计算机控制技术3-4章

1、第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道1/48数字量输入数字量输入/输出通道输出通道模拟量输入通道模拟量输入通道过程通道及其分类过程通道及其分类模拟量输出通道模拟量输出通道数模转换数模转换(D/A)接口接口模数转换器模数转换器ADC08093.1 过程通道及其分类过程通道及其分类 所谓过程通道，是指在计算机和生产过程之间设置的信息传递和变换的装置，这种装置就称为过程输入输出通道，简称为过程通道或I/O通道。 过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道，模拟量输入通道和模拟量输出通道。 A/DD/A计 算 机生 产 过 程接口接口接口接口数字量或开关量输入数字量或开关量输出多路开关反多路开

2、关执行机构接口外部通道检测及变送变送器传感器图3-1 过程输入输出通道A/DD/A2/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道3.2 数字量输入数字量输入/输出通道输出通道3.2.1 数字量输入通道 数字量输入通道的任务是把被控对象的开关状态信号（或数字信号）传送给计算机。这种通道简称DI（Digital Input）通道。 为了防止干扰常采用光电隔离技术，TLP521光耦内部结构图及引脚图如图32所示。12TLP521-2TLP521-44312348765123451513141216876910111:Anode2:Cathode3:Emitter4:Collector1,3:A

3、node2,4:Cathode5,7:Emitter6,8:Collector图3-2 TLP521光耦内部结构图及引脚图3/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道3.2.2 数字量输出通道数字量输出通道 数字量输出通道的任务是把计算机输出的数字信号或开关信号传给开关器件如继电器或指示灯，控制他们的通断或亮灭，数字量输出通道简称DO（Digital Output）通道。 为了防止干扰也可采用光电隔离技术，CPU执行输出指令后，把数字信号（D0D7）存入P1口电路，再经光电耦合器如TLP521驱动继电器或指示灯。当输出数字位为“0”状态，可使发光二极管亮，光敏三极管导通，继电器工作或指

4、示灯亮；反之数字位为“1”状态，发光二极管灭，光敏三极管截止，继电器不工作或指示灯灭，线路如图33所示。+5V+5V+5V1D2D3D1R2R3R0474LS0474LS0474LS0 . 1P1.1P2 . 1P805187518031图3-3 数字量输出通道4/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道3.3 模拟量输入通道模拟量输入通道 模拟量输入通道：主要功能是将随时间连续变化的模拟输入信号经检测、变换和预处理，最终变换为数字信号送入计算机。 模拟量输入通道根据应用的不同，可以有不同的结构形式。图3-4是多路模拟量输入通道一般组成框图。图3-4 模拟量输入通道一般组成5/48第第

5、3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道 放大 过程参数 过程参数 检测 信号处理 信号处理 多路开关 S/H A/D 接口 计算机 控制 3.3.1 输入信号的处理1.信号滤波2.统一信号电平3.3.2 放大器 放大器的功能是将小信号放大或大信号衰减到适合于A/D输入电压要求的范围。对于微弱信号的放大来说，常有以下选择：1. 低漂移运算放大器转2. 仪表放大器3. 隔离放大器 3.3.3 采样/保持器（S/H） 对模拟量进行A/D转换时，由于A/D转换时需要一定的时间才能完成这一过程，在转换过程中，一旦模拟量变化，就直接影响转换精度，尤其是在同一时刻要取得多路A/D转换结果时，如果将模拟量直

6、接送入A/D转换，其结果就不是该时刻的值。6/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道 因此，要求输入A/D转换的模拟量在转换过程中保持不变，转换之后，又要求A/D转换器的输入信号能够跟随模拟量的变化，能够完成这一任务的器件就叫采样/保持器，Sample/Hold简称S/H。图3-5 是S/H工作原理示意图。 采样保持器有两种工作状态；一种是采样状态，另一种是保持状态。两种工作状态间的转换，由状态控制端信号来决定。-+-+A1A2方向控制KCVIN（a）采样保持器VOUT方式控制(b)工作原理示意图HS /INVOUTVS/H输出信号采样保持采样保持模拟信号(c) 工作状态波形图3-5

