《Proteus仿真平台单片机项目式教程》课件 项目6 串口通信

主讲：XXX单片机技术《Proteus平台单片机项目式教程》西安电子科技大学出版社单片机技术江西农业大学南昌商学院项目6串口通信 课程引入1应用效果仿真展示2基本原理（重点）3实物效果展示4思考题与课外拓展5一、课程引入第一步：复习旧课。前面，我们采用单片机的定时中断，设计了一个“9分59秒”定时器。主程序：按键的扫描。中断服务：T0工作在方式2实现1s的定时，及送显。一、课程引入今天我们将了解单片机串行通信的特点。掌握单片机串行通信协议及其具体应用编程方法。那么，什么叫通信？常见的通信方式有哪些？（学生讨论、老师作总结）总结：（1）通信，就是信息的传递。（2）烽火台、击鼓、驿站接力、信鸽、旗语，电报，电话，短信，E-MAIL等。（3）串行通信和并行通信、全双工通信，Wi-Fi，USB，NFC等。一、课程引入第二步：启发式引入新的问题：串行通信、并行通信有什么不同？现代计算机系统中串口通信十分常见，为什么计算机与外设通信采用串口居多？例如：USB接口从1.0（1996年），3.0到4.0（2019年），速度从1.5Mbps到40Gbit/s。（速度的背后：协议标准升级、换代）第三步：提出这节课中心问题：单片机如何实现与PC机进行串口通信？

同理，单片机的串口通信，需要解决以下几个问题：（1）串口通信协议是指什么？（2）单片机串口通信的特点？二、应用效果仿真展示仿真平台应用效果展示（激发学生学习兴趣）三、基本原理（重点）

1、项目任务：

基于Proteus仿真平台和单片机技术实现PC机与单片机串口通信。具体如下：

（1）将PC机键盘输入的数据先发送给单片机，单片机收到PC机发来的数据后，回送同一数据给PC机，通过串口调试终端显示出来。

（2）单片机同时将接收到的30-39H之间的数据转换成0-9的数字显示在数码管上，其他的字符则直接显示为其ASCII码。

（3）当串口调试终端显示的字符与所键入的字符相同，说明二者之间的通信正常。三、基本原理（重点）2、相关知识（1）串行通信概念

串行通信，计算机与外设通信时，数据一位一位地按顺序传送。

特点：传送控制复杂、通信速度较慢。但传输线少，成本低。往往只需一根数据信号线，可以较大地节约通信成本。串行通信示意图串行通信可分为同步通信和异步通信两类。三、基本原理（重点）（2）通信协议

异步通信：

在异步通信中，收、发设备时钟独立，互不同步，数据以字符帧为单位进行传输。字符帧格式：异步通信的字符帧格式三、基本原理（重点）波特率（Baud）：波特率指每秒钟传送码元（符号）的个数，1波特即指每秒钟传输1个码元。它是衡量异步通信传输通道频宽的一个重要指标。同步通信协议：

收、发设备时钟同步，在数据开始传送前用同步字符同步收发。同步通信的字符帧格式三、基本原理（重点）（3）单片机串口的结构特点

89C51单片机的串行口主要由串行口缓冲器SBUF、串行控制寄存器SCON、输入移位寄存器和定时器T1等几部分构成。工作原理：发送数据时，“MOVSBUF，A”指令将数据写入到发送SBUF，在移位脉冲控制下，TXD向外按位输出数据。串行口结构示意图三、基本原理（重点）串行口接收数据时，CPU不停地检测引脚RXD上的信号，采样到起始位低电平“0”时，在接收控制器的控制下，按设定好的波特率，每来一次移位脉冲，读取RXD引脚上的1位数据到移位寄存器。

