單片機原理及應用(第八章串行通信)解析

1第八章MCS—51串行通信8-1串行通信根底8-1-1串行通信通信種類：串行通信：數(shù)據(jù)各位一位一位傳輸。傳輸距離較遠；并行通信：數(shù)據(jù)字符全部位同時傳輸。速度快、效率高，距離短。2串行通信有同步和異步兩種方式同步方式：有嚴格的同步時鐘掌握。較少使用。異步方式：不需要嚴格的同步信號，也不需要數(shù)據(jù)流的連續(xù)性。在串行通信中常用。數(shù)據(jù)幀〔一幀數(shù)據(jù)〕：包含起始位〔“0”電平〕、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位、停頓位〔“1”電平〕等組成。3異步通信中接收和發(fā)送雙方必需〔至少〕有兩項設定：〔1〕幀格式確定〔幀字符長度〕如ASCII幀〔字符〕為10位。數(shù)據(jù)位7位，起始位、校驗位、停頓位各一位?！?〕波特率的設定波特率：每秒傳輸?shù)奈弧Ｈ?20字符〔幀〕/秒，每幀數(shù)據(jù)10位，則傳輸速率為1200波特率。4傳輸方向：單工方式半雙工方式全雙工方式全部串行接口電路都是以并行數(shù)據(jù)形式和CPU接口；以串行數(shù)據(jù)形式和外部通信接口。5通用異步接收發(fā)送器UART61〕數(shù)據(jù)的串化、反串化數(shù)據(jù)串化：將并行數(shù)據(jù)變?yōu)榇袛?shù)據(jù)；〔發(fā)送器〕數(shù)據(jù)反串化：將串行數(shù)據(jù)變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)；〔接收器〕UART主要功能2〕格式信息的插入和濾除格式信息：異步通信格式中，啟始位、奇偶校驗位、停頓位等。串化過程：將格式信息插入，和數(shù)據(jù)位一起構成完整數(shù)據(jù)幀。反串化過程：濾除格式信息，保存數(shù)據(jù)位。3〕錯誤檢驗檢驗數(shù)據(jù)通信過程是否正確。78-2MCS-51單片機串行通信MCS-51單片機將一個全雙工串行通信接口電路集成在單片機內。直觀的感覺向SBUF中寫入一個字節(jié)是同時寫入〔并行〕，向外發(fā)送則是一位一位地進展〔串行〕。同樣由外界向SBUF接收是一位一位進展〔串行〕，而CPU是以字節(jié)形式〔并行〕從SBUF中讀入。88-2-1串行口存放器構造9串行接收的雙緩沖構造移位存放器數(shù)據(jù)緩沖器SBUF一幀數(shù)據(jù)接收完，由移位存放器裝入SBUF，馬上接收下一幀。要求主機應馬上〔在該幀接收完畢之前〕將SBUF中數(shù)據(jù)取走。否則前一幀數(shù)據(jù)將喪失。發(fā)送由CPU操縱，不會發(fā)生幀重疊錯誤。將數(shù)據(jù)寫入SBUF，通過移位脈沖一位一位地發(fā)送出去。108-2-2串行通信掌握存放器與串行通信有關的存放器共有三個。1〕串行掌握存放器SCON字節(jié)地址：98H11各位功能說明：1〕SM0、SM1—串行口工作方式選擇位122〕REN—允許接收位掌握串行數(shù)據(jù)的接收。REN=0：制止接收；REN=1：允許接收通過軟件置位、復位3〕TB8在方式2、方式3下，要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)〔格式信息〕，在多機通信中，通過TB8狀態(tài)，來表示主機發(fā)送的是地址幀〔1〕還是數(shù)據(jù)幀〔0〕。通過軟件置位、復位。134〕RB8接收數(shù)據(jù)的第9位。在方式2、方式3時，存放接收到的第9位數(shù)據(jù)，代表接收數(shù)據(jù)的某些特征。145〕SM2—多機通信掌握位當串行口在方式2或方式3下進展數(shù)據(jù)接收時，假設SM2=1〔允很多機通信〕，REN=1，則從機處于只有接收到RB8=1〔地址幀〕時，激發(fā)中斷懇求標志位RI，否則將接收到的前8位數(shù)據(jù)丟棄。被確認的從機，復位SM2=0，接收RB8=0的數(shù)據(jù)幀。RB8=1：地址幀RB8=0：數(shù)據(jù)幀SM2=1：多機通信方式SM2=0：直通方式157〕RI—接收中斷標志方式0時，接收完第8位數(shù)據(jù)后，硬件置位；其他方式下，接收到停頓位時，硬件置位。RI=1，表示幀接收完畢。其狀態(tài)可軟件查詢，也可申請中斷。軟件清零。6〕TI—發(fā)送中斷標志方式0時，發(fā)送第8位數(shù)據(jù)后，硬件置位；其他方式下，于發(fā)送停頓位之前硬件置位。