7、 S/H工作原理7/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道 采样/保持器的特点是： 1) 采样速度快，精度高 2 ） 保 持 下 降 速 度 慢 常 用 的 采 样 保 持 器 有 L F 1 9 8 / 2 9 8 / 3 9 8 ， A D 5 8 2 / 5 8 3 / 5 8 5 ， AD389等。 双极型绝缘栅场效应管构成 的 采 样 / 保 持 器LF198/298/398，具有采样速度快，精度高，保持电压下降速度慢等特点。LF198/298/398原理框图及引脚排列如图3-6所示。2K14538-+-+-+A1A2A330k300617542368V+偏置VINV-Cb

8、VOUTLF198LF298LF398（a）原理框图（b）引脚排列图（双列直插式）7控制逻辑偏置输入逻辑逻辑参考V+V-输出保持电容逻辑参考图3-6 LF198/298/398原理框图及引脚排列8/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道 LF198/298/398由三个部分组成： 1) 输入电路 2) 输出电路 3) 逻辑控制电路 当控制逻辑IN（+）为高电平时，通过A3电路控制开关K闭合，使输入电压经过A1放大并输出，与此同时，向保持电容（接6端）充电。 当控制逻辑IN（+）为低电平时，开关K打开，保持电容上的电压维持输出，以达到保持原来输出的目的。IN（）一般接地。 LF198/

9、298/398的典型应用如图3-7和图3-8。9/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道3145678VOUTVXCbRb- 15V+15VIN（+）5V0VLF198图3-7 输出保持采样输平均值的电路687532采样 VXLM3805LF398515V12ms+15V- 15V+15V- 15VVOUT3145678145678LF39810s1.2M0.01F0.002F1F431图3-8 快速响应、低下降的 采样/ 保持电路10/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道 3.3.4 多路开关 1. CD4051多路开关多路开关 CD4051包含逻辑电平转换、带禁止线的

10、二进制译码器和开关电路三部分。图3-9是CD4051的原理框图。 其引脚排列如图3-10。 把输入信号连至3脚时，改变A、B、C控制信号，可完成一到多的转换，此时CD4051为多路分配器。 CD4051的真值表如表3-1所示。图3-9 CD4051的原理框图VCCVEE通道IN/OUT逻辑电平转换带禁止线的二进制译码器119616425112131514TGTGTGTGTGTGTGTG378BCA10VDD63102574INH11/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道16765432113141510111298IN/OUT6IN/OUT4OUT/ININ/OUT7IN/OUT5

11、INHVEEVSSVDDIN/OUT2IN/OUT1IN/OUT0IN/OUT3ACBCD4051图3-10 CD4051的引脚排列表3-1 CD4051的真值表禁止端输入端接通通道INHCBA000000001000011110或1001100110或1010101010或101234567无12/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道 2. CD4051多路开关的扩展多路开关的扩展 当使用一个多路开关仍然不能满足系统要求时，可以把CD4051进行扩展，如用两片CD 4051扩展形成16路多路开关。3.3.5 模数转换器 模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量，能够完成这一任务

12、的器件，称之为模一数转换器，简称AD转换器。 A/D转换的原理主要有逐次逼近式、双积分式、计数器式和并行式等。用于A/D转换的芯片比较多，如ADC0808/0809、AD574A、AD578、ICL7106/7107等。AD转换器也常常做成单片型双列直插式封装芯片。3.4 模数转换器模数转换器ADC08093.4.1 A/D转换的原理 启动A/D，置位控制逻辑首先将N位寄存器最高位DN-1置1，经D/A转换成模拟量VS后，与输入的模拟量VX在比较器中进行比较，当VXVS则保留这一位，否则该位清零。13/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道 然后，在使DN-2位置1，连同DN-1一起

13、送D/A转换，得到的VS和VX再比较，当VXVS时，该位保留，否则清零。依次类推，直到最后一位D0比较完为止，此时，DONE发出信号表示转换结束。N位寄存器的状态就是转换结束后的数字量。逐式A/D转换的原理如图3-12所示。N位 寄存器N位D/A置位控制逻辑模拟量输入ABDONE启动比较器VXVS图3-12 逐次逼近式A/D转换的原理14/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道3.4.2 A/D转换器的技术指标 1）分辨率 2） 转换精度 3）转换时间与转换速率 4）电源灵敏度3.4.3 ADC0809的结构 1. ADC0809的内部结构的内部结构 ADC0809是一种8路模拟输入

