(精品)第8章 80C51单片机串行通信

,课程：单片机技术 教材：单片机基础,教学基本要求,：,（,1,）、了解串行通信的基础知识；,（,2,）、熟悉单片机串行口的结构及工作原理；,（,3,）、掌握单片机串行通信控制寄存器的功能；,（,4,）、掌握单片机串行通信的工作方式；,教学重点,：,（,1,）、串行控制寄存器,SCON,的功能；,（,2,）、串行工作方式,0,、,1,；,教学难点,：,（,1,）、串行工作方式,1,的程序设计；,第,8,章,80C51,单片机串行通信,8.1,串行通信基础知识,8.1.1,异步通信和同步通信,在计算机系统中，,CPU,和外部通信有以下两种方式：,（,a,）,并行通信：各数据位同时传送，速度快、效率高；,（,b,）,串行通信：数据传送按位顺序进行，成本低、速度慢；,串行通信又分为异步和同步方式，单片机中使用异步通信方式。,（,1,）异步串行通信的字符格式,异步串行通信以字符为单位，即一次传送一个字符。,异步串行通信,的字符格式如下：,（,a,）,信息两种状态分别以,mark,和,space,标志，“,mark”,译为“标号”对应逻辑“,1”,状态，在发送器空闲时，数据线应保持在,mark,状态；,“,space”,译为“空格”，对应逻辑“,0”,状态。,（,b,）,起始位：发送器是通过发送起始位而开始一个字符的传送，起始位使数据线处于“,SPACE”,状态。,（,c,）,数据位：起始位之后就传送数据。,在数据位中、低位在前（左）、高位在后（右）。数据位可以是,5,、,6,、,7,或,8,位。,（,d,）,奇偶校验位：用于对字符传送作正确性检查，,3,种可能：奇、偶或无校验。,（,e,）,停止位：处于最后，用以标志一个字符传送的结束，它对应于,mark,状态，停止位可能是,1,，,1.5,或,2,位。,（,f,）,位时间：一个数据位的时间宽度。,（,g,）,帧（,frame,）：,从起始位到停止位结束的时间。（,c,）,数据位：起始位之后就传送数据。,（,2,）,异步串行通信的信号形式,（,a,）,近程通信：采用数字信号直接传送形式，即在传送过程中不改变原数据代码的波形频率。,（,b,）,远程通信：采用频率调制法，即以不同频率的载波信号代表数字信号的两种不同电平状态，也称频带传送方式，因此，应采用调制解调器（,modem,）。,（,3,）,串行通信的数据通路形式,（,a,）,单工形式,（,b,）,半双工形式,（,c,）,全双工形式,（,4,）,串行通信的传送速率,波特率：每秒传送数据位的数目（,bps,）,位,/,秒,1,波特,=1bps(,位,/,秒,),（,5,）,串行接口电路,串行接口电路也称之为,通用异步接收发送器（,UART,）。,电路组成：（,1,）接收器；,（,2,）发送器；,（,3,）控制器；,主要功能：（,1,）数据串行化,/,反串行化，并行数据,串行数据；,（,2,）格式信息的插入，滤除；,格式信息：启始位，奇偶位，停止位。,（,3,）错误检验,用于检验数据通信过程是否正确,。,8.2 80C51,串行口,8.2.1 80C51,串行口硬件结构,80C51,串行口硬件结构,如图所示,SBUF,：,串行口寄存器，可寻址专用寄存器，包括发送寄存器和接收寄存器，具有同一地址（,99H,）。,串行发送时：向,SBUF,写入数据；,串行接收时：从,SBUF,读出数据；,移位寄存器：与接收寄存器构成双缓冲结构。,在接收方式下，串行数据通过引脚,RXD,（,P3.0,）,进入，由于接收,SBUF,和移位寄存器构成了双缓冲结构，所以，在数据接收过程中，可以避免出现帧重叠错误。,在发送方式下，串行数据通过引脚,TXD,（,P3.1,）,送出。在发送数据时，,CPU,处于主动状态，不会发生帧重叠错误，因此，发送电路不需要双缓冲结构。,MCS-51,单片机串行口结构如图所示,8.2.2,串行,口控制,机制,与,串行,通信有关的控制,寄存器,共有,3,个：,（,1,）,串行控制寄存器,SCON,（,字节地址：,98H,；,位地址：,9FH,98H,）,SCON,的格式如下：,位地址,9FH,9EH,9DH,9CH,9BH,9AH,99H,98H,位符号,SM0,SM1,SM2,REN,TB8,RB8,TI,RI,各位功能说明如下：,（,a,）,SM0,，,SM1,：,串行口工作方式选,择位,SM0 SM1,工作方式,0 0,0,0 1,1,1 0,2,1 1,3,（,b,）,SM2,：,多机通信控制,位,多机通信控制位，用于方式,2,和方式,3,中。在方式,2,和方式,3,处于接收方式时，若,SM2=1,且接收到的第,9,位数据,RB8,为,0,时，不激活,RI,；若,SM2=1,，且,RB8=1,时，则置,RI=1,。,在方式,2,、,3,处于接收或发送方式时，若,SM2=0,，,不论接收到的第,9,位,RB8,为,0,还是为,1,，,TI,、,RI,都以正常方式被激活。