单片机串口实验

常熟理工学院课程设计报告 单片机课程设计报告 实验一 串口通信实验 系 别 年 级 专 业 班 级 班 学 号 学生姓名 指导教师 设计时间 目录1.题目.22.实验要求.2 2.1实验目的.2 2.2实验内容.23.总体设计42.1硬件设计42.2软件设计84. 运行结果125.结论126.心得体会137.参考文献131. 题目串口通信实验2. 实验要求2.1：实验目的1、 掌握8051单片机串行口工作原理；2、掌握串口编程与调试方法；3、了解Modbus协议及其应用；4、了解数据传输的可靠性措施与CRC校验实现方法；5、掌握8051单片机的Modbus编程；2.2：实验内容1、 串口功能验证：PC机与8051单片机通信实验：若PC机发送数据a，则单片机接收到a后向PC机发送a+1；用串口工具软件（sscom32）观察通信结果。设计思路： PC机采用主动方式，单片机为被动方式，因单片机端不知道PC何时发数据，若单片机采用查询方式接收，会产生接收不到PC数据而“死等”的现象。因此为了不影响单片机端的主程序运行，单片机应采用中断方式接收；参考源码：/中断服务程序unsigned char Rxd_Data;/串口接收数据unsigned char Rxd_Over;/串口接收完成标志/串口初始化函数9600bpsvoid Sbuf_Init(void) SCON=0x50; /10位方式/波特率设置PCON=0x00; /波特率不倍增 TMOD=(TMOD&0x0f)|0x20;/T1方式2 TH1=0xfd; /T1计数初值 TL1=0xfd;ES=1;EA=1;/串口中断使能 TR1=1; /启动定时器 void UART_ISR(void) interrupt 4 if(RI)/接收产生的中断RI=0;/清接收标志Rxd_Data=SBUF; /接收数据Rxd_Over=1;/置Rxd_Over标志 void main(void) Sbuf_Init(); /串口初始化while(1)if(Rxd_Over) /若接收完成/串口数据发送SBUF=a+1; /串口发送while(TI=0); /等待发送完成TI=0;/清发送标志Rxd_Over=0; /清Rxd_Over标志利用此程序可以判断串口通信是否正常。串口通信失败的原因有如下几种情况：（1） 串口线未连接，用一根导线将串口线2，3脚短接，scomm32工具发送数据，根据能否接收数据判断串口线连接是否正常；（2） 最小系统板硬件故障：借助示波器观察单片机的串口接收与发送CMOS电平与RS232电平可排查硬件故障；（3） 软件问题。2、 类Modbus协议实现（1）上位机发送：字节1字节2字节3字节4字节5字节6字节7字节80x010x030x02a数据2数据3CRC16_LCRC16_H上位机按如上8字节定长方式发送数据a，采用CRC16检验，CRC16检验可采用查表法或即时计算法（已在CRC16.c与CRC16.h中提供，可直接调用），其中上位机的CRC16可采用提供的ModBus CRC校验码计算程序工具先计算得到。（2）下位机接收后回送下位机中断方式接收到8字节数据后进行CRC计算并与接收的CRC16数据进行比较，若一致则回应：字节1字节2字节3字节4字节5字节6字节7字节80x010x030x02a+1数据20（成功）CRC16_LCRC16_H若接收数据错误则回应字节1字节2字节3字节4字节5字节6字节7字节80x010x030x02*数据20xff（失败）CRC16_LCRC16_H校验可采用查表法或即时计算法得到。unsigned short int CRC16_S(unsigned char *buf,unsigned char length) /查表法unsigned short int CRC16_C(unsigned char *buf,unsigned char length) /即时计算法3.总体设计3.1硬件设计1.串口结构 TB8（Transmit Bit 8）在方式2、3中,将被发送数据的第9位 （奇偶校验位等）；RB8（Receive Bit 8第9位） TI、RI发送/接收结束标志位，软件（手工）清零方式0:移位寄存器输入输出方式。数据通过RXD输入输出，TXD输出移位脉冲CP。该方式下，收发数据为8位，低位在前。波特率固定（fosc12）。方式1：10位异步方式。10位1位起始位(0)+8位数据位+1位停止位(1)。其中起始位和停止位在发送时自动插入。发送：SBUFa；发送条件：TI0，发送完TI1。接收：bSBUF；接收条件：SCON中的RENl；RI0；SM20或接收到的停止位为l。本次接收有效，将接收到的8位数据装入SBUF中，并将停止位（1）装入RB8中；否则放弃接收结果。发送与接收结束标志必须手工清0：TI0；RI0；方式1的波特率可变，计算公式：Baud=2SMOD(T1的溢出率)32。方式2、3：相同：都是11位异步方式。11位1位起始位(0)+9位数据位+1位停止位(1)。其中第9位数据放在TB8、RB8中，发送前可通过软件对TB8赋值（奇偶校验位等）。它们的操作过程完全一样。不同：波特率可变否。方式2 Baud=2SMODfosc64；方式3 Baud=2SMOD(T1溢出率/32) 。发送：SBUFa；第9位数据(TB8)输出之后，置位TI1。接收：bSBUF；接收前提：REN=1；接收到第9位数据后，如果同时满足：(1)RI0；(2)SM20或接收到的第9位为1，则将已接收的数据装入SBUF和RB8，并置位RI；如果条件不满足，则接收无效。8051第9位可作为数据的奇偶校验位、多机通信中的地址、数据标志位等。