一帧数据接收完后，被存入接收SBUF，RI位由硬件置1。

串行口结构示意图三、基本原理（重点）（4）串行口控制寄存器SCON串行工作方式选择：SCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名称SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI功能工作方式选择位多机通信控制位允许串行接收使能发送数据第接收数据第发送中断标志位接收中断标志位SM0SM1工作方式功能波特率00方式8位同步移位寄存器fosc/1201方式10位UART可变（T1溢出率）10方式11位UARTfosc/64或fosc/3211方式11位UART可变（T1溢出率）三、基本原理（重点）（5）串行口工作方式1）方式0：同步移位寄存器方式0输出数据串行口工作时序图三、基本原理（重点）2）方式1：10位UART发送数据：10位的帧格式：接收数据：三、基本原理（重点）3）方式2：11位UART发送数据：11位的帧格式：接收数据：三、基本原理（重点）4）方式3:11位UART通常，我们可以通过查表6-4就可以快速得到常见的波特率设置参数。方式3模式下，串行口也为11位UART，波特率可变。除波特率外，方式3和方式2完全相同，适用于多机通信。2）方式1和方式3，波特率：Baud=（6）串行口波特率1）方式0和方式2，波特率：Baud=三、基本原理（重点）3、系统设计（1）硬件电路设计

采用MAX232芯片，零调制三线经济型连接。利用两位带BCD译码功能的数码管显示单片机接收到的数据。

串口调试虚拟仿真终端监视串口收发的数据。三、基本原理（重点）

（2）

程序设计

串行口一般初始化步骤：

一、确定T1的工作方式（TMOD）。T1用作波特率发生器时工作在定时模式2，则TMOD=20H。

二、计算T1的初值，装载TH1、TL1。由表6-4可知，波特率9600bps时，fosc=11.059MHz，其误差为0%，可设置SMOD=0，TH1=FDH，TL1=FDH，PCON=00H。

三、启动T1：SETB TR1。

四、确定串行口工作方式（SCON）。由表6-4可知，可配置串行口工作方式1，SM0=0，SM1=1；允许接收数据，REN=1；清除中断标志，TI=0，RI=0。所以，SCON=50H。

五、串口中断设置（IE、IP）。配置串口高级中断，PS=1，则IP=10H。允许串口中断，ES=1。开总中断，EA=1。因此，IE=90H。三、基本原理（重点）

串行口初始化程序如下：INIT_UART：MOV TMOD，#20H ；T1工作在定时模式2，自动重装载的8位。MOV TL1，#0FDH ；波特率9600bps，定时初值为FDH。MOV TH1，#0FDH ；设置定时初值。MOV PCON，#00H ；设置SMOD=0。SETB TR1 ；启动定时器T1。MOV SCON，#50H ；串行口工作方式1，允许接收清除TI、RI。MOV IP，#10H ；配置串口中断优先级为高级中断。MOV IE，#90H ；允许串口中断，开总中断。三、基本原理（重点）

程序设计流程图：方法：先画出流程图，再写代码。代码分析见教材，或项目配套工程文件中讲解。思考：

请大家讨论，怎样编写程序实现多机通信？三、基本原理（重点）源程序讲解ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HINIT_UART：

；初始化。MOV SP，#60H ；SP初始化。MOV TMOD，#20H ；T1工作在重装8位。MOV TL1，#0FAH ；波特率9600bps。MOV TH1，#0FAH ；设置定时初值。MOV PCON，#80H ；SMOD=1，加倍。MOV SCON，#50H ；串行口方式1。MOV IP，#10H ；串口为高级中断。MOV IE，#90H ；允许串口中断。SETB TR1 ；启动定时器T1。MOV P1，00H ；关掉数码显示。RETSTART：ACALL INIT_UART ；调用初始化。LOOP： JNB RI，$

；等待接收完成。 CLR RI ；清除接收标志。 MOV A，SBUF；读取数据。 PUSH ACC ；压栈暂存数据。

CJNE A，#30H，SET1 ；

SJMP SET3 ；A=30H，跳SET3。SET1：

JC SET4 ；若CY=1，则跳SET4。 CJNE A，#39H，SET2

SJMP SET3SET2：

JNC SET4

CLR CSET3：

SUBB A，#30HSET4：

MOV P1，A ；送显。

POP

ACC ；出栈恢复数据。

MOV SBUF，A；发送接收到的数据。 JNB TI，$ ；等待发送完成。 CLR TI

；清除TI标志。 SJMP LOOP ；继续接收数据。 END四、实验箱演示实物运行效果：五、思考题与课外拓展1、思考题：基于Proteus平台，自己编程，独立实现：单片机检测按键是否按下，每按下一次，串口发送数据十