14、，8位数字输出的逐次逼近式A/D器件。其内部结构如图3-13所示。8路模拟开关控制与时序SAR树状开关256R电阻阶梯锁存缓冲器 三 态 输 出8路模拟输入3位地址8位输出VCCVSSREF(+)REF(-)输出允许时钟起动转换结束（中断）ADC08098位A/D比较器地址锁存允许图3-13 ADC0809的内部结构地址锁存与译码器15/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道地址 ADDR模拟量输入通道选择CBA000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7表3-3 模拟输入通道的寻址 内部含有8路模拟开关和通道地址锁存与译码电路，8

15、路模拟输入通道的寻址情况如表3-3所示。16/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道2. 引脚功能引脚功能IN3IN5IN6IN7IN4STARTEOC2-5OEVCCIN2IN1IN0REF(+)2-7ADDAALE2-1MSB2-22-32-4REF(-)2-6CLOCKVSS2ADDBADDC2-8LSB1346789101112131428272152625242322201918171615ADC0809图3-14 ADC0809的引脚图IN0IN7：8路模拟量输入端。START：A/D转换启动信号，高 电平时开始转换。EOC：转换结束信号。OE：输出允许信号，高电平有 效

16、。作ADC0809片选。CLOCK：时钟输入信号。 10kHz 1280kHz。ALE：地址锁存信号，高电平 有效。D0 D7：数据输出线。VCC：电源5V。VSS：地。ADDA、ADDB、ADDC：通道地址选择线。17/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道 3. ADC0809技术指标技术指标 分辩率：8位。 总不可调误差：1/2LSB1LSB。 转换时间：100s。 8路模拟开关。 输出三态缓冲器控制。 单一+5V电源，模拟输入范围05V。 输出与TTL兼容。 工作温度范围：-40 +85。3.4.4 ADC0809与MCS-51接口 ADC0809内含三态输出锁存器，可以直接

17、和MCS-51单片机总线连接，图3-15给出了ADC0809的接口电路。18/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道图3-15 ADC0809的接口电路 1）程序查询方式 所谓程序查询方式，就是先选通模拟量输入通道，启动A/D转换，用程序查看P3.3口是否为低电平，若为低电平表示转换结束，可以读入数据，否则继续查询，直P3.30为止。19/48RDWRQ+12VP3.38031ALEP0.0 . . . . . .P0.7P2.774LS373 3 4 7 813 14 16 18 2 5 6 912 15 17 19OESTARTALE2-12-8+D Q(500kHZ)EOC08

18、09IN0 . . . . . .IN7+5V VREF(-)(模拟地)1330393216281721171325242310 120AB7AB0+5V VREF(+)VCC262728 1 2 3 4 511VSSCBA124+ 第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道例3-1 8031与ADC0809接口电路如图3-15。用查询方式进行数据采集。结果存入30H单元。 程序清单： ORG 2000H MAIN： MOV R0， #30H ；置RAM的地址 MOV DPTR，#7FF2H ；选A/D通道IN2 MOVX DPTR，A ；起动A/D MOV R2，#20H ；延时查询 DL

19、Y： DJNZ R2，DLY HERE：JB P3.3，HERE ；转换结束了吗? MOVX A，DPTR ；读结果 MOV R0，A ；存入(30H) HALT： SJMP HALT 2）中断方式 为了充分利用CPU的效率，可用中断方式，A/D转换结束后EOC为高电平，将其反相后接在 脚，CPU口响应中断后进入中断服务子程序，进行中断处理。20/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道例3-2 某控制系统如图3-15所示，巡回检测一遍8路模拟输入，将转换后的数据依次存放在片内RAM的30H37H单元中。程序清单： ORG 0000H ；主程序入口地址 AJMP MAIN ；转主程序