（4）串行中断原理执行串口发送指令SBUF=a；通过TXD口发送串行数据，发送结束后CPU自动产生发送结束标志（TI=1）；此时若串行中断使能，则程序立即停止当前程序，跳转置中断号为4的串行口中断入口地址（0x0023），执行中断服务程序void UART_ISR(void) interrupt 4 ,CPU不具有自动清零功能；同样，若串口在RXD引脚接收到数据，硬件自动产生接收结束标志（RI=1），若此时若串行中断使能（ES=1，EA=1），则程序立即停止当前程序，跳转置中断号为4的串行口中断入口地址（0x0023），执行中断服务程序void UART_ISR(void) interrupt 4 ,CPU不具有自动清零功能，可通过b=SBUF；指令取出暂存在数据缓冲区内的数据。因为接收与发送结束都能进入同一中断，因此在不具有自动清标志功能，需加判断标志语句。4.串口操作步骤使用串口前，应对它进行初始化。设置串行口工作方式控制（SCON）；设置串口通信波特率：T1(TMOD、TH1、TL1、ET1、EA、TR1 、PCON)；串口中断使能（ES、EA）。具体步骤如下：（1）设置串行口工作方式控制（SCON）如11位波特率可变的异步通信方式：SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISCON=0xd0;()(2)借助T1初使化通信波特率(TMOD)PCONSMOD-87HTMODGATEC/T#M1M0GATEC/T#M1M089HBaud=2SMOD(T1溢出率/32) 令SMOD=0，则9600=1/(n*12/fosc*32) ，若fosc11.0592则n=3T1：采用方式2（8位自动载入）即：PCON=0x00; TMOD=(TMOD&0x0f)|0x20; TH1=0xfd;TL1=0xfd;TR1=1;3.2软件设计源程序：#include reg51.h#includecrc16.hextern unsigned short int CRC16_S(unsigned char *buf,unsigned char length);extern unsigned short int CRC16_C(unsigned char *buf,unsigned char length);unsigned char Rxd_buf8,Txd_buf8;/中断服务程序/unsigned char Rxd_Data;/串口接收数据unsigned char Rxd_Over;/串口接收完成标志/串口初始化函数9600bpsvoid Sbuf_Init(void) SCON=0x50; /10位方式/波特率设置PCON=0x00; /波特率不倍增 TMOD=(TMOD&0x0f)|0x20;/T1方式2 TH1=0xfd; /T1计数初值 TL1=0xfd;ES=1;EA=1;/串口中断使能 TR1=1; /启动定时器 void UART_ISR(void) interrupt 4 static unsigned char count=0;static unsigned char pre_data=0,mid_data=0,now_data;if(RI)/接收产生的中断RI=0;/清接收标志now_data=SBUF;if(pre_data=0x01&mid_data=0x03&now_data=0x02)Rxd_buf0=0x01;Rxd_buf1=0x03;Rxd_buf2=0x02;count=3;elseRxd_bufcount=now_data;count+;if(count=8)count=0;Rxd_Over=1;pre_data=mid_data;mid_data=now_data; void delay(unsigned int n)unsigned int i;for(i=0;in;i+);void main(void) unsigned char i;unsigned int crc_value;Sbuf_Init(); /串口初始化while(1)/串口数据发送if(Rxd_Over) /若接收完成crc_value=CRC16_S(Rxd_buf,6);Rxd_Over=0;if(crc_value%256=Rxd_buf6&crc_value/256=Rxd_buf7)/if(1)Txd_buf0=0x01;Txd_buf1=0x03;Txd_buf2=0x02;Txd_buf3=Rxd_buf3+1;Txd_buf4=0x00;Txd_buf5=0x00;crc_value=CRC16_S(Txd_buf,6);Txd_buf6=crc_value%256;Txd_buf7=crc_value/256;for(i=0;i8;i+)SBUF=Txd_bufi;while(TI=0) ;T1=0;delay(20);elseTxd_buf0=0x01;Txd_buf1=0x03;Txd_buf2=0x02;Txd_buf3=Rxd_buf3+1;Txd_buf4=0x00;Txd_buf5=0xff;crc_value=CRC16_S(Txd_buf,6);Txd_buf6=crc_value%256;Txd_buf7=crc_value/256;for(i=0;i8;i+)SBUF=Txd_bufi;while(TI=0) ;T1=0;delay(20);4.运行结果 正确串口输出 错误的串口输出5.结论 利用单片机进行串口的连接，输入与输出。编写程序，实现加一功能，当输入错误时，串口输出FF，当输入正确时，输出自动加一，