課題十一-單片機與計算機通信課件

課題十一單片機串口通信任務(wù)一PC機與單片機串行通信任務(wù)二單片機與單片機串行通信課題十一單片機串口通信任務(wù)一PC機與單片機串行通信單片機系統(tǒng)接收電腦PC機串口發(fā)過來的ASCII碼，并在液晶LCD1602上顯示出來；同時把收到的ASCII碼回傳給PC機串口，以驗證串口接收、發(fā)送數(shù)據(jù)的正確性。單片機LCD顯示電路復(fù)位電路時鐘電路電源電路串行口通信電路圖7.1單片機串行通信控制系統(tǒng)組成方框圖計算機串行通信基礎(chǔ)通信：并行通信與串行通信

并行通信特點：傳送控制簡單、速度快，但傳輸線較多，成本高。

串行通信特點：傳送控制復(fù)雜、速度慢，傳輸線少，成本低異步通信與同步通信收、發(fā)設(shè)備時鐘獨立，以字符(幀)為單位傳輸

1.1串行通信的基本概念異步通信

異步通信幀格式起始位（１位）；數(shù)據(jù)位（８位）；奇偶校驗位（１位，可無校驗位）；停止位（１位）。

特點易于實現(xiàn)效率不高同步通信（發(fā)、收時鐘直接連接，效率高。板內(nèi)元件間的SPI接口）

串行通信的傳輸方向單工

半雙工

全雙工80C51有1個全雙工串行口

信號的調(diào)制與解調(diào)DTE：數(shù)據(jù)終端設(shè)備DCE：數(shù)據(jù)通信設(shè)備調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)串行通信的錯誤校驗奇偶校驗

發(fā)送字符時，數(shù)據(jù)位尾隨1位奇偶校驗位（1或0）。奇校驗時，數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)與校驗位“1”的個數(shù)之和應(yīng)為奇數(shù)；偶校驗時，數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)與校驗位“1”的個數(shù)之和應(yīng)為偶數(shù)。接收字符時，對“1”的個數(shù)進行校驗，若發(fā)現(xiàn)不一致，則說明傳輸數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)了差錯。

代碼和校驗

發(fā)送方將所發(fā)數(shù)據(jù)塊求和（或各字節(jié)異或），產(chǎn)生的校驗和字節(jié)附加到數(shù)據(jù)塊的末尾。接收方在接收數(shù)據(jù)時要對數(shù)據(jù)塊（除校驗字節(jié)外）求和（或各字節(jié)異或），將所得的結(jié)果與收到的“校驗和”進行比較，相符則無差錯，否則就認(rèn)為傳送過程出現(xiàn)了差錯。傳輸速率與傳輸距離傳輸速率比特率：每秒鐘傳送的信息量。單位：位／秒（bps）波特率：每秒鐘傳送碼元數(shù)目，單位：波特（Baud）

基帶傳輸（每個碼元帶有“1”或“0”這1bit信息，傳碼率與傳信率相同），波特率和比特率是相同的。

常用波特率為：2400、4800、9600、14.4K、19.2K等

傳輸距離與傳輸速率的關(guān)系傳輸距離隨波特率的增加而減小。1.2串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C定義的是DTE與DCE間的接口標(biāo)準(zhǔn)。機械特性DB-25（陽頭）連接器DB-9（陽頭）連接器陽頭通常用于計算機側(cè)，陰頭用于連接線側(cè)

功能特性插針序號信號名稱功能信號方向1PGND保護接地2（3）TXD發(fā)送數(shù)據(jù)（串行輸出）DTE→DCE3（2）RXD接收數(shù)據(jù)（串行輸入）DTE←DCE4（7）RTS請求發(fā)送DTE→DCE5（8）CTS允許發(fā)送DTE←DCE6（6）DSRDCE就緒（數(shù)據(jù)建立就緒）DTE←DCE7（5）SGND信號接地8（1）DCD載波檢測DTE←DCE20（4）DTRDTE就緒（數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒）DTE→DCE22（9）RI振鈴指示DTE←DCE電氣特性RS-232C采用負(fù)邏輯電平，規(guī)定（-3～-25V）為邏輯“1”，（+3～+25V）為邏輯“0”。-3V～+3V是未定義的過渡區(qū)。試比較：電平轉(zhuǎn)換電路（如MAX232）。

