單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)(C語言版)第8章串行通信接口-課件

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C語言版）

第8章串行通信接口2024/4/31單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C語言版）

第8章串行通信接口202第8章MCS-51單片機(jī)串行通信接口目錄8.1串行通信基本知識(shí)8.2串行口控制器8.3串行口工作方式8.4波特率的制定方法8.5串行通信的接口電路8.6串口的C51編程與應(yīng)用2024/4/32第8章MCS-51單片機(jī)串行通信接口目錄202精品資料精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點(diǎn)的難點(diǎn)，你是否會(huì)認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽當(dāng)空照，花兒對(duì)我笑，小鳥說早早早……”單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)(C語言版)第8章串行通信接口--ppt課件48.1串行通信基本知識(shí)并行通信:

數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送。接受設(shè)備發(fā)送設(shè)備詢問應(yīng)答特點(diǎn):

控制簡(jiǎn)單，傳輸速度快。傳輸線多，長(zhǎng)距離傳輸成本高。

8.1.1概述老式打印機(jī)接口2024/4/358.1串行通信基本知識(shí)并行通信:數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送。串行通訊:

數(shù)據(jù)一位一位順序傳送。特點(diǎn):

傳輸線少，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本低，但控制復(fù)雜。接受設(shè)備發(fā)送設(shè)備順序傳送D7

D02024/4/36串行通訊:數(shù)據(jù)一位一位順序傳送。特點(diǎn):傳輸線少，長(zhǎng)距發(fā)送器接收器時(shí)間2發(fā)送器接收器發(fā)送器接收器時(shí)間1發(fā)送器接收器發(fā)送器接收器半雙工通訊：數(shù)據(jù)可分時(shí)雙向傳送。單工通訊：數(shù)據(jù)單向傳送。全雙工通訊：可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。串行通訊三種制式8.1.2串行傳輸方式2024/4/37發(fā)送器接收器時(shí)間2發(fā)送器接收器發(fā)送器接收器時(shí)間1發(fā)送器接收器波特率

在串行通信中，對(duì)數(shù)據(jù)傳送速度有一定要求。波特率表示每秒傳送的位數(shù)，單位為b/s。 例如：數(shù)據(jù)傳送速率為每秒鐘10幀，若每幀為11位，則傳送波持率為：110b/s

問：為什么串行通信的雙方波特率必須相同？

答：只有波特率相同的情況下才能保證收/發(fā)雙發(fā)獲取相同的數(shù)據(jù)，否則就會(huì)有誤差。2024/4/38波特率 在串行通信中，對(duì)數(shù)據(jù)傳送速度有一定要求。波特率表示一、異步通信(AsynchronousCommunication)發(fā)送與接收設(shè)備使用各自的時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。采用獨(dú)立的移位脈沖控制，并不需要同步脈沖。

以幀為單位進(jìn)行傳輸；每幀數(shù)據(jù)之間的間隙可以任意。2024/4/39一、異步通信(AsynchronousCommunicat異步通信的數(shù)據(jù)格式：異步通信的特點(diǎn)：（1）不要求收發(fā)雙方采用同步脈沖，實(shí)現(xiàn)容易；（2）設(shè)備開銷較小；（3）每幀數(shù)據(jù)要附加啟/停位和間隙，傳輸效率不高。2024/4/310異步通信的數(shù)據(jù)格式：異步通信的特點(diǎn)：2024/4/110二、同步通信SynchronousCommunication

建立發(fā)送方時(shí)鐘對(duì)接收方時(shí)鐘的直接控制，使雙方達(dá)到完全同步。傳送的字符間不留間隙，即保持位同步，也保持字符（幀）同步關(guān)系。計(jì)算機(jī)乙計(jì)算機(jī)甲01101數(shù)據(jù)時(shí)鐘2024/4/311二、同步通信SynchronousCommunicatio典型的同步通信格式：同步字符1同步字符2N個(gè)字節(jié)的連續(xù)數(shù)據(jù)校驗(yàn)信息1校驗(yàn)信息2

