单片机串行通讯及串行口扩展应用.ppt

1、第13讲 单片机串行通信及串口扩展应用,13.1串行通信的基本概念 13.2单片机串行通信接口的功能与结构 13.3串行口的工作方式 13.4两个单片机串行通信 13.5单片机串行口扩展应用,13.1串行通信的基本概念,通信：计算机与外界的信息交换。 通信的基本方式： 并行通信和串行通信。 并行通信：构成一组数据的各位同时进行传送。其特点是传送速度快，但若传送距离远、位数又较多时会导致通讯线路复杂且成本较高。 串行通信：数据一位接一位地传送。其特点：通信线路简单，只要一对传输线就可实现通信（如电话线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，缺点是传送速度慢。 串行通信分类： 异步传送和同步

2、传送。,返回本节,13.1串行通信的基本概念,1、异步传送方式 特点：数据在线路上的传送不连续。数据的传送以一个字符为单位进行传送。它用一个起始位表示字符的开始，用一个停止位表示字符的结束。 异步传送的字符格式：,返回本节,13.1串行通信的基本概念,在串行异步传送中，通信双方必须事先约定： （1）字符格式 字符的编码形式， 奇偶校验形式， 起始位和停止位的规定。 如ASCII码：有效数据位7，奇偶校验1，起始位和停止位各1，共10位 （2）波特率 数据传送的速率，即每秒钟数据传送的位数，位/秒，一般为50-9600波特。 发送端与接收端的速率必须一致。,返回本节,13.1串行通信的基本概念,

3、2、同步传送方式 每一个要传送的数据块的开头要用同步字符SYN来指示，使发送和接收双方取得同步。 各字符间取消了起始位和停止位，通信速度得到提高。 如果发送的数据块之间有间隔，则发送同步字符填充。,返回本节,13.1串行通信的基本概念,串行通信的数据传送方向的形式： （1）单工方式 （2）半双工方式 （3）全双工方式,返回本节,13.2 单片机串行通信接口的功能与结构,MCS-51单片机内部有一个功能很强的全双工串行口：RXD/ P3.0 ，TXD/P3.5，可同时发送和接收数据。 发送和接收数据均可工作在查询方式和中断方式，使用十分灵活，可很方便地与其它计算机或串行传送信息的设备实现双机、多

4、机通信。,返回本节,13.2 单片机串行通信接口的功能与结构,串行口主要由发送数据缓冲器、发送控制器、接收控制器、输入移位控制器等组成。 发送数据缓冲器只能写入，不能读出；接收数据缓冲器只能读出，不能写入，故两个寄存器共用一个符号（特殊功能寄存器SBUF），共用一个地址（99H）。 串行口中还有两个特殊功能寄存器SCON、PCON： SCON：串行口控制寄存器，控制串行口的工作方式； PCON：电源控制寄存器，只有一位SMOD控制波特率。 波特率发生器可用定时器/计数器0或和定时器/计数器1构成。,返回本节,13.2 单片机串行通信接口的功能与结构,返回本节,串行通信控制寄存器 SCON 寄存

5、器SCON的功能主要是接收串行通信口送到的中断请求信号。其字节地址为98H，它有8位 ，每位均可进行位寻址，各位的地址和名称如下： SCON 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H SM0、SM1：选择串行口四种工作方式，由软件置位或清零； SM2：多机控制位； REN：允许串行接收位； TB8：发送数据第8位； RB8：接收数据第8位； TI：发送中断标志位； RI：接收中断标志位。,13.2 单片机串行通信接口的功能与结构,返回本节,电源控制寄存器 PCON PCON的最高位SMOD是波特率控制位，其余各位与串行口无关。 其字节地址为97H，它有8位 ，各位的地址和

6、名称如下： SCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SMOD=1：波特率增大一倍。,13.3串行口的工作方式,返回本节,13.3串行口的工作方式,返回本节,串行通信控制寄存器 SCON 方式0（SM0=0、SM1=0） 方式0为移位寄存器方式，数据从RXD引脚上接收或发送。一帧信息由8位数据组成，低位在前，波特率固定，为fosc/12。同步脉冲从TXD引脚上输出。 SM2：多机控制位必须为0； REN：允许串行接收位：REN=0，禁止接收； REN=1，允许接收； TB8、RB8：在方式0中无用； TI：发送中断标志位； RI：接收中断标志位 方式0发送或接收完8位数据TI/

