單片機(jī)串口通信試驗(yàn)報(bào)告

1、信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī):課程名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及接口指導(dǎo)老師（簽名）:實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：串口通信實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2017.5一、實(shí)驗(yàn)?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(guò)實(shí)驗(yàn)，熟悉串口通信程序的格式，串口通信的應(yīng)用等二實(shí)驗(yàn)原理1、串口通信概念：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用與數(shù)據(jù)采集或工業(yè)控制時(shí)，往往作為前端機(jī)安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，遠(yuǎn)離主機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)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(jì)亶機(jī)EMPC單片機(jī)2、串口數(shù)據(jù)通信方式及特點(diǎn) 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(shí)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(diǎn)：速度快，成本高，適合近距離傳輸如計(jì)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(diǎn)：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(yè)共7頁(yè)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(shí)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(shí)在兩個(gè)方向流動(dòng)，即通信雙方的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收是同時(shí)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(diǎn)：硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：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(kāi)始處就用同步字符（常約定12個(gè)字節(jié)）指示一幀的開(kāi)始，由時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步，接收方一旦檢測(cè)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(gè)數(shù)據(jù)，最后發(fā)校驗(yàn)字節(jié)。見(jiàn)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(gè)數(shù)據(jù)校驗(yàn)：由于在串行通信過(guò)程中的并串轉(zhuǎn)換、5、串行通信過(guò)程與UART基本的計(jì)算機(jī)異步串行通信系統(tǒng)中，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間通過(guò)三根信號(hào)線TxD、RxD和GND連接起來(lái)，TxD與GND構(gòu)成發(fā)送線路，RxD與GND構(gòu)成接收線路。

4、一臺(tái)計(jì)算機(jī)的TxD、RxD線分別與另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的RxD、TxD線相連。串并轉(zhuǎn)換、線路檢測(cè)、采樣判決、組幀、第2頁(yè)共7頁(yè)拆幀、發(fā)送和接收等操作需消耗CPU大量時(shí)間，以至CPU無(wú)法處理其它工作，因而開(kāi)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(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)交給UART,其它發(fā)送工作由UART自動(dòng)完成，當(dāng)UART將一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，會(huì)通知CPU已發(fā)送完，可提交下一個(gè)字節(jié)。UART自動(dòng)監(jiān)測(cè)線路狀態(tài)并完成數(shù)據(jù)接收工作，當(dāng)接收到一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后，UART會(huì)通知CPU來(lái)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(gè)UART,用于全雙工方式的串行通信，可以同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。它有兩個(gè)互相獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器，這兩個(gè)緩沖器同名SBUF,共用一個(gè)地址號(hào)（99H）。發(fā)送SBUF:只能寫(xiě)，不能讀；SBUF=a;接收SBUF:只能讀，不能寫(xiě)。a=SBUF;串行接口有四種工作方式，有的工作方式時(shí)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(xiě)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(guò)程說(shuō)明：甲方發(fā)送時(shí)，CPU執(zhí)行指令SBUF=A啟動(dòng)了發(fā)送過(guò)程，數(shù)據(jù)并行送入SBUF,在發(fā)送時(shí)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(shí)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(guò)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(shí)鐘頻率應(yīng)相同，即應(yīng)具有相同的波特率，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。第3頁(yè)共7頁(yè)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(guò)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(gè)，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(gè)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(wú)RI接收中斷有/無(wú)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(shuō)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(shí)，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(shí)才能激發(fā)中斷標(biāo)志（RI=1）,否則接收數(shù)據(jù)無(wú)效，且RI仍為08、串行口波特率計(jì)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(yè)共7頁(yè)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(kāi)了中斷，當(dāng)TI、RI為“1”，會(huì)自動(dòng)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(gè)數(shù)據(jù)查詢TIf發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)查詢方式接收程序：（先查后收）查tfORIf讀入一個(gè)數(shù)據(jù)-查詢RI-讀下一個(gè)數(shù)據(jù)中斷方式發(fā)送程序：發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)-等待中斷，在中斷中再發(fā)送下一個(gè)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(gè)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(yè)共7頁(yè)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1,驗(yàn)證開(kāi)發(fā)板例程中的電腦通過(guò)串口助手發(fā)送數(shù)據(jù)給開(kāi)發(fā)板，單片機(jī)收到后返回電腦的例子2,、修改例程，實(shí)現(xiàn)上課串口例子中，第一個(gè)發(fā)送字符串的程序。四、實(shí)驗(yàn)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;