《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課件第7章 單片機(jī)串行口及應(yīng)用

第7章單片機(jī)串行口及應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）熟悉單片機(jī)串口的工作方式。（2）掌握單片機(jī)串口波特率的設(shè)置方法（3）掌握單片機(jī)串口引腳信號(hào)功能及連線。（4）掌握單片機(jī)雙機(jī)通信。學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)（1）單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)。（2）奇偶校驗(yàn)在單片機(jī)中的實(shí)現(xiàn)方法。（3）串口通信中正確接收和發(fā)送的程序?qū)懛?。?）多機(jī)通信及協(xié)議的設(shè)計(jì)方法。7.1串行通信的基本概念7.1.1異步通信和同步通信1．異步通信2．同步通信在同步通信中，發(fā)送端首先發(fā)送同步字符，緊接著連續(xù)傳送數(shù)據(jù)（即數(shù)據(jù)塊），字符與字符之間沒有間隙。同步通信時(shí)建立發(fā)送方時(shí)鐘對(duì)接收方時(shí)鐘的直接控制，使數(shù)據(jù)傳送完全同步。同步通信傳送速度較快，但硬件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；異步通信的特點(diǎn)是硬件結(jié)構(gòu)較簡單，但傳送速度較慢。MCS-51單片機(jī)采用異步通信方式。7.1.2串行通信的方式串行通信有單工通信、半雙工通信和全雙工通信3種方式。單工通信：數(shù)據(jù)只能單方向地從一端向另一端傳送。例如，目前的有線電視節(jié)目，只能單方向傳送。半雙工通信：數(shù)據(jù)可以雙向傳送，但任一時(shí)刻只能向一個(gè)方向傳送。也就是說，半雙工通信可以分時(shí)雙向傳送數(shù)據(jù)。例如，目前的某些對(duì)講機(jī)，任一時(shí)刻只能一方講，另一方聽。全雙工通信：數(shù)據(jù)可同時(shí)向兩個(gè)方向傳送。全雙工通信效率最高，適用于計(jì)算機(jī)之間的通信。7.1.3傳輸速率與傳輸距離數(shù)據(jù)的傳輸速率可以用比特率或波特率描述。比特率是每秒鐘傳送的信息量，單位是：位／秒（bps）。波特率是每秒傳送的碼元數(shù)，單位是：波特（Baud）。對(duì)于二進(jìn)制基帶傳輸，波特率和比特率在數(shù)量上相等，通常，用波特率描述計(jì)算機(jī)串行通信應(yīng)用中的傳輸速率。標(biāo)準(zhǔn)波特率數(shù)值為：110、300、600、1200、1800、2400、4800、9600、14.4k、19.2k、28.8k、33.6k、56k。串行通信的傳輸距離與波特率及傳輸線的電氣特性有關(guān)。在電氣特性不變的情況下，傳輸距離隨傳輸速率的增加而減小。7.1.4串行通信的差錯(cuò)校驗(yàn)1．奇偶校驗(yàn)2．代碼和校驗(yàn)3．循環(huán)冗余校驗(yàn)7.2MCS-51單片機(jī)串行口7.2.1串行口結(jié)構(gòu)7.2.280C51串行口的控制寄存器SM0和SM1：工作方式選擇位76543210SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI字節(jié)地址：98HSM0SM1方式說明波特率000移位寄存器fosc/1201110位UART（8位數(shù)據(jù)）可變10211位UART（9位數(shù)據(jù)）fosc/64或fosc/3211311位UART（9位數(shù)據(jù)）可變5/16/202311SM0、SM1：串行口工作方式控制位，對(duì)應(yīng)4種工作方式SM2：多機(jī)通信控制位，主要用于工作方式2和工作方式3。REN：允許接收控制位。當(dāng)REN=1時(shí)，允許接收；當(dāng)REN=0時(shí)，禁止接收。此位由軟件置1或清零。TB8：在方式2和方式3中，此位為發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位，在多機(jī)通信中作為發(fā)送地址幀或數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志。也可作為奇偶校驗(yàn)位。RB8：接收數(shù)據(jù)的第9位。在方式2和方式3中，接收到的第9位數(shù)據(jù)放在RB8中。也可作為奇偶校驗(yàn)位。TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位。在一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完時(shí)置位。TI=1，申請(qǐng)中斷，說明發(fā)送緩沖器SBUF已空，CPU可以發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。中斷被響應(yīng)后，TI不能自動(dòng)清零，必須由軟件清0。RI：接收中斷標(biāo)志位。在接收到一幀有效數(shù)據(jù)后，由硬件置位。RI=1，申請(qǐng)中斷，表示一幀數(shù)據(jù)接收結(jié)束，并已裝入接收緩沖器SBUF中，CPU響應(yīng)中斷，取走數(shù)據(jù)。RI不能自動(dòng)清零，必須由軟件清零。波特率倍增設(shè)置

