单片机第9章 AT89S52单片机串行通信.ppt

第九章 AT89S52单片机串行通信w 9.1 串行通信概述w 9.2 RS232C标准总线及通信设计w 9.3 AT89S52 串行通信接口w 9.4 串行通信应用举例9.1 串行通信概述 计算机之间以及计算机与其他外设之间的信息交换称为数据通信。数据通信方式有两种：并行通信 数据的各位同时传送。优点是传送速度快；缺点是数据线位数多，在长距离传送的过程中，不经济并且抗干扰能力下降。串行通信 数据的各位按一定的顺序逐位分时传送。其突出优点是只需一对数据线，大大降低了网络成本，特别适合于远距离通信；缺点是传送速度较低。w 两个通信设备在串行线路上成功地实现通信必须解决三个问题：w 1.如何把要发送的并行数据串行化和把接收的串行数据并行化；w 2.同步发送设备和接收设备的工作节拍，以确保发送的数据在接收端被正确接收；w 3.通信双方在通信前要约定以何种方式、通过什么样的速率发送，数据的帧格式如何等。9.1.1 串行通信的实现w 1串并转换和并串转换 一般通过移位寄存器来完成串行输入并行输出：74LS164 和CD4094，用以接收由单片机串行发出的数据并行输入串行输出：74LS165 和CD4014，用以向单片机发出串行数据w 2设备同步 通信双方必须采用统一的编码方法 确定了一个字符的表达形式以及发送顺序和位串长度等，当然还包括统一的逻辑电平规定。通信双方必须能产生相同的传送速率 才能确保设备同步，这就要求发送设备和接收设备采样相同频率的时钟。发送设备在统一的时钟脉冲下发送数据，接收设备才能正确检测出与时钟脉冲同步的数据信息。w 3通信协议 w 是对数据传送方式的规定，包括数据格式、数据位定义、发送数率等1同步通信w 同步通信的基本特征是发送和接收时钟保持严格同步。开始要有同步字符，无信息时要填上空字符，不允许有间隙 分为面向字符型和面向位（比特）型两种。9.1.2 串行通信的通信方式面向位型：面向位型：面向字符型的数据格式又有单同步、双同步、外同步之分：w 起始位每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑0电平起始位 奇偶位停止位空闲位数据位低位高位位串长度0/1 0/1 0/1 0/11 0 1 1 1数 据 位 数 据 位 紧 跟 着 起 始 位 传 送。由58个 二 进制位组成，低位先传送奇 偶 校 验 位根 据 通 信 双 方 的 通 信 协 议，可 选 择 奇检验、偶校验或无校验位停 止 位表 示 该 字 符 传 送 结 束。停 止 位 为 逻 辑1电 平，可选择1、1.5、2位。空 闲 位 传 送 字 符 之 间 的 逻 辑1电 平，表 示 没 有 进 行传送波特率每秒钟传送二进制位的个数 如9600bit/s2异步通信 无需同步字符、无需保持数据块的连续性但必须按通信双方约定好的格式进行格式化。9.1.3 串行通信的传输方式w 单工通信 是指数据只能单方向传输的工作方式，因此只占用一个信道。广播、遥控、遥测、无线寻呼等w 半双工通信 是指通信双方都能交替地进行双向数据传输，但两个方向的数据传输不能同时进行。例如，同一载波频率的对讲机、收发报机等w 全双工通信 是指通信双方可同时进行数据收发的工作方式。所以必须是双向信道。普通电话、手机、计算机之间的高速数据通信等9.2.1 RS232C接口的引脚描述9.2 RS232C标准总线及通信设计9针连接器和25针连接器间的对应关系引脚描述 9针连接器 25针连接器DCD 接收线路信号检测（输入）1 8RXD 接收数据（输入）2 3TXD 发送数据（输出）3 2DTR 数据终端准备就绪（输出）4 20GND 地 5 7DSR 数据通信设备准备就绪（输入）6 6RTS 请求发送（输出）7 4CTS 允许发送（输入）8 5 RI 振铃检测（输入）9 229.2.2 RS232C接口的具体规定1电气性能规定（1）在TXD 和RXD 线上，RS232C 采用负逻辑。w 逻辑正（即数字“1”）=-3V-15V w 逻辑负（即数字“0”）=+3V+15V（2）在联络控制信号线上（如RTS、CTS、DSR、DTR、RI、DCD 等）w ON（接通状态）=+3V+15V w OFF（断开状态）=-3V-15V2传输距离 以最高速率19.2kbit/s 通信时，最大传送距离在20m 之内。降低波特率可以增加传输距离。