單片機(jī)串口通信試驗報告

1、信息工程學(xué)院實驗報告成績:課程名稱：單片機(jī)原理及接口指導(dǎo)老師（簽名）:實驗項目名稱：串口通信實驗實驗時間：2017.5一、實驗?zāi)康模?.了解什么是串口，串口的作用等。2、了解串口通信的相關(guān)概念3、利用keil軟件，熟悉并掌握中串口通信的使用4、通過實驗，熟悉串口通信程序的格式，串口通信的應(yīng)用等二實驗原理1、串口通信概念：單片機(jī)應(yīng)用與數(shù)據(jù)采集或工業(yè)控制時，往往作為前端機(jī)安裝在工業(yè)現(xiàn)場，遠(yuǎn)離主機(jī)，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采用串行通信方式發(fā)往主機(jī)進(jìn)行處理，以降低通信成本，提高通信可靠性。如下圖所示。系統(tǒng)計亶機(jī)EMPC單片機(jī)2、串口數(shù)據(jù)通信方式及特點 數(shù)據(jù)通信方式有兩種：并行通信與串行通信 并行通信：所傳送數(shù)據(jù)的各位

2、同時發(fā)送或接收，數(shù)據(jù)有多少位就需要多少根數(shù)據(jù)線。特點：速度快，成本高，適合近距離傳輸如計算機(jī)并口，打印機(jī)，8255, 串行通信：所傳送數(shù)據(jù)的各位按順序一位一位地發(fā)送或接收。只需一根數(shù)據(jù)，一根地線，共2根特點：成本低，硬件方便，適合遠(yuǎn)距離通信，傳輸速度低。串行通信與并行通信示意圖如下：第1頁共7頁并ea意示熊3、串行通信基本格式單工通信：數(shù)據(jù)只能單向傳送。半雙工通信：通信是雙向的，但每一時刻，數(shù)據(jù)流通的方向是單向的。全雙工通信：允許數(shù)據(jù)同時在兩個方向流動，即通信雙方的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收是同時進(jìn)行的。4、異步串行通信/同步串行通信異步串行通信：異步串行通信采用如下的幀結(jié)構(gòu)：起始位+8位數(shù)據(jù)位+停止位或

3、起始位+9位數(shù)據(jù)位+停止位其中：起始位為低電平，停止位為高電平。優(yōu)點：硬件結(jié)構(gòu)簡單缺點：傳輸速度慢同步串行通信：在同步通信中，發(fā)送方在數(shù)據(jù)或字符開始處就用同步字符（常約定12個字節(jié)）指示一幀的開始，由時鐘來實現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步，接收方一旦檢測到與規(guī)定的同步字符符合，下面就連續(xù)按順序傳送若干個數(shù)據(jù)，最后發(fā)校驗字節(jié)。見下圖：數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2*數(shù)據(jù)n:SYN字符1：SYN字符/連續(xù)傳送R個數(shù)據(jù)校驗：由于在串行通信過程中的并串轉(zhuǎn)換、5、串行通信過程與UART基本的計算機(jī)異步串行通信系統(tǒng)中，兩臺計算機(jī)之間通過三根信號線TxD、RxD和GND連接起來，TxD與GND構(gòu)成發(fā)送線路，RxD與GND構(gòu)成接收線路。

4、一臺計算機(jī)的TxD、RxD線分別與另一臺計算機(jī)的RxD、TxD線相連。串并轉(zhuǎn)換、線路檢測、采樣判決、組幀、第2頁共7頁拆幀、發(fā)送和接收等操作需消耗CPU大量時間，以至CPU無法處理其它工作，因而開發(fā)出專用于處理異步串行通信發(fā)送和接收工作的芯片UART（通用異步串行通信接收發(fā)送器）。UART傳輸結(jié)構(gòu)CPU只需將要發(fā)送的一個字節(jié)數(shù)據(jù)交給UART,其它發(fā)送工作由UART自動完成，當(dāng)UART將一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，會通知CPU已發(fā)送完，可提交下一個字節(jié)。UART自動監(jiān)測線路狀態(tài)并完成數(shù)據(jù)接收工作，當(dāng)接收到一個字節(jié)數(shù)據(jù)后，UART會通知CPU來讀取。采用UART后,CPU的負(fù)擔(dān)大大減輕了。6、MCS51的串

5、行通信接口MCS51單片機(jī)內(nèi)部集成有一個UART,用于全雙工方式的串行通信，可以同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。它有兩個互相獨立的接收、發(fā)送緩沖器，這兩個緩沖器同名SBUF,共用一個地址號（99H）。發(fā)送SBUF:只能寫，不能讀；SBUF=a;接收SBUF:只能讀，不能寫。a=SBUF;串行接口有四種工作方式，有的工作方式時其波特率是可變的。用戶可以用軟件編程的方法在串行控制寄存器SCONTXD(P3.1)中寫入相應(yīng)的控制字就可改變串行口的工作方式。串行口結(jié)構(gòu)圖如下：發(fā)送SBUF(99H)fQSC2分期器接收控制器發(fā)送控制器輸入移位寄存器接收SBUF(99H)寄存器申行控制圖8.7串行I1結(jié)構(gòu)框圖串行通信