7、RI由硬件置1， CPU响应中断后， TI或RI标志位必须由程序清0。,13.3串行口的工作方式,返回本节,串行通信控制寄存器 SCON 方式1（SM0=0、SM1=1） 为8位异步通信接口方式，RXD为接收端，TXD为发送端。一帧信息由10位组成：起始位：1，数据位：8，停止位：1 方式1的波特率可变，由由定时器/计数器T1及SMOD决定，且发送波特率和接收波特率可以不同。 TI=1：置发送中断标志； REN=1，允许接收；操作如下： 1、若RI=0、SM2=0，将8位数据装入SBUF，停止位装入RB8，并置RI=1，申请中断。 2、若RI=0、SM2=1，那么只有停止位为1才发生上述操作；

8、 3、若RI=0、SM2=1且停止位为0，则所接收的数据不装入SBUF，即数据丢失； 4、若RI=1，则所接收的数据在任何情况下都不装入SBUF，即数据丢失。,13.3串行口的工作方式,返回本节,串行通信控制寄存器 SCON 方式2:(SM0=1、SM1=0)和方式3(SM0=1、SM1=1) 、均为9位异步通信接口，发送或接收一帧信息由11位组成：起始位：1，数据位：9，停止位：1 、方式2、3仅波特率不同： 方式2波特率：fosc/32(SMOD=1)或fosc/64(SMOD=0) 方式3波特率：由定时器/计数器T1及SMOD决定. 3、方式2和方式3发送、接收数据的过程与方式1基本相同

9、，所不同的仅在于对第9位数据的处理上。发送时，第9位数据由SCON中的TB8提供；接收时，当第9位数据移入移位寄存器后，将8位数据装入SBUF，第9位数据装入SCON中的RB8。,波特率的设置,返回本节,串行口的4种工作方式对应3种波特率模式: 对于方式0: 波特率是固定的,为fosc/12; 对于方式2: 波特率由振荡频率fosc和SMOD(PCON.7)所决定, 波特率= fosc/64 对于方式1和3,波特率由定时器/计数器T1及SMOD决定, 波特率= 定时器/计数器T1溢出率/32,多机通信,返回本节,主从式多机通信： 主机发送信息为两类： 一类地址：串行传送的第九位为1(TB8=1

10、) 一类数据：串行传送的第九位为0(TB8=0),多机通信,返回本节,在实际应用中，需要多个单片机之间协调工作，即多机通信，利用单片机串口即可实现。 串口用于多机通信，必须使用方式2或方式3(9位URAT)。 主从式多机通信：应用最广，也最简单。 主机发出的信息只能传送到所有从机或指定从机; 从机发出的信息只能被主机接收; 从机之间不能直接通信,必须通过主机.,多机通信,返回本节,主机发出的信息有两类: 一类为地址,用来确定和主机通信的从机, 特征是串行传送的第9位数据为1; 另一类为数据, 特征是串行传送的第9位数据为0. 对从机来说,要利用SCON寄存器中的SM2的控制功能: 在接收时,若

11、RI=0,则只要SM2=1,接收总能实现, 若SM2=0,发送的第9位TB8必须0接收才能进行, 因此,对于从机来说, 在接收地址时,应使SM2=1,以便接收主机发来的地址, 从而确定主机是否打算和自己通信; 一经确认后,从机应使SM2=0,以便接收TB8=0的数据.,多机通信,返回本节,主从多机通信的过程: (1)使所有的从机的SM2位置1,以便接收主机发来的地址; (2)主机发出一帧地址信息,其中包括8位需要与之通信的从机地址,第9位为1; (3)所有从机接收到地址帧后,各自将所接收到的地址与本机地址相比较: 对于地址相同的从机,使SM2位清零,以接收主机随后发来的所有信息; 对于地址不符

12、合的从机,仍保持SM2=1的状态,对主机随后发来的数据不予理睬,直至发送新的地址帧; (4)主机给已被寻址的从机发送控制指令和数据(数据帧的第9位为0).,13.4两个单片机串行通信,返回本节,在控制系统中有甲、乙两个单片机 首先将P1口指拨开关数据载入SBUF,然后经由TXD将数据传送给乙单片机， 乙单片机将接收数据存入SUBF,在经由SBUF载入累加器，并输出至P1，点亮相应端口的LED.,13.4两个单片机串行通信,返回本节,13.4两个单片机串行通信,返回本节,键值是否与前次相同？,是否发送完毕,是否发送完毕,是否发送完毕,N,Y,N,Y,13.4两个单片机串行通信,返回本节,1）单片