過程特性遠(yuǎn)程通信，需要調(diào)制解調(diào)器近程通信，不需要調(diào)制解調(diào)器無聯(lián)絡(luò)線方式聯(lián)絡(luò)線短接（偽連接）方式

RS-232C電平與TTL電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路早期常用MC1488、MC1489近期常用MAXM232：

片內(nèi)帶有自升壓電路僅需+5V電源內(nèi)含2個發(fā)送器，2個接收器

采用RS-232C接口存在的問題傳輸距離短、速率低

通常不超過15米，速率20Kbps有電平偏移

RS-232收發(fā)共地，地電流會使電平偏移出現(xiàn)邏輯錯誤?？垢蓴_能力差

RS-232常用單端輸入，易混入干擾。（故用大擺幅）新標(biāo)準(zhǔn)RS-485改善了傳輸特性，應(yīng)用廣泛！

1.280C51單片機的串行口1.2.180C51串行口的結(jié)構(gòu)1個全雙工串口：通信或接口擴展

接收發(fā)送緩沖器邏輯同名、物理分開；接收雙緩沖。

1.2.280C51串行口的控制寄存器串行口控制寄存器SCONSM0和SM1：工作方式選擇位76543210SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI字節(jié)地址：98HSM0SM1方式說明波特率000移位寄存器fosc/1201110位UART（8位數(shù)據(jù)）可變10211位UART（9位數(shù)據(jù)）fosc/64或fosc/3211311位UART（9位數(shù)據(jù)）可變SM2：多機通信控制位SM2=1時,接收機處于地址幀篩選狀態(tài)。若RB8＝1，該地址幀信息可進入SBUF，并使RI為1，進而在中斷服務(wù)中再進行地址號比較;若RB8＝0，該幀不是地址幀，應(yīng)丟掉，且保持RI=0。SM2=0時，接收機處于地址幀篩選被禁止?fàn)顟B(tài)。不論收到的RB8為0或1，均可以使收到的信息進入SBUF，并使RI=1。此時的RB8通常為校驗位。REN：串行接收使能位，軟件置1時，啟動接收過程。TB8：多機方式發(fā)送的第9位多機方式的地址/數(shù)據(jù)幀標(biāo)志。也可作為奇偶校驗位。

RB8：多機方式接收的第9位多機方式的地址/數(shù)據(jù)幀標(biāo)志。也可作為奇偶校驗位。

TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位，要由軟件清0RI：接收中斷標(biāo)志位，要由軟件清0電源控制寄存器PCONSMOD：波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3時，波特率與SMOD有關(guān)，當(dāng)SMOD=1時，波特率提高一倍。復(fù)位時，SMOD=0。

76543210PCONSMOD字節(jié)地址：97H1.2.380C51串行口的工作方式方式0：同步移位寄存器，用于擴展并行口RXD：輸入或輸出引腳TXD：移位脈沖輸出接收和方式都是8位波特率固定為：fosc/12數(shù)據(jù)輸出：

CLR用于對74LS164清0

74LS164串口轉(zhuǎn)并口程序Led左移：#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharvoidDelay(uintx){ uchari; while(x--) { for(i=0;i<120;i++); }}voidmain(){ ucharc=0x80; SCON=0x00; TI=1; while(1) { c=_crol_(c,1); SBUF=c; while(TI==0); TI=0; Delay(400); }}數(shù)據(jù)輸入：