先發(fā)送一個(gè)或兩個(gè)同步字符，使發(fā)送與接收取得同步，然后再順序發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)塊的各個(gè)字符間取消起始位和停止位。特點(diǎn)：通信速度得以提高，但控制較為復(fù)雜。2024/4/312典型的同步通信格式：同步字符1同步字符2N個(gè)字節(jié)的連續(xù)數(shù)據(jù)校串行接口（總線）種類

根據(jù)串行通信格式及約定（如同步方式、通信速率、數(shù)據(jù)塊格式等）不同，形成了許多串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，如常見的：

UART（串行異步收發(fā)器）用于控制計(jì)算機(jī)與串行設(shè)備的芯片,集成在主板上(串口設(shè)置COM等)；

USB（通用串行總線接口）；

RS-232、RS-485接口;2024/4/313串行接口（總線）種類 根據(jù)串行通信格式及約定（如同步方式、I2C（集成電路間的串行總線）PHILIPS公司兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備的同步串行總線；

SPI（串行外部設(shè)備接口）Motorola公司推出的，在CPU和外圍低速器件之間進(jìn)行同步串行數(shù)據(jù)傳輸；用在EEPROM，F(xiàn)LASH，實(shí)時(shí)時(shí)鐘，AD轉(zhuǎn)換器，還有數(shù)字信號(hào)處理器和數(shù)字信號(hào)解碼器之間。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線。2024/4/314I2C（集成電路間的串行總線）PHILIPS公司一、MCS-51串行口結(jié)構(gòu)8.2串行口結(jié)構(gòu)及控制器MCS-51有一個(gè)可編程的全雙工串行通信接口。2024/4/315一、MCS-51串行口結(jié)構(gòu)8.2串行口結(jié)構(gòu)及控制器MCSSBUF

：兩個(gè)物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器。存放收/發(fā)數(shù)據(jù)。收/發(fā)過程由單片機(jī)自動(dòng)完成。在程序中：

a=SBUF;(接收數(shù)據(jù)) SBUF=b;(發(fā)送數(shù)據(jù))低位在先2024/4/316SBUF：兩個(gè)物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器。存放收/發(fā)數(shù)據(jù)二、與串行口有關(guān)的特殊功能寄存器

1．串口控制寄存器SCON

用于定義串口的工作方式和反映串行口狀態(tài)，其字節(jié)地址為98H，復(fù)位后SCON=0，可位尋址格式為：D7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI2024/4/317二、與串行口有關(guān)的特殊功能寄存器 1．串口控制寄存器SCOSM0和SM1（SCON.7、SCON.6）：串行口工作方式選擇位。SM0SM1工作方式功能說明波特率00方式0同步移位寄存器fosc/1201方式18位數(shù)據(jù)UART可變(T1溢出率/32或/16)10方式29位數(shù)據(jù)UARTfosc/64或fosc/3211方式39位數(shù)據(jù)UART可變(T1溢出率/32或/16)2024/4/318SM0和SM1（SCON.7、SCON.6）：串行口工作方式SM2（SCON.5）：多機(jī)通信控制位，在方式2或3中使用。REN（SCON.4）：允許接收控制位，由軟件置1或清0。2024/4/319SM2（SCON.5）：多機(jī)通信控制位，在方式2或3中使用。TB8（SCON.3）：發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位。可用作校驗(yàn)位或地址/數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)位。（方式2，3中用）RB8（SCON.2）：接收數(shù)據(jù)的第9位。（方式2，3中用）TI（SCON.1）：發(fā)送中斷標(biāo)志。發(fā)送中TI=0；一幀結(jié)束，TI=1，此時(shí)須軟件清零;RI（SCON.0）：接收中斷標(biāo)志。接收中RI=0；一幀結(jié)束，RI=1，此時(shí)須軟件清零.2024/4/320TB8（SCON.3）：發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位?？捎米餍ｒ?yàn)位或地址