9.2.3 RS232C接口的典型应用3以发送方说明步骤21两个RS232C 设备通信连线图请求发送线路检测准备就绪准备就绪准许发送发送接收DTE数据终端设备DTE数据终端设备 单片机和 单片机和 PC PC 机采用 机采用 MAX232 MAX232 通信连线图 通信连线图 TTL TTL 电平与 电平与 RS232C RS232C 电平的转换 电平的转换9.3 AT89S52串行通信接口w AT89S52 具有一个全双工串行口，既可以工作在同步模式，又可以工作在异步的UART（通用异步收发器）模式，能方便地构成双机、多机串行通信接口。9.3.1 串行口的控制w 1串行数据缓冲器SBUFw 2串行口控制寄存器SCONw 3电源控制寄存器PCON1串行数据缓冲器SBUF地址：99H 对应两个缓冲器 串行发送缓冲器（MOV SBUF,A）单缓冲，实现最大传输速率 串行接收缓冲器（MOV A,SBUF）双缓冲，避免数据重叠2串行口控制寄存器SCONSCON(98H)SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 图9.3.1 控制寄存器SCON 的位定义能位寻址工作模式选择位9FH 9EH 8DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 位地址多机通信控制位。串行接收允许位。由软件置位和清0发送数据的第9 位。由软件置位和清0，即可作奇偶校验位，又可在多机通信中，作地址帧和数据帧的标志位。接收数据的第9 位。发送中断标志。在一帧数据发送完时被置位。由硬件置位软件清0。接收中断标志。在接收完一帧有效数据后被置位。由硬件置位软件清0。表9.3.1 串行口工作模式 M0 M1 工作模式说明 波特率0 0模式0同步移位寄存器 fosc/120 1模式18位UART 由定时器控制1 0模式29位UART fosc/32或fosc/641 1 模式39位UART 由定时器控制3电源控制寄存器PCONPCON(87H)不能位寻址波特率加倍位。在模式1、2、3 时，波特率和 成正比，当SMOD=1 时，波特率提高一倍。系统复位后，SMOD=09.3.2 串行口的工作模式w 自己看9.3.3 多机通信w 1多机通信原理w 2多机通信应用举例9.3.4 波特率的确定 在串行通信中，收发双方对发送和接收的数据速率有一定的约定，通过软件对单片机串行口编程可设定4种工作模式。其中，模式0和模式2的波特率是固定的；而模式1和模式3的波特率是可变的。1 模式0 的波特率w 模式0每一个机器周期产生一个移位脉冲，发送或接收一位数据。因此，波特率固定为振荡器频率的1/12。w 模式0的波特率=122 模式2 的波特率w 模式2的波特率与PCON 中的SMOD位的值有关：当SMOD=0 时，波特率为振荡器频率的1/64；当SMOD=1 时，波特率为振荡器频率的1/32。3 模式1 和模式3 的波特率w 模式1和模式3的波特率由定时计数器1或定时器计数器2的溢出速率来决定。（1）用T1 产生波特率w 模式1和模式3的波特率=T1 溢出速率/32w 当T1 设置为8位自动重装载的模式2 时，波特率/MHzSMODT1波特率/MHzSMODT1模式 重装值 模式 重装值4800 16 1 0 2 EFH 2400 16 0 0 2 EFH2400 16 1 0 2 DDH 1200 16 0 0 2 DDH1200 16 1 0 2 BBH 600 16 0 0 2 BBH600 16 1 0 2 75H 300 16 0 0 2 75H4800 12 1 0 2 F3H 2400 12 0 0 2 F3H2400 12 1 0 2 E6H 1200 12 0 0 2 E6H1200 12 1 0 2 CCH 600 12 0 0 2 CCH600 12 1 0 2 98H 300 12 0 0 2 98H300 12 1 0 2 30H 110 12 0 0 1 FEEBH56800 11.059 1 0 2 FFH 9600 11.059 0 0 2 FDH19200 11.059 1 0 2 FDH 4800 11.059 0 0 2 FAH9600 11.059 1 0 2 FAH 2400 11.059 0 0 2 F2H4800 11.059 1 0 2 F4H 1200 11.059 0 0 2 E8H2400 11.059 1 0 2 E8H 600 11.059 0 0 2 D0H1200 11.059 1 0 2 D0H 300 11.059 0 0 2 A0H600 11.059 1 