单片机原理及应用技术第6章80C51单片机的串行口ppt课件

1、第第6 6章章 80C51 80C51单片机的串行口单片机的串行口计算机串行通讯根底计算机串行通讯根底6.180C5180C51单片机的串行口单片机的串行口6.280C5180C51单片机的串行口运用单片机的串行口运用6.36.1 计算机串行通讯根底计算机串行通讯根底通讯：并行通讯与串行通讯通讯：并行通讯与串行通讯 v 并行通讯并行通讯特点：传送控制简单、速度快，但传输线较多，本钱高。特点：传送控制简单、速度快，但传输线较多，本钱高。 v 串行通讯串行通讯特点：传送控制复杂、速度慢，传输线少，本钱低特点：传送控制复杂、速度慢，传输线少，本钱低 v 异步通讯与同步通讯异步通讯与同步通讯收、发设备

2、时钟独立，以字符收、发设备时钟独立，以字符( (帧帧) )为单位传输为单位传输 6.1.1 6.1.1 串行通讯的根本概念串行通讯的根本概念v 异步通讯异步通讯 异步通讯帧格式异步通讯帧格式起始位位；起始位位；数据位位；数据位位；奇偶校验位位，可无校验位；奇偶校验位位，可无校验位；停顿位位。停顿位位。 特点特点易于实现易于实现效率不高效率不高 v 同步通讯发、收时钟直接衔接，效率高。板内元件间的同步通讯发、收时钟直接衔接，效率高。板内元件间的SPISPI接口接口 v 串行通讯的传输方向串行通讯的传输方向v 单工单工 v 半双工半双工 v 全双工全双工 80C5180C51有有1 1个全双工串行

3、口个全双工串行口 v 信号的调制与解调信号的调制与解调DTEDTE：数据终端设备：数据终端设备DCEDCE：数据通讯设备：数据通讯设备 调制解调器调制解调器调制调制解调解调 v 串行通讯的错误校验串行通讯的错误校验奇偶校验奇偶校验 发送字符时，数据位尾随发送字符时，数据位尾随1 1位奇偶校验位位奇偶校验位1 1或或0 0。奇校验时，数据中。奇校验时，数据中“1 1的个数与校的个数与校验位验位“1 1的个数之和应为奇数；偶校验时，的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中数据中“1 1的个数与校验位的个数与校验位“1 1的个数之和的个数之和应为偶数。应为偶数。接纳字符时，对接纳字符时，对“1 1的个数

4、进展校验，假设的个数进展校验，假设发现不一致，那么阐明传输数据过程中出现发现不一致，那么阐明传输数据过程中出现了过失。了过失。 代码和校验代码和校验 发送方将所发数据块求和或各字节异或，发送方将所发数据块求和或各字节异或，产生的校验和字节附加到数据块的末尾。产生的校验和字节附加到数据块的末尾。 接纳方在接纳数据时要对数据块除校验字节接纳方在接纳数据时要对数据块除校验字节外求和或各字节异或，将所得的结果与外求和或各字节异或，将所得的结果与收到的收到的“校验和进展比较，相符那么无过失，校验和进展比较，相符那么无过失，否那么就以为传送过程出现了过失。否那么就以为传送过程出现了过失。 v 传输速率与传

5、输间隔传输速率与传输间隔传输速率传输速率比特率：每秒钟传送的信息量。单位：位秒比特率：每秒钟传送的信息量。单位：位秒bpsbps 波特率：每秒钟传送码元数目，单位：波特波特率：每秒钟传送码元数目，单位：波特BaudBaud 基带传输每个码元带有基带传输每个码元带有“1 1或或“0 0这这1 bit1 bit信息，信息，传码率与传信率一样，波特率和比特率是一样的。传码率与传信率一样，波特率和比特率是一样的。 常用波特率为：常用波特率为：24002400、48004800、 9600 9600、14.4K14.4K、19.2K19.2K等等 传输间隔与传输速率的关系传输间隔与传输速率的关系传输间隔

6、随波特率的添加而减小。传输间隔随波特率的添加而减小。 6.1.2 6.1.2 串行通讯接口规范串行通讯接口规范RS-232CRS-232C定义的是定义的是DTEDTE与与DCEDCE间的接口规范。间的接口规范。 v 机械特性机械特性DB-25DB-25阳头衔接器阳头衔接器 DB-9DB-9阳头衔接器阳头衔接器 阳头通常用于计算机侧，阴头用于衔接线侧阳头通常用于计算机侧，阴头用于衔接线侧 v 功能特性功能特性插针序号插针序号信号名称信号名称功能功能信号方向信号方向1 PGND保护接地保护接地 2（3）TXD发送数据（串行输出）发送数据（串行输出）DTEDCE 3（2）RXD接收数据（串行输入）接

