第6章80C51单片机串行口

第6章80C51单片机的串行口串行通信基础6.180C51串行口6.280C51串行口应用6.32023/4/1516.1计算机串行通信基础通信：并行通信与串行通信

并行通信特点：传送控制简单、速度快，但传输线较多，成本高。2023/4/152

串行通信特点：传送控制复杂、速度慢，传输线少，成本低2023/4/153异步通信与同步通信收、发设备时钟独立，以字符(帧)为单位传输

6.1.1串行通信的基本概念异步通信（RS-232C）

2023/4/154

异步通信帧格式起始位（１位）；数据位（８位）；奇偶校验位（１位，可无校验位）；停止位（１位）。

特点易于实现效率不高2023/4/155SPI(SerialPeripheralInterface--串行外设接口)是一种同步串行外设接口,为全双工通信,数据传输速度可达几Mbps。SPI接口以主从方式工作,一般包括以下信号：（1）MOSI–主器件数据输出,从器件数据输入（2）MISO–主器件数据输入,从器件数据输出（3）SCLK–时钟信号,由主器件产生（4）/SS–从器件使能信号,由主器件控制SPI接口传输的数据为8位,在/SS和SCLK作用下,按位传输,高位在前,低位在后。SPI接口的一个缺点：没有应答机制。同步通信（发、收时钟直接连接，效率高。板内元件间的SPI接口）

2023/4/156接口内部硬件连接图2023/4/157通讯时序图2023/4/158串行通信的传输方向单工

半双工

全双工80C51有1个全双工串行口

2023/4/159信号的调制与解调DTE：数据终端设备DCE：数据通信设备调制解调器调制：数字→模拟解调：模拟→数字音频模拟信号二进制数据2023/4/1510串行通信的错误校验奇偶校验

发送字符时，数据位尾随1位奇偶校验位（1或0）。奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。

2023/4/1511代码和校验

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。接收方在接收数据时要对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与收到的“校验和”进行比较，相符则无差错，否则就认为传送过程出现了差错。2023/4/1512传输速率与传输距离传输速率比特率：每秒钟传送的信息量。单位：位／秒（bps）波特率：每秒钟传送码元数目，单位：波特（Baud）

基带传输（每个码元带有“1”或“0”这1bit信息），波特率和比特率是相同的。常用波特率为：2400、4800、9600、14.4K、19.2K等传输距离与传输速率的关系传输距离随波特率的增加而减小。不同的调制方法可以在一个码元上负载多个比特信息2023/4/15136.1.2串行通信接口标准RS-232C定义的是DTE与DCE间的接口标准。机械特性DB-25（阳头）连接器DB-9（阳头）连接器阳头通常用于计算机侧，阴头用于连接线侧2023/4/1514功能特性插针序号信号名称功能信号方向1

PGND保护接地

2（3）TXD发送数据（串行输出）DTE→DCE

3（2）RXD接收数据（串行输入）DTE←DCE

4（7）RTS请求发送DTE→DCE

5（8）CTS允许发送DTE←DCE

6（6）DSRDCE就绪（数据建立就绪）DTE←DCE

7（5）

SGND信号接地

8（1）DCD载波检测DTE←DCE

20（4）DTRDTE就绪（数据终端准备就绪）DTE→DCE

22（9）RI振铃指示DTE←DCE2023/4/1515电气特性RS-232C采用负逻辑电平，规定（-3～-25V）为逻辑“1”，（+3～+25V）为逻辑“0”。-3V～+3V是未定义的过渡区。试比较：电平转换电路（如MAX232）。2023/4/1516过程特性远程通信，需要调制解调器2023/4/1517近程通信，不需要调制解调器无联络线方式联络线短接（伪连接）方式

4RTS请求发送

5CTS允许发送

6DSRDCE就绪（数据建立就绪）20DTRDTE就绪（数据终端准备就绪）2023/4/1518

RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路早期常用MC1488、MC1489

近期常用MAXM232：

片内带有自升压电路仅需+5V电源内含2个发送器，2个接收器

2023/4/1519采用RS-232C接口存在的问题新标准RS-485改善了传输特性，应用广泛！

差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示1，-6V～-2V表示0采用两线制接线方式，同一总线上最多可以挂接32个结点通信速率在100Kpbs及以下时，最长传输距离可达1200米传输距离短、速率低。通常不超过15米，速率20Kbps有电平偏移抗干扰能力差不宜组网2023/4/15206.2

80C51单片机的串行口6.2.180C51串行口的结构1个全双工串口：通信或接口扩展接收发送缓冲器逻辑同名、物理分开；接收双缓冲。2023/4/15216.2.280C51串行口的控制寄存器串行口控制寄存器SCONSM0和SM1：工作方式选择位76543210SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI字节地址：98HSM0SM1方式说明波特率000移位寄存器fosc/1201110位UART（8位数据）可变10211位UART（9位数据）fosc/64或fosc/3211311位UART（9位数据）可变通用异步接收/发送装置通用异步接收/发送装置2023/4/1522电源控制寄存器PCONSMOD：波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1时，波特率提高一倍。复位时，SMOD=0。