20、ORG 0013H ； 入口地址 AJMP INT1 ；转外部中断服务程序 MAIN： MOV DPTR ，#7FF0H ；指向A/D启动地址和IN0首址 MOV R0，#30H ；存数据区首址 MOV R2，#08H ；8路计数初值 SETB IT1 ；选边沿触发方式 SETB EX1 ；允许 中断 SETB EA ；CPU开中断 START1 :MOVX DPTR ，A ；启动A/D转换 HE ： SJMP HE ；等待中断21/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道中断服务程序： ORG 2000H INT1 ： MOVX A，DPTR ；读A/D转换结果 MOVX R0，A

21、；将数据存入RAM单元 INC R0 ；修改地址 INC DPTR ；通道号加1 DJNZ R2，AGAIN ；没完，循环 CLR EX1 ；关中断 AGAIN ：RETI ；中断返回22/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道3.5 模拟量输出通道模拟量输出通道 3.5.1 多路模拟量输出通道的结构形式 根据输出保持器的形式，多路模拟量输出通道分为数字保持器和模拟保持器两种。 1. 数字保持器数字保持器 多路模拟量输出通道中，每一通道都有一个D/A转换器，数字量保持在寄存器中，有的D/A内部具有双缓冲寄存器机构。 2. 模拟保持器模拟保持器 这种结构共用一个D/A，计算机必须分时地

22、将各路数字量输出到D/A中，并且控制多路开关将模拟量送到某一路采样保持器上保持。计算机接口D/A多路开关S/HS/H通路1通路n图3-16 模拟保持式输出通道23/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道3.6 数模转换数模转换(D/A)接口接口3.6.1 D/A转换的原理 图3-17是应用广泛的梯形解码网络原理图。-VREF| + 2RRRBCA20I0I1I2VCVBI0I1I22R2R2RB0B1B22122K2K1K0IRV0图3-17 D/A转换的原理 在这里，我们用3 位二进制数的R-2R电阻梯形解码网络来说明D/A转换的原理。0B1B2B24/48第第3章章 过程输入输出

23、通道过程输入输出通道 在这里，我们用3 位二进制数的R-2R电阻梯形解码网络来说明D/A转换的原理。 在网络中，二进制数的每一位对应一个电阻2R，Ki(i=0,1,2) 为由该二进制值控制的双向电子开关，第i位的数码为0时，Ki接通 ，数码为1，Ki接通Bi。当3位二进制各位全为1时，K0，K1，K2接通B0，B1，B2 。 其等效电路如图3-18所示，点为虚地。图3-18 D/A转换的等效电路25/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道 I0 I1 I2 C B A 2 R R R I/8 I/4 I/2 2 R 2 R 2 R I0 I1 I2 I/8 I/4 I/2 VR E

24、F(- ) I Re q C= R Re q A= RR Re q B= R 输出电压的表达式如下 1200REF11(A /2A/2A /2 )nnnRVRIVR (3-5)3.6.2 DAC0832的结构图3-19 DAC0832的内部结构26/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道DAC0832的内部结构如图3-19所示。它由8位输入寄存器，8位DAC寄存器，8位D/A转换器和转换控制电路组成。D/A转换器采用T行R-2R电阻网络。 8 位 8 位 8 位 输入 DAC D/A 寄存器 寄存器 寄存器 输入 数据 D3D0 D7D4 47 1316 ILE WR1 CS XFE

25、R WR2 LE1 LE2 RFB 17 18 1 2 19 8 12 11 9 2 VREF IOUT2 RFB IOUT2 AGND VCC DGND DAC0832采用20脚双列直插式封装，如图3-20所示。图3-20 DAC0832的引脚3.6.3 DAC0832与MCS-51的接口方法 DAC0832为电流输出，通过外加运放构成电压输出。根据运放和DAC0832的连接方法不同，可组成单极性或双极性电压输出。图3-21，A点输出单极性模拟电压05V，B点输出双极性模拟电压5V。27/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道 D3 D2 VR EF RFB DG N D IO U