2．電源控制寄存器PCON

電源控制寄存器PCON(地址為87H)中只有SMOD位與串行口工作有關(guān)。

D7D6D5D4D3D2D1D0SMOD--------------------- SMOD（PCON.7）：波特率倍增位。串行口工作于方式1、方式2和方式3時(shí)，當(dāng)SMOD＝1時(shí)，串行口波特率加倍。復(fù)位值為0。PCON寄存器不能進(jìn)行位尋址。2024/4/321 2．電源控制寄存器PCOND7D6D5D4D3D2D1D8.3串行口的工作方式

方式0為同步移位寄存器輸入/輸出方式，常用于擴(kuò)展I/O口。

方式0不適用于兩個(gè)單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，主要用途是與外部移位寄存器相連。RXD為數(shù)據(jù)輸入或輸出；TXD為移位時(shí)鐘，作為外接部件的同步信號(hào)。 在這種方式下，收/發(fā)的數(shù)據(jù)為8位，低位在前，無起始位、奇偶校驗(yàn)位及停止位，波特率是固定的。一、串行口工作方式02024/4/3228.3串行口的工作方式 方式0為同步移位寄存器輸入/輸出方發(fā)送電路接收電路串轉(zhuǎn)并74LS1642024/4/323發(fā)送電路接收電路串轉(zhuǎn)并74LS1642024/4/123并轉(zhuǎn)串74LS165SH/LD高時(shí)移位，低時(shí)置數(shù)2024/4/324并轉(zhuǎn)串74LS165SH/LD高時(shí)移位，低時(shí)置數(shù)2024/41.格式：一幀8位，無起始位和停止位，SM2=0，2.波特率B=fosc/123.發(fā)送過程：寫入SBUF，啟動(dòng)發(fā)送，一幀發(fā)送結(jié)束，TI=1。接收過程：REN=1且RI=0，啟動(dòng)接收，一幀接收完畢，RI=1。如：fosc=12MHz，B=1MHz。

方式0收發(fā)時(shí)序RI2024/4/3251.格式：一幀8位，無起始位和停止位，SM2=0，3.發(fā)送過注：發(fā)送和接收數(shù)據(jù)全部由單片機(jī)硬件完成，我們要做的就是設(shè)置好工作方式，然后將發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入SBUF；或從SBUF中讀出數(shù)據(jù)。串口方式0舉例2024/4/326注：發(fā)送和接收數(shù)據(jù)全部由單片機(jī)硬件完成，我們要做的就是設(shè)置好二、串行口工作方式1

方式1真正用于串行發(fā)送或接收，為10位通用異步接口。TXD與RXD分別用于發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。單片機(jī)與單片機(jī)、單片機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)串口通信時(shí)，基本都選擇方式1。2024/4/327二、串行口工作方式1 方式1真正用于串行發(fā)送或接收，為

發(fā)送：寫入SBUF并啟動(dòng)發(fā)送，發(fā)送結(jié)束，置TI=1。接收：當(dāng)用軟件置REN＝1時(shí)，檢測(cè)到RXD引腳發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，開始接受。當(dāng)滿足(1)RI=0;(2)收到停止位為1(或SM2=0）時(shí)，數(shù)據(jù)8位裝入SBUF,置RI＝1，且第9位停止位進(jìn)入RB8中；若兩條件不滿足，信息將丟失。 波特率：用T1作為波特率發(fā)生器，B=(2SMOD/32)×T1溢出率。