13、机1的汇编源程序 ORG 00H AJMP START START: MOV SP,#60H MOV SCON,#50H ;SCON(SM0,SM1,SM2,REN,TB8,RB8,TI,RI) MOV TMOD,#20H ;TMOD(GATE,C/T,M1,M0, GATE,C/T,M1,M0,) MOV TH1,#0F9H ;溢出时间(256-250)/fosc，波特率fosc/6/32 SETB TR1 ;T1启动 MOV 30H,#0FFH ;缓存(30H7FH) READ: MOV A,P1 CJNE A,30H,SAVE ;与缓存比较,看拨码开关是否有变化 JMP READ SAV

14、E: MOV 30H,A ;写缓存 MOV SBUF,A ;写入SBUF,发送 WAIT: JBC TI,READ ;发完,继续读,否则等待 AJMP WAIT END,13.4两个单片机串行通信,返回本节,2） 单片机2的汇编源程序 ORG 00H AJMP START START: MOV SP,#60H MOV SCON,#50H ;SCON(SM0,SM1,SM2,REN,TB8,RB8,TI,RI) MOV TMOD,#20H ;TMOD(GATE,C/T,M1,M0, GATE,C/T,M1,M0,) MOV TH1,#0F9H SETB TR1 READ: JB RI,UART

15、;读完,转处理,否则继续读 AJMP READ UART: MOV A,SBUF MOV P1,A CLR RI AJMP READ END,13.4两个单片机串行通信,返回本节,1）单片机1的C语言源程序 #include”reg51.h” #define unit unsigned int #define uchar unsigned char viod main(viod) uchar i=0; TMOD=0X20; TH1=0XFA; TL1=0XFA; /假设晶振频率为11.0592MHz,波特率设置为57600bps SCON=0X40; /设置方式1，只能发送，不能接收 PCON

16、=0X80;TR1=1;P1=0XFF; while(1) while(P1=0XFF); i=P1; SBUF=I; while(TI=0); TI=0; while(P1!=0 xff); ,13.4两个单片机串行通信,返回本节,/*单片机2通信程序*/ #include”reg51.h” #define uint unsigned int #define uchar unsigned char Void main(void) uchar i=0; TMOD=0 x20; TH1=0XFA; TL1=0XFA; SCON=0X50; PCON=0X80; TR1=1; while(1) w

17、hile(RI=0); /查询是否接收完毕串行数据 RI=0; i=SBUF; P2=I; ,13.4两个单片机串行通信,返回本节,13.5单片机串行口扩展应用,返回本节,使用串行口控制8个LED,要求每按一次INT0,LED进行移位显示。,13.5单片机串行口扩展应用,返回本节,使用串行口控制8个LED,要求每按一次INT0,LED进行移位显示。 硬件设计 单片机串行口在方式0下发送数据时，是把串行端口设置成“串入并出”的输出口。将它设置为“串入并处出输入口时，需外接一片8位串行输入和并行输出的同步移位芯片74LS164或CD4094,本例中采用74LS164,13.5单片机串行口扩展应用,

18、返回本节,图4-42 串行口扩展电路图,13.5单片机串行口扩展应用,返回本节,。,13.5单片机串行口扩展应用,返回本节,汇编源程序 ORG 00H AJMP START ORG 0003H AJMP INT START: MOV SCON,#00H;选择方式0:移位寄存器方式,用于并行I/O扩展 SETB IT0 ;跳变触发 SETB EA ;中断总开关 SETB EX0 ;外部中断0允许 MOV SBUF,#0FEH;11111110(亮一位) MOV DPTR,#TABLE LP: CLR TI AJMP LP,13.5单片机串行口扩展应用,返回本节,INT: INC DPTR MOV A,#00H MOVC A,A+DPTR CJNE A,#1BH,LP1 AJMP LP2 LP1: MOV SBUF,A JBC TI,LP1 AJMP LP3 LP2: MOV DPTR,#TABLE LP3: NOP RETI TABLE: DB 0FEH,0FEH,0FDH,0FBH,0F7H DB 0EFH,0DFH,0BFH,7FH,1BH END,13.5单片机串行口扩展应用,返回本节,#includereg51.h #define uint unsigned int #define uchar unsigned char