6、的傳送過程說明：甲方發(fā)送時，CPU執(zhí)行指令SBUF=A啟動了發(fā)送過程，數(shù)據(jù)并行送入SBUF,在發(fā)送時鐘shift的控制下由低位到高位一位一位發(fā)送，乙方在接收時鐘shift的控制下由低位到高位順序進(jìn)入移位寄存器SBUF,甲方一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，置位發(fā)送中斷標(biāo)志TI,該位可作為查詢標(biāo)志（或引起中斷），CPU可再發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。乙方一幀數(shù)據(jù)到齊即接收緩沖器滿，置位接收中斷標(biāo)志RI,該位可作為查詢標(biāo)志（或引起接收中斷）,通過A=SBUFCPU將這幀數(shù)據(jù)并行讀入。由上述可知：1 .甲、乙方的移位時鐘頻率應(yīng)相同，即應(yīng)具有相同的波特率，否則會造成數(shù)據(jù)丟失。第3頁共7頁2 .發(fā)送方是先發(fā)數(shù)據(jù)再查標(biāo)志，接收方是先

7、查標(biāo)志再收數(shù)據(jù)。通信過程圖如下：甲方（發(fā)送）乙方（接收）CPUMOX5BUF,TTshift并行數(shù)MOVA.SBtFRISBUF串行數(shù)據(jù)shiftSCON和能改變波特率的特殊功能寄存器PCONo其作用如下:7、串行接口的控制寄存器：串行接口的控制寄存器有兩個，串行控制寄存器（1）SCON,字節(jié)地址98H,（可位尋址）SCON用于確定串行通道的操作方式和控制串行通道的某些功能。也可用于發(fā)送和接收第九個數(shù)據(jù)位（TB8、RB8）,并有接收和發(fā)送中斷標(biāo)志（RI及TI）位。SCON各位的意義如下：SM0|SM1方式選擇SM2多機(jī)控制REN串行接收允許/禁止TB8欲發(fā)的第九位RB8收到的第九位TI發(fā)送中斷

8、有/無RI接收中斷有/無此處，SM0、SM1指定了串行通信的工作方式，若設(shè)振蕩器頻率為fosc,則規(guī)定如下圖:SMOSM1方式000011102113說明移位寄存器8位UART9位UART9位UART波特率fosc/12可變fosc/64或fosc/32可變SM2:在方式2、3時，多機(jī)通信的控制位。方式0:SM2=0;方式1:若SM2=0,只要接收到8位數(shù)據(jù)，就激發(fā)中斷標(biāo)志（RI=1）;若SM2=1,則只有在接收到有效停止位時才能激發(fā)中斷標(biāo)志（RI=1）,否則接收數(shù)據(jù)無效，且RI仍為08、串行口波特率計算方式:串行口的波特率2SMODfoscX3212x256-(TH1)9、串行口的波特率有兩

9、種方式：固定波特率和可變波特率第4頁共7頁10、串行通信編程方式：查詢方式和中斷方式。查詢方式：查TI或Ri是否為“1”。中斷方式：如果預(yù)先開了中斷，當(dāng)TI、RI為“1”，會自動產(chǎn)生中斷。注意：兩種方式中當(dāng)發(fā)送或接受數(shù)據(jù)后都要注意清Ti或RIo查詢方式發(fā)送程序：（先發(fā)后查）發(fā)送一個數(shù)據(jù)查詢TIf發(fā)送下一個數(shù)據(jù)查詢方式接收程序：（先查后收）查tfORIf讀入一個數(shù)據(jù)-查詢RI-讀下一個數(shù)據(jù)中斷方式發(fā)送程序：發(fā)送一個數(shù)據(jù)-等待中斷，在中斷中再發(fā)送下一個數(shù)據(jù)。中斷方式接收程序：等待中斷，在中斷中再接收一個數(shù)據(jù)。查詢方式發(fā)送流程圖以及接收流程圖:苴用I刀衣及總流程囹中斷方式發(fā)送流程圖以及接收流程圖如下:第5頁共7頁中斷方式發(fā)送流程圖主程序中斷服務(wù)程序中斷方式接收流程圖主程序中斷服務(wù)程序三、實驗內(nèi)容與步驟實驗內(nèi)容：1,驗證開發(fā)板例程中的電腦通過串口助手發(fā)送數(shù)據(jù)給開發(fā)板，單片機(jī)收到后返回電腦的例子2,、修改例程，實現(xiàn)上課串口例子中，第一個發(fā)送字符串的程序。四、實驗結(jié)果及分析：程序如下：#include<reg51.h>#include<string.h>chars="陳瑋老師最帥chara=0,b=0;voidmain()TMOD=0x20;SCON=0x50;PCON=0x80;