TI=1，表示幀發(fā)送完畢。其狀態(tài)可軟件查詢，也可申請中斷。軟件清零。162)電源掌握存放器PCON〔波特率倍增掌握存放器〕字節(jié)地址：87HSMOD=1，串行口波特率加倍；SMOD=0，波特率正常。系統(tǒng)復位時，SMOD=0。PCON不行以進展位尋址。17中斷允許掌握存放器〔IE〕字節(jié)地址A8HES：串行口中斷允許位ES=0：制止串行口中斷；ES=1：允許串行口中斷。188-3MCS-51串行通信工作方式4種工作方式198-3-1串行工作方式0移位存放器方式RXD〔P3.0〕：數(shù)據(jù)移位的入口和出口；TXD〔P3.1〕：移位脈沖輸入端移位數(shù)據(jù)：一幀8位。低位在前，高位在后，沒有起始位、停頓位20數(shù)據(jù)發(fā)送：實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送，須有串進并出移位存放器協(xié)作使用。使用方式0，進展數(shù)據(jù)移位輸入、輸出時，是將串行口作為并行口使用是一種并行口擴展應用21數(shù)據(jù)接收：須有并進串出移位存放器協(xié)作使用數(shù)據(jù)發(fā)送：當8位數(shù)據(jù)全部移出后，TI被自動置位數(shù)據(jù)接收：當REN=1〔允許接收〕，接收到8位數(shù)據(jù)時，RI被自動置位。22方式0時，移位操作的波特率固定，為單片機晶振頻率1/12。晶振fosc=6MHz，波特率為500K/秒，2s移位一次；晶振fosc=12MHz，波特率為1M/秒，1s移位一次；23應用舉例：〔P180〕使用CD4094的并行輸出端接8只發(fā)光二極管，將二極管從左至右依次點亮，并反復循環(huán)。發(fā)光二極管共陰極連接24程序清單：MOVSCON，#00 ；方式0CLSES ；制止串行中斷MOVA，#80H ；發(fā)光管左邊亮起DELR：CLRP1.0 ；關閉并行輸出MOVSBUF，A ；串行輸出JNBTI，$ ；狀態(tài)查詢SETBP1.0 ；啟動并行輸出ACALLDELAY ；狀態(tài)維持CLRTI ；清標志RRA ；發(fā)光管右移AJMPDELR ；連續(xù)258-3-2串行工作方式1數(shù)據(jù)幀10位，起始位1位〔低〕、停頓位1位〔高〕、數(shù)據(jù)位8位。數(shù)據(jù)發(fā)送：寫SBUF開頭，通過串行口自動參加起始位、停頓位〔格式信息〕，形成完整幀格式。在移位脈沖作用下，由TXD端串行輸出。一個字符幀發(fā)送完后，TXD端維持“1”狀態(tài)，TI置1。通知CPU。26數(shù)據(jù)接收：REN=1，串行口采樣RXD端，當采樣到由1到0跳變時，認定接收到起始位。在移位脈沖作用下，把接收到的數(shù)據(jù)位移入接收存放器中，直至將停頓位移入RB8中，置位RI，通知CPU從SBUF取走接收到的字符。278-3-3串行工作方式2、3發(fā)送時第9位數(shù)據(jù)由SCON中TB8位供給，軟件設置。SETBTB8CLRTB8接收時第9位數(shù)據(jù)裝入SCON中RB8位，系統(tǒng)自動裝入。11位UART方式字符幀11位：起始位〔低〕1位、數(shù)據(jù)位8位、可程控第9位數(shù)據(jù)、停頓位〔高〕1位。28波特率設定方式0：波特率固定方式1：波特率可變；方式2：波特率為方式3：波特率可變29對于可變波特率〔方式1、3〕，其計算公式：Smod為PCON存放器最高位值定時器溢出率：單位時間定時器溢出的次數(shù)；溢出率為溢出周期的倒數(shù)。溢出周期：定時器溢出一次所需要的時間。30當定時器1作為波特率發(fā)生器時，通常選用定時工作方式2〔8位自動加載〕。設X為計數(shù)初值，則：31通常，是知道波特率，求計數(shù)初值X實際使用時，首先確定波特率；再計算定時器1的計數(shù)初值；然后進展定時器的初始化。SMOD值可以通過MOVPCON，#00H或MOVPCON，#80H設定32例題：假設晶振6M，波特率1200，計算定時器1計數(shù)初值。串行口工作方式1，寫出相應的初始化程序。Smod=0，波特率不倍增。T1工作方式2〔8位存放器自動加載〕33初始化程序：MOV TMOD，#20H ；設置T1工作方式2MOV TL1，#F3H ；計數(shù)初值MOV TH1，#F3H ；SETB EA ；中斷允許CLR ES ；制止串行中斷MOV PCON，#00H ；波特率不倍增MOV SCON，#50H ；串行方式1，REN=1SETB TR1 ；啟動定時器1348-4單片機多機通信多機通信：一臺主機和多臺從機之間的通信。主從式多機通信358-4-1MCS-51單片機多機通信機制數(shù)據(jù)的傳遞