S/L負(fù)脈沖將并行數(shù)據(jù)裝入，高電平時啟動單片機進行數(shù)據(jù)輸入。

74LS165并口轉(zhuǎn)串口開關(guān)模擬#include<reg52.h>#include<intrins.h>#include<stdio.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitSPL=P2^5;voidDelay(uintx){ uchari; while(x--) { for(i=0;i<120;i++); }}voidmain(){ SCON=0x10; while(1) { SPL=0; SPL=1; while(RI==0); RI=0; P0=SBUF; Delay(20); }}方式1：10位幀，用于雙機通信起始位：1位數(shù)據(jù)位：8位停止位：1位串行發(fā)送：（寫SBUF啟動發(fā)送過程）

串行接收：(置REN=1啟動接收過程)

方式2和方式3：11位幀，用于多機通信起始位：1位數(shù)據(jù)位：9位停止位：1位串行發(fā)送：（寫SBUF啟動發(fā)送過程）

串行接收：(置REN=1啟動接收過程)

1.2.480C51波特率確定與初始化步驟波特率的確定波特率的計算固定波特率：

方式0波特率=fosc/12

方式2波特率=（2SMOD/64）*

fosc可變波特率：

方式1波特率=（2SMOD/32）*（T1溢出率）

方式3波特率=（2SMOD/32）*（T1溢出率）

T1溢出率=fosc/{12×[256－（TH1）]}波特率的選擇波特率要選擇標(biāo)稱值，由于TH1的初值是整數(shù)，為了減小波特率計算誤差，晶振頻率要選為11.0592MHz。

方式1和方式3波特率與TH1初值的對應(yīng)關(guān)系：

波特率/（b/s）19.2k9600480024001200TH1初值FDHFDHFAHF4HE8HSMOD10000串行口初始化步驟確定T1的工作方式（TMOD）計算T1的初值，裝載TH1、TL1啟動T1（置位TR1）確定串行口工作方式（SCON）串口中斷設(shè)置（IE、IP）1.3單片機與PC機間的通信硬件連接

直接連接交叉連接圖7.7串行通信模塊與單片機的接口電路原理圖【項目實踐】圖7.5MAX232芯片引腳圖圖7.5MAX232芯片內(nèi)部框圖1．算法設(shè)計編寫單片機異步通信程序步驟如下：(1)設(shè)置串口工作方式。此時需對串行控制器SCON中的SM0、SM1進行設(shè)置。PC機與單片機的通信中一般選擇串口工作在方式1下。串行控制器SCON(98H)的格式如下所示：SM0SMlSM2RENTB8RB8TIRI(2)選擇波特率發(fā)生器。選擇定時器l或定時器2做為其波特率發(fā)生器。

【活動三】軟件設(shè)計(3)設(shè)置定時器工作方式。當(dāng)選擇定時器1做為波特率發(fā)生器時，需設(shè)置其方式寄存器TMOD為計數(shù)方式并選擇相應(yīng)的工作方式(一般選擇方式2以避免重裝定時器初值)；當(dāng)選擇定時器2做為波特率發(fā)生器時，需將T2CON設(shè)置為波特率發(fā)生器工作方式。(4)設(shè)置波特率參數(shù)。影響波特率的參數(shù)有二，一是特殊寄存器PCON的SMOD位，另一個是相應(yīng)定時器初值。(5)允許串行中斷。因在程序中我們一般采有中斷接收方式，故應(yīng)設(shè)EA＝l、ES=1。(6)允許接收數(shù)據(jù)。設(shè)置SCON中的REN為1。表示允許串行口接收數(shù)據(jù)。(7)允許定時/計數(shù)器工作。此時開啟定時/計數(shù)器，使其產(chǎn)生波特率。(8)編寫串行中斷服務(wù)程序。當(dāng)有數(shù)據(jù)到達串口時，系統(tǒng)將自動執(zhí)行所編寫的中斷服務(wù)程序。(9)收/發(fā)相應(yīng)數(shù)據(jù)。注意的是發(fā)送操作完成需將T1清零，接收工作完成后需將R1清零。串口發(fā)送數(shù)據(jù)用單片機接收：#include<reg51.h>voidmain(){REN=1;SM0=0;SM1=1;TMOD=0X20;TH1=0XFD;TL1=0XFD;TR1=1;if(RI==1){P1=SBUF;RI=0;}}