電源控制寄存器PCONSMOD：波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3時(shí)，波特率與SMOD有關(guān)，當(dāng)SMOD=1時(shí)，波特率提高一倍。復(fù)位時(shí)，SMOD=0。

76543210PCONSMOD字節(jié)地址：97H5/16/2023147.2.3串行口的工作方式在串行口的4種工作方式中，串行通信一般使用方式1、方式2和方式3，方式0主要用于擴(kuò)展并行輸入輸出口?！纠?-1】8051單片機(jī)時(shí)鐘振蕩頻率為11.0592MHz，選用定時(shí)器T1（方式2）作波特率發(fā)生器，波特率為4800bit/s，求定時(shí)器T1的初值X。解:設(shè)波特率控制位SMOD=0，則：X=256?(11.0592×106×(0+1)/(384×4800)=250=FAH所以（TH1）=（TL1）=FAH系統(tǒng)晶振頻率選用11.0592MHz，是為了使初值為整數(shù)，從而產(chǎn)生精確的波特率。7.3串行口應(yīng)用7.3.1串行口方式0的應(yīng)用【例7-2】用8051串行口外接CD4094擴(kuò)展8位并行輸出口，如圖6-15所示，8位并行口的各位都接一個(gè)發(fā)光二極管，要求使發(fā)光二極管呈流水燈狀態(tài)。匯編語言參考程序：ORG

2000H

START:

MOV

SCON,#00H

;

置串行口工作方式0

MOV

A,#80H

;最高位燈先亮CLR

P1.0

;關(guān)閉并行輸出OUT0:

MOV

SBUF,A

;開始串行輸出OUT1:

JNB

TI,OUT1 ;輸出完否CLR

TI

;輸出完畢，清TI標(biāo)志，以備下次發(fā)送SETB

P1.0

;打開并行口輸出ACALL

DELAY

;延時(shí)RR

A

;循環(huán)右移CLR

P1.0

;關(guān)閉并行輸出JMP

OUT0

;循環(huán)（注：此處省略DELAY延時(shí)子程序）C語言參考程序：#include<reg51.h>sbitP1_0=P1^0;voiddelay(){//延時(shí)程序略}voidmain(){SCON=0x00;//置串行口工作方式0

A=0x80;//最高位燈先亮P1_0=0;//關(guān)閉并行輸出while(1){SBUF=A;//開始串行輸出while(!TI);//輸出完否TI=0;P1_0=1;//打開并行口輸出delay();//延時(shí)一段時(shí)間A=A>>1;//循環(huán)右移if(A==0){A=0x80;}P1_0=0;//關(guān)閉并行輸出}}（注：此處省略DELAY延時(shí)子程序）7.3.2串行口方式1的應(yīng)用——雙機(jī)通信7.3.3串行口方式2和方式3的應(yīng)用——多機(jī)通信本章小結(jié)單片機(jī)之間、單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間交換信息有串行通信和并行通信兩種方式。并行通信的特點(diǎn)是傳送控制簡單、速度快，但隨著通信距離的增加，并行通信的線路成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于串行通信，串行通信已成為集散控制、多機(jī)系統(tǒng)和現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)中常用