80C51单片机的串行通信接口

教学内容

串口通信基础知识80C51单片机串行口的结构80C51单片机串行口的工作方式0及应用1教学要求

掌握串行通信相关的基本概念掌握80C51单片机串行口数据收发的过程学会80C51单片机串行口工作方式0的使用2计算机串行通信基础随着多微机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及，计算机的通信功能愈来愈显得重要。计算机通信是指计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。计算机通信有并行通信和串行通信两种方式。在多微机系统以及现代测控系统中信息的交换多采用串行通信方式。3并行通信并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送。并行通信特点：控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。4串行通信串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐位地传送。串行通信的特点：传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂、速度慢。

5异步通信与同步通信异步通信：异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。6异步通信与同步通信异步通信是以字符（构成的帧）为单位进行传输，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个字符中的各位是以固定的时间传送的，即字符之间不一定有“位间隔”的整数倍的关系，但同一字符内的各位之间的距离均为“位间隔”的整数倍。7异步通信的数据格式异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。8异步通信与同步通信同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即保持位同步关系，也保持字符同步关系。发送方对接收方的同步可以通过两种方法实现。9同步通信的数据格式传送的数据和控制信息都必须由规定的字符集（如ASCII码）中的字符所组成。图中帧头为1个或2个同步字符SYN（ASCII码为16H）。SOH为序始字符（ASCII码为01H），表示标题的开始，标题中包含源地址、目标地址和路由指示等信息。STX为文始字符（ASCII码为02H），表示传送的数据块开始。数据块是传送的正文内容，由多个字符组成。数据块后面是组终字符ETB（ASCII码为17H）或文终字符ETX（ASCII码为03H）。然后是校验码。典型的面向字符的同步规程如IBM的二进制同步规程BSC。10串行通信的传输方向单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。全双工是指数据可以同时进行双向传输。

单工半双工全双工11信号的调制与解调利用调制器（Modulator）把数字信号转换成模拟信号，然后送到通信线路上去，再由解调器（Demodulator）把从通信线路上收到的模拟信号转换成数字信号。由于通信是双向的，调制器和解调器合并在一个装置中，这就是调制解调器MODEM。12串行通信的错误校验奇偶校验：在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验位（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。代码和校验(了解)循环冗余校验（了解）13传输速率与传输距离传输速率比特率：每秒钟传输的信息量。单位：位/秒（bps）波特率：每秒传输码元的数目。单位：波特（baud）二进制时两者数值上相等。传输距离与传输速率的关系串行接口或终端直接传送串行信息位流的最大距离与传输速率及传输线的电气特性有关。传输距离随传输速率的增加而减小。如波特率为9600时最大距离为76m。一般异步通信的波特率为50～19200b/s14RS-232C串行通信接口标准RS-232C是EIA（美国电子工业协会）1969年修订RS-232C标准。RS-232C定义了数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间的物理接口标准。1、机械特性RS-232C接口规定使用25针连接器，连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。（阳头）15RS-232C串行通信接口标准2、功能特性16RS-232C串行通信接口标准3、电气特性：RS-232C采用负逻辑电平。在TXD和RXD引脚上电平定义：逻辑1：-3V～-15V逻辑0：+3V～+15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上电平定义：信号有效：+3V～+15V信号无效：-3V～-15V17RS-232C串行通信接口标准4、过程特性过程特性规定了信号之间的时序关系，以便正确地接收和发送数据。18RS-232C串行通信接口标准4、过程特性(a)无联络线方式（b）联络线短接（伪连接）方式近程通信连接（距离<15m）19RS-232C串行通信接口标准5、RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路MAX3232芯片20RS-232C串行通信接口标准6、采用RS-232C接口存在的问题传输距离短，传输速率低有电平偏移抗干扰能力差针对RS-232C标准存在的问题，EIA制定了新的串行通信标准RS-422A和RS-485。（了解）2180C51串行口的结构有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF；接收器是双缓冲结构。2280C51串行口数据收发过程串行口的发送和接收都是以SBUF的名称进行读或写。当向SBUF发出写命令时，即是向发送缓冲器SBUF装载并开始由TXD引脚向外串行地发送一帧数据，发送完后中断标志TI置1；当串行口接收中断标志RI=0时，置允许接收位REN为1就会启动接收过程，一帧数据进入输入移位寄存器，并装载到接收SBUF中，同时使RI=1。执行读SBUF命令，则可以由接收缓冲器SBUF取出数据，并存于某个指定的位置。2380C51串行口的控制寄存器80C51的串口的工作状况受两个特殊功能寄存器的控制：串口控制寄存器SCON和电源控制寄存器PCON。SCON的格式及各位的功能位序

D7D6D5D4D3D2D1D0位符号

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0SM1方式功能说明波特率00方式0移位寄存器方式fosc/1201方式110位UART（8位数据）可变10方式211位UART（9位数据）fosc/64或者fosc/3211方式311位UART（9位数据）可变2480C51串行口的控制寄存器SCON的格式及各位的功能位序

D7D6D5D4D3D2D1D0位符号

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRIREN：接收使能位。REN=0：禁止接收数据；REN=1：允许接收数据。TI：发送中断标志位。方式1下，发送停止位之前，由硬件置位。TI=1表示帧发送结束，TI由软件清“0”。RI：接收中断标志位。方式1下，收到停止位之前，由硬件置位。RI=1表示帧接收结束，RI由软件清“0”。2580C51串行口的控制寄存器PCON的格式及各位的功能位序

D7D6D5D4D3D2D1D0位符号

SMODSMOD：波特率倍增位。当SMOD=1时，串行口波特率增加一倍，当SMOD=0时，串行口波特率为设定值。当系统复位时，SMOD=0。2680C51串行口的工作方式0方式0串行口为同步移位寄存器的输入输出方式。主要用于扩展并行输入或输出口。数据由RXD（P3.0）引脚输入或输出，同步移位脉冲由TXD（P3.1）引脚输出。发送和接收均为8位数据，低位在先，高位在后。波特率固定为fosc/12。方式0数据输出时序2780C51串行口的工作方式0方式0数据输入时序方式0输出电路与输入电路2880C51串行口的工作方式0应用举例29小结80C51单片机串口工作方式0：同步移