26、 T2 VC C 2 0832 (0830) 1 3 4 6 7 8 9 10 20 19 13 5 18 17 16 15 14 12 11 WR1 CS AG N D D1 D0 (0831) XFER WR2 ILE D4 D5 D6 D7 IO U T1 D A C VCCILEVREFRfbIOUT12FERIOUT2DGNDAGNDDAC0832+15VR6 15KR5 15K7.5K+15V-15V6548 A32-15V+15V B1+-+-NEC4558NEC45587R7 XWR图3-21 DAC0832模拟电压输出 根据DAC0832的输入寄存器和DAC寄存器的不同控制方

27、法，它和MCS- 51的接口可有三种方法。 单缓冲方法 双缓冲同步法 直通方法28/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道1. 单极性输出接口电路单极性输出接口电路VCCILEVREFRfbIOUT12FERIOUT2DGNDAGNDDAC0832+15V+15V-15V6548 A+-NEC45587 8031P2.7P01D7D0VOUTWREACSWRXWR图3-22 DAC0832与MSC-51单片机的接口电路 单极性输出时，当VREF=+5V(或-5V)时，输出电压范围是0-5V(或0+5V)。若VREF=+10V(或-10V)时，输出电压范围为0-10V(或0 +10V)

28、如表2-16 所示。29/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道输入数字量 MSB LSB输出模拟量0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 1 0.1 1 1 1 1 1 1 10.)256/1 (REFV)256/2(REFV)256/255(REFV表3-4 单极性输出数字量与模拟量关系表D/A转换程序清单： ORG 2000H MAIN： MOV DPTR，#7FFFH ；指向DAC0832地址 MOV A，#data ；待转换数字量送A中 MOVX DPTR，A ；进行转换 HERE： AJMP HERE30/48第第3章章 过程输

29、入输出通道过程输入输出通道2. 双极性输出接口电路双极性输出接口电路 图3-23是双极性输出的接口电路。它是在单极性输出的基础上加一级运放组成。VCCILEVREFRfbIOUT12FEIOUT2DGNDAGNDDAC0832+5VR1 15KR3 15KR27.5K+15V-15V6548VOUT132-15V+15V1+-+-NEC4558NEC45587P2.7P0D7D01I2I1A1A2VOUT28031WREAWRXWRCS图3-23 双极性输出的接口电路 原理是将A2的输入端通过电阻R1与参考电压VREF相连，VREF经R1向A2提供一个偏流I1，其方向与I2相反，则A2的输入为

30、I1和I2之代数和。31/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道对虚地点有： VREF/R1 VOUT1/R2 -VOUT2/R3 即： VREF/2R VOUT1/R -VOUT2/2R (3-6) 由于：VOUT1 -VREF(D/28) (3-7) 此式可由(3-5)式推出，令R0R 它表示D/A 输出电压与二进制成线性关系。式中D为二进制数字量。将(3-7)代入(3-6)式得： VOUT2 (D128)VREF/128 (3-8) 式中D为数字量。 此即为双极性输出时，数字量D与输出的模拟电压之间的关系式。32/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道 将数字量和模拟

31、量之间的关系列成表，如表3-5所示。数字量模拟量MSB LSB+VREF-VREF1 1 1 1 1 1 1 11 1 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 00 1 1 1 1 1 1 10 0 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0VREF1LSBVREF/20-1LSB-VREF/2-1LSB-VREF-|VREF|+1LSB-VREF/20+1LSBVREF/2+1LSB+VREF表3-5 双极性输出数字量与模拟量关系表 对图3-23很容易写出数字量变为模拟量的程序。清单如下：程序清单： ORG 2000H MAIN： MOV DPTR，#7FFFH ；指向D

32、AC0832口地址 MOV A，#data ；待转换的数字量送A MOVX DPTR，A ；进行转换 HERE： AJMP HERE 33/48第第3章章 过程输入输出通道过程输入输出通道第第4章章 两级计算机控制系统两级计算机控制系统MCS-51的串行接口的串行接口MCS-51与与PC机通信程序机通信程序串行接口基础串行接口基础34/4835/484.1.1 串行接口常用术语 1)通信方式通信方式 CPU与外界的信息交换称为通信(Communication)。通信方式有并行和串行两种。 2)串行通信的方式串行通信的方式 在串行通信中，有两种最基本的方式，异步通信和同步通信。 异步通信(Asy