76543210PCONSMOD字节地址：97H2023/4/1523SM2：多机通信控制位SM2=1时,接收机处于地址帧筛选状态。若RB8＝1，该地址帧信息可进入SBUF，并使RI为1，进而在中断服务中再进行地址号比较;若RB8＝0，该帧不是地址帧，应丢掉，且保持RI=0。SM2=0时，接收机处于地址帧筛选被禁止状态。不论收到的RB8为0或1，均可以使收到的信息进入SBUF，并使RI=1。此时的RB8通常为校验位。REN：串行接收使能位，软件置1时，启动接收过程2023/4/1524TB8：多机方式发送的第9位多机方式的地址/数据帧标志。也可作为奇偶校验位。

RB8：多机方式接收的第9位多机方式的地址/数据帧标志。也可作为奇偶校验位。

TI：发送中断标志位，要由软件清0RI：接收中断标志位，要由软件清02023/4/15256.2.380C51串行口的工作方式方式0：同步移位寄存器，用于扩展并行口RXD：输入或输出引脚TXD：移位脉冲输出接收和发送方式都是8位波特率固定为：fosc/122023/4/1526数据输出：CLR用于对74LS164清02023/4/152774LS1642023/4/1528数据输入：S/L负脉冲将并行数据装入，高电平时启动单片机进行数据输入。2023/4/152974LS1652023/4/1530*方式0应用举例1设计要求：数码块循环显示00~99显示缓冲区:31H，30H单元2023/4/1531MAIN:MOV30H,#00HMOV31H,#00HL0:SETBP1.0INC30HMOVA,30HCJNEA,#0AH,AAMOV30H,#00HINC31HMOVA,31HCJNEA,#0AH,AAMOV30H,#00HMOV31H,#00HAA:MOVSCON,#00HMOVR7,#02HMOVR0,#30HMOVDPTR,#TABLOOP:MOVA,@R0MOVCA,@A+DPTRMOVSBUF,AWAIT:JNBTI,WAITCLRTIINCR0DJNZR7,LOOPMOVR2,#30HLCALLDELYACLRP1.0SJMPL0TAB:DB3FH,06H,5BH,04FH,66HDB6DH,7DH,07H,7FH,6FH可省显示的位数2023/4/1532方式0应用举例2读入10个数据,存放到(50H)开始的10个存储单元MAIN:MOVR7,#10MOVR0,#50HMOV40H,#00HSTART:INC40HMOVP1,40HCLRP3.2SETBP3.2RXDATA:MOVSCON,#10HWAIT:JNBRI,WAITCLRRIMOVA,SBUFMOV@R0,AINCR0

DJNZR7,STARTSJMP$REN=1传送字节数据个数传送数据2023/4/1533方式0应用举例2（扩展）数码块JLEDJS240dp…aP0P2.0要求：读入10个数据,存放到(50H)开始的10个存储单元，同时用数码块显示串行接收的数据2023/4/1534MAIN:MOVR7,#10

MOVR0,#50H

MOV40H,#00HSTART:INC40HMOVP1,40H

CLRP3.2SETBP3.2RXDATA:MOVSCON,#10HWAIT:JNBRI,WAIT

CLRRI

MOVA,SBUF

MOV@R0,A

INCR0LCALLDISPLAY

DJNZR7,START

SJMPMAINDISPLAY:MOVP2,#0FEHLOOP:MOVDPTR,#1000HMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ALCALLDELAYRETDELAY:MOVR4,#0FHD1:MOVR6,#00HD2:MOVR5,#00HDJNZR5,$DJNZR6,D2DJNZR4,D1RETORG1000HDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99HDB92H,82H,0F8H,80H,90H显示数据2023/4/1535方式1：10位帧，用于双机通信起始位：1位数据位：8位停止位：1位2023/4/1536串行发送：（写SBUF启动发送过程）串行接收：(置REN=1启动接收过程)

采样频率是接收时钟的16倍。连续8次采样到RXD为L→起始位；之后对第7、8、9脉冲采样到的数据以三中取二的原则，确定采样数据。2023/4/1537方式1应用举例方式1波特率=（2SMOD/32）*（T1溢出率）

T1溢出率=fosc/{12×[256－（TH1）]}晶振11MHz4800波特2023/4/15382023/4/1539方式2和方式3：11位帧，用于多机通信起始位：1位数据位：9位停止位：1位2023/4/1540串行发送：（写SBUF启动发送过程）串行接收：(置REN=1启动接收过程)

2023/4/1541方式2应用举例方式2波特率=（2SMOD/64）*

fosc2023/4/15422023/4/1543方式3应用举例累加和2023/4/15442023/4/15456.2.480C51波特率确定与初始化步骤波特率的确定波特率的计算固定波特率：

方式0波特率=fosc/12

方式2波特率=（2SMOD/64）*

fosc可变波特率：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）]}2023/4/1546波特率的选择波特率要选择标称值，由于TH1的初值是整数，为了减小波特率计算误差，晶振频率要选为11.0592MHz。方式1和方式3波特率与TH1初值的对应关系：波特率/（b/s）19.2k9600480024001200TH1初值FDHFDHFAHF4HE8HSMOD100002023/4/1547串行口初