2．程序設(shè)計(1)主程序設(shè)計主程序主要完成硬件初始化、子程序調(diào)用等功能。①初始化首先調(diào)用LCD子程序，設(shè)置LCD的DDRAM地址。②串口收發(fā)數(shù)據(jù)當(dāng)串口接收到數(shù)據(jù)，則繼續(xù)等待串口接收數(shù)據(jù)；若RI為1，表明串口成功接收數(shù)據(jù)，進入串口中斷服務(wù)子程序，單片機接收數(shù)據(jù)。并將串口成功接收數(shù)據(jù)標(biāo)志位RI清零，調(diào)用LCD顯示接收數(shù)據(jù)子程序，在LCD上顯示單片機從串口接收到的數(shù)據(jù)。主程序設(shè)計流程圖如圖7.5所示?！卷椖繉嵺`】主程序設(shè)計流程圖如圖7.5所示。【項目實踐】圖6.5主程序設(shè)計流程圖【項目實踐】(2)串口接收發(fā)送數(shù)據(jù)中斷服務(wù)子程序設(shè)計TI為0，把串口接收緩沖器SBUF中的數(shù)據(jù)寫入串口接收數(shù)據(jù)單元RECDATA，再把該數(shù)據(jù)送到串口發(fā)送緩沖器SBUF中，傳給PC機，置串口成功接收數(shù)據(jù)標(biāo)志位TI為1，表明串口成功接收發(fā)送數(shù)據(jù)，最后中斷子程序返回。串口收發(fā)數(shù)據(jù)。【項目實踐】#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitlcden=P2^2;sbitlcdrs=P2^0;sbitlcdrw=P2^1;ucharnum,shu,recdata;ucharcodetable[]="recdata";voiddelay(uintz){uintx,y;for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);}voidwrite_com(ucharcom){lcdrs=0;P1=com; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0;}

voidinit(){lcden=0; write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x0f);write_com(0x06);write_com(0x01);}

voidwrite_data(uchardate){lcdrs=1; P1=date; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0;}voidmain(){lcdrw=0;init();REN=1;SM0=0;SM1=1;TMOD=0X20;TH1=0XFD;TL1=0XFD;TR1=1;EA=1;ES=1;while(1){write_com(0x80);for(num=0;num<8;num++) {write_data(table[num]);}write_com(0x80+0x40);write_data(shu);}}voidck()interrupt4{RI=0;shu=SBUF;SBUF=shu;}硬件連接近程連接（直連）任務(wù)二單片機與單片機間的通信遠(yuǎn)程連接(電平轉(zhuǎn)換)電平轉(zhuǎn)換器件與接線單片機雙機通信甲機控制乙機LED閃爍，乙機控制甲機數(shù)碼管甲機：#include<reg52.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitLED1=P1^0;sbitLED2=P1^3;sbitK1=P1^7;ucharOperation_NO=0;ucharcodeDSY_CODE[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};voidDelay(uintx){ uchari; while(x--) { for(i=0;i<120;i++); }}voidputc_to_SerialPort(ucharc){ SBUF=c; while(TI==0); TI=0;}voidmain(){ LED1=LED2=1; P0=0x00; SCON=0x50;//方式1，REN=1 TMOD=0x20;//T1方式2 PCON=0x00;//SMOD=0 TH1=0xfd; TL1=0xfd; TI=0; RI=0; TR1=1; IE=0x90;//EA=1，ES=1 while(1) { Delay(100); if(K1==0) { while(K1==0); Operation_NO=(Operation_NO+1)%4; switch(Operation_NO) { case0: putc_to_SerialPort('X'); LED1=LED2=1;break; case1: putc_to_SerialPort('A'); LED1=0;LED2=1;break; case2: putc_to_SerialPort('B'); LED2=0;LED1=1;break; case3: putc_to_SerialPort('C'); LED1=0;LED2=0;break;} }}}void