(a)發(fā)送時(shí)序

(b)接收時(shí)序2024/4/328發(fā)送：寫入SBUF并啟動(dòng)發(fā)送，發(fā)送結(jié)束，置TI=1。8.4波特率的制定方法SM0SM1工作方式功能說明波特率00方式0同步移位寄存器fosc/1201方式18位數(shù)據(jù)UART可變(T1溢出率/32或/16)10方式29位數(shù)據(jù)UARTfosc/64或fosc/3211方式39位數(shù)據(jù)UART可變(T1溢出率/32或/16)2024/4/3298.4波特率的制定方法SM0SM1工作方式功能說明波特率 1．方式0的波特率方式0的波特率=fosc/122024/4/330 1．方式0的波特率2024/4/130 2．方式1的波特率（1）T1作波特率發(fā)生器在最典型應(yīng)用中，定時(shí)器T1選用定時(shí)器方式2，n=8波特率B=(2SMOD/32)×fosc/[12×(28-C)]C=28-fosc/12×2SMOD/(32×B)因計(jì)算復(fù)雜，一般用查表方法。

方式1波特率=×（T1溢出率）???2024/4/331 2．方式1的波特率方式1波特率=×（T1溢表8.2定時(shí)器1產(chǎn)生的常用波特率表2024/4/332表8.2定時(shí)器1產(chǎn)生的常用波特率表2024/4/132例若51單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩頻率為11.0592MHz，選用T1為方式2定時(shí)作為波特率發(fā)生器，波特率為2400b/s，求初值。

解：查表8.2：為F4H。時(shí)鐘振蕩頻率選11.0592MHz，計(jì)算過程無余數(shù)，可使初值為整數(shù)，從而產(chǎn)生精確的波特率。2024/4/333例若51單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩頻率為11.0592MHz，選用串口應(yīng)用補(bǔ)充：串口初始化（設(shè)置產(chǎn)生波特率的定時(shí)器1、串口控制和中斷控制）步驟：1、確定T1的工作方式（編程TMOD）；2、計(jì)數(shù)T1的初值，裝載TH1，TL1；3、啟動(dòng)T1（編程TCON中的TR1）;4、確定串行口工作方式（編程SCON）;5、串行口工作在中斷方式時(shí)，進(jìn)行中斷設(shè)置（編程IE,IP）。不能位尋址2024/4/334串口應(yīng)用不能位尋址2024/4/134舉例：TMOD=0x20；TH1=0xfd;TH1=0xfd;TR1=1;SM0=0;SM1=1;REN=1;EA=1;ES=1;或者：SCON=0x50；一定寫在SM0和SM1的下面2024/4/335舉例：或者：一定寫在SM0和SM1的下面2024/4/135串口應(yīng)用串口方式1舉例：2024/4/336串口應(yīng)用2024/4/1368.5串行通信的接口電路 RS-232C接口是使用最早、應(yīng)用最多的一種異步串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)。

8.5.1RS-232C接口2024/4/3378.5串行通信的接口電路 RS-232C接口是（1）機(jī)械特性

表8.39針RS-232C接口器引腳定義2024/4/338（1）機(jī)械特性表8.39針RS-232C接口器引腳定串行通信電平：?jiǎn)纹瑱C(jī)串行口的輸入、輸出均為TTL電平。特點(diǎn)：抗干擾性差，傳輸距離短（1.5米之內(nèi)），傳輸效率低。數(shù)字值： 1 0TTL電平： +5V0V2024/4/339串行通信電平：?jiǎn)纹瑱C(jī)串行口的輸入、輸出均為TTL電平。特點(diǎn)：

如果想提高串行通信的可靠性，增大串行通信的距離和提高傳輸效率，在實(shí)際中都采用標(biāo)準(zhǔn)串行接口—RS-232，RS-485RS232串行接口總線通信距離1.5m—15m

數(shù)字值： 1 0 232電平： -3V～-15V+3V～+15V2024/4/340如果想提高串行通信的可靠性，增大串行通信

串行通信電平轉(zhuǎn)換：要完成PC機(jī)(RS232電平)與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。MAX232芯片可實(shí)現(xiàn)51單片機(jī)與PC機(jī)的RS-232C之間的電平轉(zhuǎn)換。2024/4/341串行通信電平轉(zhuǎn)換：要完成PC機(jī)(RS232電平)PC機(jī)與單片機(jī)串行通信的接口電路采用MAX232接口的串行通信電路2024/4/3