0 2 A0H 1200 6 0 0 2 F3H表表9.3.1 9.3.1 由由T1T1产生的常用波特率值产生的常用波特率值表9.3.2 用T2 产生的常用波特率波特率/MHz RCAP2H RCAP2L 波特率/MHz RCAP2H RCAP2L38400 16 FFH F3H 56800 11.059 FFH FAH19200 16 FFH E6H 38400 11.059 FFH F7H9600 16 FFH CCH 19200 11.059 FFH EEH4800 16 FFH 98H 9600 11.059 FFH DCH2400 16 FFH 30H 4800 11.059 FFH B8H1200 16 FEH 5FH 2400 11.059 FFH 70H600 16 FCH BFH 1200 11.059 FEH E0H300 16 F9H 7DH 600 11.059 FDH C0H110 16 EEH 3FH 300 11.059 FBH 80H9600 12 FFH D9H 4800 6 FFH D9H4800 12 FFH B2H 2400 6 FFH B2H2400 12 FFH 64H 1200 6 FFH 64H1200 12 FEH C8H 600 6 FEH C8H600 12 FDH 8FH 300 6 FDH 8FH300 12 FBH 1EH 110 6 F9H 57H9.4 串行通信应用举例9.4.1 串行口模式0 的应用串行口在模式0 下有两种用途：1.把串行口设置成并入串出的输出口 需外接一片8 位串入并出的同步移位寄存器74LS164 或CD4094。2.把串行口设置成串入并出的输入口 需外接一片8 位并入串出的同步移位寄存器74LS165 或CD4014。9.4.1 串行口模式0 的应用AT89S52RXDTXDP1.0CD4094STBCLKDATA根据线路连接，编写发光二极管自左至右以一定速度轮流显示的程序。CD4094:串入并出STB=0,允许串行数据从DATA 输入，但8 位并行数据输出关闭；STB=1,DATA 输入关闭，但允许8 位并行数据输出。设串行口采用中断方式发送。AT89S52RXDTXDP1.0CD4094STBCLKDATA主程序：ORG 2000H MOV SCON,#00H；串行口初始化方式0 MOV IE,#90H；开串行口中断 CLR P1.0；禁止CD4094 并行输出 MOV A,#80H；起始显示码送A MOV SBUF,A；串行输出LOOP:SJMP LOOP；等待串行口输出完中断服务程序：ORG 0023H AJMP SBV ORG 0100HSBV:SETB P1.0；点亮发光二极管 ACALL DELAY；点亮一段时间 CLR TI；清发送中断方式 RR A；准备点亮下一位 CLR P1.0；灭显示 MOV SBUF,A；串行输出 RETIDELAY:；延时程序 RET END9.4.1 串行口模式0 的应用根据线路连接，编写AT89S52 串行输入开关量并把它存入20H 单元的程序。要求KC 合上时开始进行模拟。CD4014:并入串出P/S=0,允许串行数据从输出，但8 位并行数据输入关闭；P/S=1,允许8 位并行数据输入，但串行输出关闭。程序采用P1.0 查询KC,再通过控制P1.1 完成开关量输入。AT89S52RXDTXDP1.1CD4014P/SCLKQ8P1.0VCC KC ORG 2000HSTART:JB P1.0,$；等待KC 闭合 SETB P1.1；并行输入开关量 CLR P1.1；开始串行输出 MOV SCON,#10H；模式0 启动接收 JNB RI,$；等待接收结束 CLR RI MOV A,SBUF；串行输入 MOV 20H,A LCALL OTHPRO；转其他程序 SJMP START ENDAT89S52RXDTXDP1.1CD4014P/SCLKQ8P1.0VCC KCw 例9.1：AT89S52 的串行接口外接74LSl64 移位寄存器，每接一片74LS164 可扩展一个8位并行输出口，用以连接一个LED 作静态显示器或作键盘中8根列线使用。图9.4.1为串行口扩展两位LED 显示器的实用电路。9.4.1 串行口模式0 的应用w 第一片74LS164 的最高位接入第二片74LS164 的最低位，移位过程用单片机的P1.2 引脚控制。下面为从内部RAM 的61H 和62H 单元中取出要显示的数据，查表获得7段显示码，由串行口送给显示器的程序清单。