7、收数据（串行输入）DTEDCE 4（7）RTS请求发送请求发送DTEDCE 5（8）CTS允许发送允许发送DTEDCE 6（6）DSRDCE就绪（数据建立就绪）就绪（数据建立就绪）DTEDCE 7（5） SGND信号接地信号接地 8（1）DCD载波检测载波检测DTEDCE 20（4）DTRDTE就绪（数据终端准备就绪）就绪（数据终端准备就绪）DTEDCE 22（9） RI振铃指示振铃指示DTEDCEv 电气特性电气特性RS-232CRS-232C采用负逻辑电平，规定采用负逻辑电平，规定-3-3-25V-25V为逻辑为逻辑“1“1，+3+3+25V+25V为逻辑为逻辑“0“0。-3V-3V+3V

8、+3V是未定义的过渡区。是未定义的过渡区。试比较：试比较： 电平转换电路如电平转换电路如MAX232MAX232。 v 过程特性过程特性远程通讯，需求调制解调器远程通讯，需求调制解调器 近程通讯，不需求调制解调器近程通讯，不需求调制解调器 无联络线方式无联络线方式 联络线短接伪衔接方式联络线短接伪衔接方式 v RS-232C RS-232C电平与电平与TTLTTL电平转换驱动电路电平转换驱动电路早期常用早期常用MC1488MC1488、MC1489 MC1489 近期常用近期常用MAXM232MAXM232： 片内带有自升压电路片内带有自升压电路 仅需仅需+5V+5V电源电源 内含内含2 2个

9、发送器，个发送器，2 2个接个接纳器纳器 v 采用采用RS-232CRS-232C接口存在的问题接口存在的问题 传输间隔短、速率低传输间隔短、速率低 通常不超越通常不超越1515米，速率米，速率20Kbps 20Kbps 有电平偏移有电平偏移 RS-232 RS-232收发共地，地电流会使电平偏移出现收发共地，地电流会使电平偏移出现逻辑错误。逻辑错误。 抗干扰才干差抗干扰才干差 RS-232 RS-232常用单端输入，易混入干扰。故常用单端输入，易混入干扰。故用大摆幅用大摆幅 新规范新规范RS-485RS-485改善了传输特性，运用广泛！改善了传输特性，运用广泛！ 6.2 80C51单片机的串

10、行口单片机的串行口6.2.1 80C516.2.1 80C51串行口的构造串行口的构造 1 1个全双工串口：通讯或接口扩展个全双工串口：通讯或接口扩展 接纳发送缓冲器逻辑同名、物理分开；接纳双缓冲。接纳发送缓冲器逻辑同名、物理分开；接纳双缓冲。 6.2.2 80C516.2.2 80C51串行口的控制存放器串行口的控制存放器v 串行口控制存放器串行口控制存放器SCONSCONv SM0SM0和和SM1SM1：任务方式选择位：任务方式选择位76543210SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI字节地址：字节地址：98HSM0SM1方方 式式说说 明明波特率波特率000移位寄存器移位

11、寄存器fosc/1201110位位UART（8位数据）位数据）可变可变10211位位UART（9位数据）位数据） fosc/64或或fosc/3211311位位UART（9位数据）位数据）可变可变vSM2SM2：多机通讯控制位：多机通讯控制位SM2=1SM2=1时时, ,接纳机处于地址帧挑选形状。假设接纳机处于地址帧挑选形状。假设RB8RB81 1，该地址帧信息可进入，该地址帧信息可进入SBUFSBUF，并使，并使RIRI为为1 1，进而在中断效力中再进展地址号比较进而在中断效力中再进展地址号比较; ;假设假设RB8RB80 0，该帧不是地址帧，应丢掉，且坚持，该帧不是地址帧，应丢掉，且坚持R

12、I=0RI=0。 SM2=0SM2=0时，接纳机处于地址帧挑选被制止形状。时，接纳机处于地址帧挑选被制止形状。不论收到的不论收到的RB8RB8为为0 0或或1 1，均可以使收到的信息进，均可以使收到的信息进入入SBUFSBUF，并使，并使RI=1RI=1。此时的。此时的RB8RB8通常为校验位。通常为校验位。 v RENREN：串行接纳使能位，软件置：串行接纳使能位，软件置1 1时，启动接纳过程时，启动接纳过程vTB8TB8：多机方式发送的第：多机方式发送的第9 9位位多机方式的地址多机方式的地址/ /数据帧标志。也可作为奇偶校验位。数据帧标志。也可作为奇偶校验位。 vRB8RB8：多机方式接

