。

.

CJNE R1，＃08，LP1

SJMP RCVI

N1:MOV A，R0

ADD A，A

JMP ＠A＋DPTR

TAB:AJMP OPR0

AJMP OPR1

…

AJMP OPR7

OPR0： …

LJMP START

OPR7： …

LJMP START

END

ORG 0100HSTART： MOV R7，＃20 MOV R0，＃50H MOV DPTR，#TAB RCVI：MOV SCON，＃10HJNB RI，$ CLR RI MOV A，SBUF MOV R0，#0 MOVR1，#0 LP1：RRC A JNC N1 INC R0 INC R1.3雙機(jī)通信

編程使乙機(jī)從甲機(jī)接收16個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)塊，并存入片外3000H～300FH單元。接收過(guò)程中要求判奇偶校驗(yàn)標(biāo)志RB8。若出錯(cuò)則置F0標(biāo)志為1，若正確則置F0標(biāo)志為0，然后返回?！纠?】編程把甲機(jī)片內(nèi)RAM50H～5FH單元中的數(shù)據(jù)塊從串行口輸出。定義在方式3下發(fā)送，TB8作奇偶校驗(yàn)位。采用定時(shí)器1方式2作波特率發(fā)生器，波特率為1200波特，fosc＝11．0592MHz，預(yù)置值TH1＝0E8H。.發(fā)送子程序如下：MOV TMOD，#20H ；設(shè)置定時(shí)器1為方式2MOV TL1，＃0E8H ；設(shè)預(yù)置值MOV TH1，＃0E8HSETB TRI ；啟動(dòng)定時(shí)器1MOV SCON，＃0C0H ；設(shè)置串行口為方式3MOV PCON，＃00H ；SMOD＝0MOV R0，#50H ；設(shè)數(shù)據(jù)塊指針MOV R7，＃10H ；設(shè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度10HTRS： MOV A，＠R0；取數(shù)據(jù)送至AMOV C，PMOV TB8，C ；奇偶位P送至TB8MOV SBUF，A 啟動(dòng)發(fā)送WAIT： JNB TI，$ ；判1幀是否發(fā)送完CLR TIINC R0 ；更新數(shù)據(jù)單元DJNZ R7，TRS ；循環(huán)發(fā)送至結(jié)束.接收子程序編程如下：

MOV TMOD，＃20H ；設(shè)置定時(shí)器1為方式2MOV TL1，＃0E8H ；設(shè)預(yù)置值MOV TH1，＃0E8HSETB TR1 ；啟動(dòng)定時(shí)器1MOV SCON，＃0C0H ；設(shè)置串行口為方式3MOV PCON3，＃00H ；SMOD＝0MOV DPTR，＃3000H ；設(shè)置數(shù)據(jù)塊指針MOV R7，＃10H ；設(shè)數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度SETB REN ；允許接收WAIT： JNB RI，$ ；判1幀是否接收完CLR RI.MOV A，SBUF ；讀入1幀數(shù)據(jù)JNB PSW.0，PZ ；奇偶位P為0則跳轉(zhuǎn)JNB RB8，ERR ；P＝l，RB8＝0則出錯(cuò)SJMP YES ；二者全為1則正確PZ： JB RB8，ERR ；P＝0，RB8＝l則出錯(cuò)YES： MOVX ＠DPTR，A ；正確，存放數(shù)據(jù)INC DPTR ；修改地址指針DJNZ R7，WAIT ；判斷數(shù)據(jù)塊接收完否CLR PSW.5 ；接收正確且接收完清F0標(biāo)志RET ；返回ERR： SETB PSW.5 ；出錯(cuò)則置F0標(biāo)志為“l(fā)”RET ；返回

.【例4】主機(jī)向02號(hào)從機(jī)發(fā)送50H～5FH中的數(shù)據(jù)；02號(hào)從機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)放到內(nèi)RAM30H～3FH單元中。主機(jī)程序：ORG0030HMAIN：