在方式,1,处于接收时，若,SM2=1,，,则只有收到有效的停止位后，,RI,置,1,。在方式,0,中，,SM2,应为,0,。,（,c,）,REN,：,允许接收位,它由软件置位或清零。,REN=1,时，允许接收；,REN=0,时，禁止接收。,（,d,）,TB8,：,发送数据位,8,在方式,2,和方式,3,中，,TB8,的内容是要发送的第,9,位数据，其值由用户通过软件置位或复位。,在双机通信时，,TB8,可做奇偶校验位使用；,在多机通信时，常以,TB8,位的,状态表示主机发送的是地址帧还是数据帧（,TB8=0,，,数据帧；,TB8=1,，,地址帧）。,（,e,）,RB8,：,接收数据位,8,在方式,2,和方式,3,中，,RB8,的内容是接收到的第,9,位数据，代表着接收数据的某种特征（与,TB8,功能类似）。,（,f,）,TI,发送中断标志位,在方式,0,中，发送完,8,位数据后，由硬件置位；在其它方式中，在发送停止位之前由硬件置位。因此，,TI=1,，,表示帧发送结束。可用指令,JBC TI,，,rel,来查询是否发送结束。,TI=1,时，也可向,CPU,申请中断，响应中断后，必须由软件清除,TI,（,TI=0,）。,（,g,）,RI,：,接收中断标志位,在方式,0,中，接收完,8,位数据后，由硬件置位；在其它方式中，在接收停止位时由硬件置位。因此，,RI=1,，,表示帧接收结束。同,TI,一样，也可以通过,JBC RI,，,rel,来查询是否接收完一帧数据。,RI=1,时，也可申请中断，响应中断后，必须由软件清除,RI,。,（,2,）,电源控制寄存器,PCON,（,字节地址,87H,）,电源控制寄存器,PCON,是为,CHMOS,型单片机的电源控制而设置的。,SMOD,：,串行口波特率的倍增位。,SMOD=1,：,串行口波特率加倍，系统复位后,SMOD=0,。,位序,B7,B6,B5,B4,B3,B2,B1,B0,位,符号,SMOD,/,/,/,GF1,GF0,PD,ID,（,3,）,中断允许寄存器,IE,（,字节地址,0A8H,，,位地址,0AFH,0A8H,）,ES,：,串行中断允许位；（,a,）,ES=0,：,禁止串行中断,（,b,）,ES=1,：,允许串行中断,位,地址,0AFH,0AEH,0ADH,0ACH,0ABH,0AAH,0A9H,0A8H,位,符号,EA,/,/,ES,ET1,EX1,ET0,EX0,8.3 80C51,串行口工作方式,SM0 SM1,工作方式,功能,波特率,0 0,方式,0,8,位同步移位寄存器,f,osc,/12,0 1,方式,1,10,位,UART,可变,1 0,方式,2,11,位,UART,f,osc,/64或f,osc,/32,1 1,方式,3,11,位,UART,可变,MCS-51,单片机的串行口有,4,种工作方式，基本情况如下：,从表中可以看出，方式,0,和方式,2,的波特率是固定的，而方式,1,和方式,3,的波特率是可变的，其值由定时器,T1,的溢出率控制。,8.3.1,串行,工作方式,0,在方式,0,下,串行口作为同步移位寄存器使用,，波特率固定为,f,osc,/12,，,RXD,（,P3.0,）：,数据移位的出入口；,TXD,（,P3.1,）：,提供移位时钟脉冲。,移位数据发送,接收以,8,位为一帧,，,不设起始位和停止位,，,低位在前,，,高位在后。,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,（,1,）,数据发送与接收,使用方式,0,实现数据的移位输入输出时，,实际上把串行口变成为并行口使用,。,串行口,作为并行口输入输出使用时，必须要有“并入串出”（,CD4014,、,74LS165,）,和“串入并出”（,CD4094,、,74LS164,）,移位寄存器的配合。,（,a,）,串行口,作并行口实现数据输出,（,b,）,串行口,作并行口实现数据输入,（,2,）应用举例,例：使用,CD4094,的并行输出端接,8,支发光二极管,利用它的串入并出功能，把发光二极管从左向右依此点亮，并反复循环之。,假设发光二极管为共阴极型,，电路如图所示。,解：,当串行口把,8,位状态码串行移位,输出,后，,TI,置,1,，如把,TI,作状态查询标志，,则可使用,查询法,进行程序设计,。,ORG 1000H,MOV SCON,，,#00H,；,串行口方式,0,工作,CLR ES,；,MOV A,，,#80H,；,发光二极管从左亮起,DELR,：,CLR P1.0,；,关闭（关）并行输出,MOV SBUF,，,A,；,串行输出,JNB TI,，,$,；,状态查询,SETB P1.0,；,开启并行输出,ACALL DELAY,；,状态维持,（,DELAY,延时子程序）,CLR TI,；,清发送中断标志,RR A,；,发光右移,AJMP DELR,；,继续,END,思考题：如采用中断方法，应如何修改程序？,