13、纳的第：多机方式接纳的第9 9位位多机方式的地址多机方式的地址/ /数据帧标志。也可作为奇偶校验位。数据帧标志。也可作为奇偶校验位。 vTITI：发送中断标志位，要由软件清：发送中断标志位，要由软件清0 0vRIRI：接纳中断标志位，要由软件清：接纳中断标志位，要由软件清0 0 电源控制存放器电源控制存放器PCON PCON v SMODSMOD：波特率倍增位。在串行口方式：波特率倍增位。在串行口方式1 1、方式、方式2 2、方式、方式3 3时，波特率与时，波特率与SMODSMOD有关，当有关，当SMOD=1SMOD=1时，波特率提高一倍。时，波特率提高一倍。复位时，复位时，SMOD=0SMO

14、D=0。 76543210PCONSMOD字节地址：字节地址：97H6.2.3 80C516.2.3 80C51串行口的任务方式串行口的任务方式 方式方式0 0：同步移位存放器，用于扩展并行口：同步移位存放器，用于扩展并行口 vRXDRXD：输入或输出引脚：输入或输出引脚 vTXDTXD：移位脉冲输出：移位脉冲输出v接纳和方式都是接纳和方式都是8 8位位v波特率固定为：波特率固定为：fosc/12fosc/12数据输出：数据输出： CLRCLR用于对用于对74LS16474LS164清清0 0 数据输入：数据输入： S/LS/L负脉冲将并行数负脉冲将并行数据装入，高电平常启据装入，高电平常启动

15、单片机进展数据输动单片机进展数据输入。入。 方式方式1 1：1010位帧，用于双机通讯位帧，用于双机通讯 v 起始位：起始位：1 1位位 v 数据位：数据位：8 8位位v 停顿位：停顿位：1 1位位串行发送：写串行发送：写SBUFSBUF启动发送过程启动发送过程 串行接纳：串行接纳：( (置置REN=1REN=1启动接纳过程启动接纳过程) ) 方式方式2 2和方式和方式3 3：1111位帧，用于多机通讯位帧，用于多机通讯 v 起始位：起始位：1 1位位 v 数据位：数据位：9 9位位v 停顿位：停顿位：1 1位位串行发送：写串行发送：写SBUFSBUF启动发送过程启动发送过程 串行接纳：串行接

16、纳：( (置置REN=1REN=1启动接纳过程启动接纳过程) ) 6.2.4 80C516.2.4 80C51波特率确定与初始化步骤波特率确定与初始化步骤 波特率确实定波特率确实定 v波特率的计算波特率的计算固定波特率：固定波特率： 方式方式0 0波特率波特率= fosc/12 = fosc/12 方式方式2 2波特率波特率= =2SMOD/642SMOD/64* * fosc fosc可变波特率：可变波特率： 方式方式1 1波特率波特率= =2SMOD/322SMOD/32* *T1T1溢出率溢出率 方式方式3 3波特率波特率= =2SMOD/322SMOD/32* *T1T1溢出率溢出率

17、T1 T1 溢出率溢出率 = fosc /12 = fosc /12256 256 TH1TH1 波特率的选择波特率的选择 波特率要选择标称值，由于波特率要选择标称值，由于TH1TH1的初值是整数，为了的初值是整数，为了减小波特率计算误差，晶振频率要选为减小波特率计算误差，晶振频率要选为11.0592MHz11.0592MHz。 方式方式1 1和方式和方式3 3波特率与波特率与TH1TH1初值的对应关系：初值的对应关系： 波特率波特率/（b/s）19.2 k9600480024001200TH1初值初值FDHFDHFAHF4HE8HSMOD10000 串行口初始化步骤串行口初始化步骤 v确定确

18、定T1T1的任务方式的任务方式TMODTMODv计算计算T1T1的初值，装载的初值，装载TH1TH1、TL1TL1v启动启动T1T1置位置位TR1TR1v确定串行口任务方式确定串行口任务方式SCONSCONv串口中断设置串口中断设置IEIE、IPIP6.3 80C51单片机的串行口运用单片机的串行口运用6.3.1 6.3.1 利用单片机串口的并行利用单片机串口的并行I/OI/O扩展扩展 串口无通讯需串口无通讯需求时！求时！v硬件衔接硬件衔接 近程衔接近程衔接 直连直连6.3.2 6.3.2 单片机与单片机间的通讯单片机与单片机间的通讯 远程衔接远程衔接 ( (电平转换电平转换) ) 电平转换器件与接线电平转换器件与接线v通讯协议通讯协议v 串口方式串口方式1 1，2400 Baud2400 Baud，T1T1定时方式定时方式2 2，v 晶振选