33、nchronous Data Communication) 异步通信方式是按字符传送的，用一个起始位(0)表示字符的开始，用停止位(1)表示字符的结束构成帧。 异步通信的优点是数据传送的可靠性较高，能及时发现错误,缺点是通信效率比较低。 低位 高位 奇偶起始位 7位数据 校验 停止位0图4-1 异步通信格式第第4章章 两级计算机控制系统两级计算机控制系统4.1 串行接口基础串行接口基础36/48 同步通信(Synchronous Data Communication) 同步通信是按数据块传送的，把传送的字符顺序地连接起来，组成数据 块,在 数据块的前面加上特殊的同步字符,用于较验通信中的错误。

34、 3) 波特率波特率(Band rate) 串行通信中每秒钟传送的数据位数称为波特率。 4) 半双工和全双工半双工和全双工 在串行通信中按数据传送的方向可分为半双工和全双工。 半双工(Half Duplex) 两个通信装置间只有一根通信线相连，只能一个发送，另一个接收，或 者相反，而不能既接收又发送。 全双工(Full Duplex) 两个通信装置间有两根通信线相连，既能发送又能接收。 同步字符1 同步字符2 n个数据字节 校验字节1 校验字节2图4-2 同步通信格式第第4章章 两级计算机控制系统两级计算机控制系统37/485) 信号的调制和解调信号的调制和解调 调制： 把数字信号转换为模拟信

35、号。 解调： 检测模拟信号，再把它转换成数字信号。 可用调制器(Modulator)和解调器(Demodulator)来实现调制和解调过程。 6) 通用异步接收器/发送器(UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) UART既能实现由并行到串行输出，又能实现由串行到并行输入，每 一部分都是一个双缓冲器结构。 7) 串行通信的校验方法串行通信的校验方法 常用的校验方法有奇偶校验、循环冗余校验。 （1）奇偶校验 奇偶校验主要用于对一个字符的传送过程进行校验。 （2）循环冗余校验 循环冗余校验用于对一个数据块进行校验。第第4章章 两级计算机控制

36、系统两级计算机控制系统38/488) 串行通信传送控制规格串行通信传送控制规格 通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程称为数据通信控制 规程，或者称为传输控制规程，在计算机网络中的术语中称为协定。9) EIA RS-232C EIA RS-232是英文EIA（Electronics Industries Association Recommended Standard-232C）的缩写。是常用的标准串行通信接口。4.1.2 RS-232C总线 RS-232C是美国电气工业协会推广使用的一种串行通信总线标准，是DCE（数据通讯设备，如微机）和DTE（数据终端设备，如CRT）间传输串行数据的

37、接口总线。 RS-232C总线上传输的异步通讯典型格式如图4-3所示。图4-3 RS-232C异步通讯帧格式第第4章章 两级计算机控制系统两级计算机控制系统 标志 停止位(1/1.5/2) D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 起始位 校验位 数据 39/481. RS-232C信号线和信号线和RS-232C连接器连接器DB-25 完整的RS-232C总线由25根信号线组成，DB-25是RS-232总线的标准连接器，其上有25根插针。2. RS-232C电平与电平与TTL电平的转换电平的转换 由于RS-232C总线上传输的信号的逻辑电平TTL逻辑电平差异很大，所以就存在这两种电平的转

38、换问题。 集成电路电平转换器MC1488用于将TTL电平转换成RS-232C电平；集成电路MC1489用于将RS-232C电平转换成TTL电平。图4-4给出这两种芯片的引脚图。234561312111410987+12V-12V1TTL电平（a） MC1488引脚图RS232C电平234561312111410987+5V1TTL（b） MC1489引脚图TTL电平RS232C电平图4-4 MC1488与 MC1489第第4章章 两级计算机控制系统两级计算机控制系统40/48 3. RS-232C的使用的使用 RS-232C共有25根信号线，在近程通信不需要调制解调器的情况下，一般只用少量信号

39、线。 4.2 MCS-51的串行接口的串行接口4.2.1 串行口的组成和特性 MCS-51的串行口是一个全双工的，接收缓冲式的串行通信接口，可以同时发送和接收数据，既可用作异步接收和发送器UART，也可用作同步移位寄存器。 1. 串行数据缓冲器串行数据缓冲器SBUF 在物理上，SBUF对应着只能读的数据接收寄存器和只能写的数据发送寄存器，地址都是99H。 2. 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON 串行口控制寄存器SCON存放串行口的控制和状态信息，地址为98H，具有位寻址功能。 格式： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI

40、RI 第第4章章 两级计算机控制系统两级计算机控制系统41/48含义：SM0 SM1串口工作方式选择位。串行口操作方式选择如表4-2所示。SM0 SM1 方 式功 能波特率（bps）0 0 0同步位移寄存器方式用于I/O扩展0 1 18位UART，一帧信息为10位，一个起始位，8个数据位和一个停止位波特率可变（TI溢出率/n） 1 0 29位UART，一帧信息为11位，一位起始位，8个数据位，一位可编程的第9位和一个停止位或 1 1 39位UART，一帧信息为11位，一位起始位，8个数据位，一位可编程的第9位和一个停止位波特率可变（TI溢出率/n）12/OSCf64/OSCf32/OSCf表4

41、-2 串行口操作方式选择3. 特殊功能寄存器特殊功能寄存器PCON 特殊功能寄存器PCON地址为97H，无位寻址功能。 D7 D6 D0 SMOD 格式： PCON最高位为串口波特率系数控制位SMOD，SMOD=1时波特率加倍。其他位为掉电方式控制位（CHMOS器件）。第第4章章 两级计算机控制系统两级计算机控制系统42/48各方式的波特率如下 1) 方式0的波特率=fosc/12，其中fosc为振荡器频率。 2) 方式2波特率=2SMOD fosc/12 ，其中SMOD是PCON.7。 3) 方式1和3的波特率： 用定时器T1作波特率发生器时，应禁止T1中断，T1工作于方 式2时则：方式1和

42、3的波特率=2SMOD（T1的溢出率）/32 2SMOD fosc = 3212256-(TH 1 ) 波特率（bps）SMOD定时器方式重新装入值方式0 最大：1M方式2 最大：375K方式1,3： 62.5K19.2K 9.6K 4.8K 2.4K 1.2K 137.6 110 110 12121211.059211.059211.059211.059211.059211.9866121110000000000000000222222221FFHFDHFDHFAHF4HE8H1DH72HFEEBH)MHz(oscfTC/表4-3 常用波特率第第4章章 两级计算机控制系统两级计算机控制系统4

43、3/484.2.2 多机通信 MCS-51串行口控制寄存器SCIN中的SM2为多机通信控制位。在串口工作于方式2或3时，若SM2=1，则仅当接收到的第9位数据RB8=1时，数据才装入SBUF，并置RI=1，向CPU请求中断处理。如果RB8=0，则不产生中断标志RI，CPU不作处理，信息丢失。若SM2=0，则接收到一个数据后，不论第9位数据RB8=1或RB8=0，都将数据装入SBUF，并置RI=1，向CPU请求中断处理。图4-7是主从式MCS-51多机系统框图。TXD主机RXD8031TXD RXD 8031从机0TXD RXD 8031从机1TXD RXD 8031从机2图4-7 多机通信系统

44、原理框图第第4章章 两级计算机控制系统两级计算机控制系统44/48 工作过程：使所有从机的SM2=1，从机处于只接收地址帧状态主机发送一帧地址信息,其中包含8位地，串行帧的第9位数据TB8=1，各从机接收到的RB8=1表示主机发来的是地址，从机将接收到的地址与本地地址比较，正确的从机将SM2清0，回答主机已做好通信准备。其他从机保持SM2=1，对主机发送来的命令、数据不做处理。主机收到从机的回答后，向从机发送命令、数据，数据帧的第9位为0。从机根据接收到的命令和数据作出相应的处理。4.3 MCS-51与与PC机通信程序机通信程序4.3.1 用汇编语言编写的MCS-51与PC机通信程序 设将PC机键盘的输入发送给单片机，单片机接收到PC机发来的数据后，回送同一数据给PC机，并在其屏幕上显示出来。只要屏幕上所显示的字符与所键入的字符相同，即表明PC机与单片机间通信正常。第第4章章 两级计算机控制系统两级计算机控