主機發(fā)送信息，可以傳送到各個從機或指定從機，各從機發(fā)送的信息只能被主機接收。多機通信：主機發(fā)送：地址幀，數(shù)據(jù)幀通過第9位數(shù)據(jù)確定。TB8=1，地址幀TB8=0，數(shù)據(jù)幀36從機接收串行口工作在方式2，方式3下；多機通信標志SM2〔SCON.5〕=1檢查接收到的第9位RB8〔SCON2〕，當：RB8=1：地址幀，將數(shù)據(jù)裝入SBUF，置位RI，發(fā)出接收中斷懇求；RB8=0：數(shù)據(jù)幀，在SM2=1，RB8=0時，接收數(shù)據(jù)丟棄SM2=0：直通方式，不管RB8是0還是1，都將接收到的數(shù)據(jù)送SBUF，并發(fā)出中斷懇求。37對于全部從機，由于SM2=1，RB8=1，各自發(fā)出中斷懇求。推斷主機發(fā)送地址是否與本機相符，假設相符，則將從機SM2清0〔變成直通方式〕，預備接收其后傳送來的數(shù)據(jù)。地址相符，SM2清0多機通信：關鍵是地址幀的識別38多機通信過程1〕全部從機串行口工作方式初始化為2或3，置位SM2，允許中斷；2〕主機置位TB8，發(fā)送要尋址的從機地址；3〕全部從機均接收主機發(fā)送的地址，進入中斷進展地址比較；4〕確認尋址從機，自身SM2清0，向主機返回地址供主機核對；5〕核對無誤，主機向被尋址從機發(fā)送命令，通知從機進展一對一數(shù)據(jù)通信398-4-2RS232串行通信總線標準美國電子工業(yè)協(xié)會公布的串行通信總線標準〔EIA〕RS232〔電壓型總線標準〕電平規(guī)律：負規(guī)律帶負載時：規(guī)律1：-5V~-12V；規(guī)律0：+5V~+12V不帶負載：輸出電平，-25V~+25V輸入電壓，-25V~+25V40RS232串行信息格式MCS-51串行通信承受TTL正規(guī)律規(guī)律1：2.4V規(guī)律0：0.4V41MCS-51的串行口和RS-232接口時必需進展電平轉換電平轉換常用芯片：傳輸驅動器：MC1488傳輸接收器：MC1489MC1488：供電電壓：

12V，輸入TTL電平，輸出RS-232電平MC1489：供電電壓：+5V，輸入RS-232電平，輸出TTL電平42RS232接口常用信號：43RS232總線連接短距離通信：15米以內44RS-232總線連接長距離通信45MCS-51與RS-232串行通信硬件接口最簡潔RS-232連接46硬件接口47課程設計某MCS-51單片機〔8031〕應用系統(tǒng)，實現(xiàn)如下功能：16路開關量輸入；8路模擬量輸入；8路開關量輸出；1路D/A輸出。系統(tǒng)擴展8k*8位EPROM〔2764〕，8k*8位RAM〔6264〕，擴展一個4*8非編碼鍵盤，用6位LED顯示器進展顯示，通過RS-232串行通信總線和PC機相連。畫出硬件原理圖，給出ROM和RAM的地址范圍以及各接口芯片的口地址。寫出相應的初始化程序。48單片機系統(tǒng)牢靠性技術1、接地技術外殼接地：儀器外殼接地，和大地實實在在連接。接地電阻要盡可能小，也就是說：接地要完全、充分。工作接地：通常是零電位參考點。接地類型49接地系統(tǒng)在一個較大的單片機應用系統(tǒng)中，依據(jù)信號電壓、電流的大小，以及電源的類別來設計接地系統(tǒng)。通常有三種狀況：弱信號地〔工作地〕：系統(tǒng)中小信號局部，以及相應的直流電源；功率地：系統(tǒng)中繼電器、電磁閥以及它們的驅動電路以及相應的驅動電源構成功率地；〔功率大、易對弱信號產(chǎn)生干擾〕機殼地〔安全地〕。50相互獨立的接地系統(tǒng)傘狀接地系統(tǒng)51不正確的接地系統(tǒng)522、屏蔽技術高頻電源、溝通電源、強電設備產(chǎn)生的電火花都能產(chǎn)生電磁波，從而形成電磁干擾的噪聲源。近距離，通過分布電容和電感耦合到弱信號回路中形成電磁干擾；遠距離，以輻射形式構成干擾。如何隔離這些電磁波53以金屬板、金屬網(wǎng)或金屬盒構成的屏蔽體能有效地應付電磁波的干擾。屏蔽體以反射和吸取方式來減弱電磁波。但不能完全消退。屏蔽體依據(jù)：“一點接地”的原則接地。543、隔離技術物理隔離應用系統(tǒng)中，對小信號電路的隔離。信號連線盡量遠離高電平大功率導線。特