《单片机原理》第五章.ppt

2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系第第5章章 MCS-51单片机的串行口及其应用单片机的串行口及其应用5.1 串行数据通信概述串行数据通信概述5.2 单片机系统中的串行接口及特点单片机系统中的串行接口及特点5.3 MCS-51单片机串行口的控制单片机串行口的控制5.4 MCS-51单片机串行口的四种工作方式单片机串行口的四种工作方式5.5 串行口波特率的设定串行口波特率的设定5.6 串行口应用举例串行口应用举例2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系打印机打印机计算机计算机网络网络鼠标鼠标扫描仪扫描仪硬盘硬盘2、串行通信接口的应用、串行通信接口的应用I2C SPIRS232USB5.1.1 常见的串行通信接口常见的串行通信接口5.1 串行数据通信概述串行数据通信概述 1、串行通讯是实现远距离低成本数据传输的有效方法。、串行通讯是实现远距离低成本数据传输的有效方法。从机从机从机从机从机从机从机从机主机主机通用机通用机单片机单片机照片照片照片照片2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系5.1.2 串行通信的分类串行通信的分类1 1、同步传输和异步传输（按照数据传输方式划分）、同步传输和异步传输（按照数据传输方式划分）5.1 串行数据通信概述串行数据通信概述（1）同步方式：）同步方式：以以数据块数据块为单位进行数据传送，包括同步为单位进行数据传送，包括同步字符、数据块和校验字符字符、数据块和校验字符CRC。同步同步字符字符数据数据字符字符1数据数据字符字符2数据数据字符字符3数据数据字符字符nCRC1 CRC2（a）单同步字符帧结构）单同步字符帧结构同步同步字符字符1同步同步字符字符2数据数据字符字符1数据数据字符字符2数据数据字符字符nCRC1 CRC2（b）双同步字符帧结构）双同步字符帧结构【特点】【特点】【特点】【特点】优点是数据传输速率较高，缺点是要求发送时优点是数据传输速率较高，缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格同步。钟和接收时钟保持严格同步。2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系5.1.2 串行通信的分类串行通信的分类1 1、同步传输和异步传输（按照数据传输方式划分）、同步传输和异步传输（按照数据传输方式划分）5.1 串行数据通信概述串行数据通信概述（2）异步方式：以异步方式：以字符字符为单位进行数据传送，每一个字符为单位进行数据传送，每一个字符均按固定的字符格式传送，又被称为均按固定的字符格式传送，又被称为帧帧。【特点】【特点】【特点】【特点】优点是不需要传送同步脉冲，可靠性高，所需设优点是不需要传送同步脉冲，可靠性高，所需设备简单，发送与接收相互独立，互不同步，但双方必须备简单，发送与接收相互独立，互不同步，但双方必须使使用相同的波特率和字符帧格式用相同的波特率和字符帧格式；缺点是字符帧中因包含有；缺点是字符帧中因包含有起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。D70/1D6D5D4D3D2D1D0D70/1D1D000118位数据位数据奇偶奇偶校验校验奇偶奇偶校验校验起起始始位位起起始始位位停停止止位位停停止止位位第第 n 帧字符帧字符第第 n+1 帧帧第第 n-1 帧帧2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系5.1.2 串行通信的分类串行通信的分类1 1、同步传输和异步传输（按照数据传输方式划分）、同步传输和异步传输（按照数据传输方式划分）5.1 串行数据通信概述串行数据通信概述（2）异步方式：以异步方式：以字符字符为单位进行数据传送，每一个字符为单位进行数据传送，每一个字符均按固定的字符格式传送，又被称为均按固定的字符格式传送，又被称为帧帧。D70/1D6D5D4D3D2D1D0D70/1D1D000118位数据位数据奇偶奇偶校验校验奇偶奇偶校验校验起起始始位位起起始始位位停停止止位位停停止止位位第第 n 帧字符帧字符第第 n+1 帧帧第第 n-1 帧帧异步通信协议：异步通信协议：没有数据发送时，数据线保持没有数据发送时，数据线保持“1”状态；状态；发送数据时，先发起始位发送数据时，先发起始位“0”，其后是数据；，其后是数据；数据后再发一位停止位数据后再发一位停止位“1”。2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系单工：单工：广播广播双工：双工：电话电话半双工：半双工：对讲机对讲机5.1.2 串行通信的分类串行通信的分类2、单工、双工、半双工传输（按照数据传输方向划分）、单工、双工、半双工传输（按照数据传输方向划分）5.1 串行数据通信概述串行数据通信概述 2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系5.1.3 串行通信速率串行通信速率波特率波特率5.1 串行数据通信概述串行数据通信概述 波波特特率率是是指指每每秒秒钟钟传传送送信信号号的的数数量量，单单位位为为波波特特（Baud）。而而每每秒秒钟钟传传送送二二进进制制数数的的位位数数定定义义为为比比特特率率，单位是单位是bps（bit per second）或写成）或写成b/s（位（位/秒）。秒）。在在单单片片机机串串行行通通信信中中，传传送送的的信信号号是是二二进进制制信信号号，波波特率与比特率数值上相等。单位采用特率与比特率数值上相等。单位采用bps。【例】【例】【例】【例】若比特率为若比特率为9600bps，则每秒传输，则每秒传输960帧，即帧，即960字字符符/秒，而每位传输时间：秒，而每位传输时间：T=1/96000.104(ms)2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系5.2 单片机系统中的串行接口及特点单片机系统中的串行接口及特点 在嵌入式系统中，与并行接口的总线形式相比：串行在嵌入式系统中，与并行接口的总线形式相比：串行通讯成为简化电路结构的新的接口形式而越来越多的被采通讯成为简化电路结构的新的接口形式而越来越多的被采用。用。MCS-51内部含有一个可编程全双工串行通信口，具内部含有一个可编程全双工串行通信口，具有有UART的全部功能。的全部功能。UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）通用异步接收器通用异步接收器/发送器发送器8串并串并8并串并串发送发送接收接收1时钟时钟时钟时钟2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系MCS51单片机串行（异步）通讯应用示意图单片机串行（异步）通讯应用示意图MCS-51 （甲）（甲）MCS-51 （乙）（乙）TXDRXDRXDTXDRS-232RS-232或或485485RS-232RS-232或或485485TXDRXDRS-232PC机机COM1,COM2单片机甲、乙之间近距离离的直接通讯单片机甲乙两地之间远距离通讯单片机与PCPC机之间的数据通讯返回前一次TXDRXDTXDRXD返回返回5.2 单片机系统中的串行接口及特点单片机系统中的串行接口及特点2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系5.3.1 数据缓冲寄存器数据缓冲寄存器 SBUF（99H）在在MCS-51的串行口电路中，的串行口电路中，SBUF是用来存放是用来存放发送发送和和接接收收数据的两个独立的缓冲寄存器，在数据的两个独立的缓冲寄存器，在SFR的地址都是的地址都是99H。CPU执行写执行写SBUF指令便指令便开始引发串口的发送开始引发串口的发送。MOV SBUF，A 当串口接收缓冲器接收到一帧数据时，可以执行下面指令当串口接收缓冲器接收到一帧数据时，可以执行下面指令进行读取：进行读取：MOV A，SBUF5.3 MCS-51单片机串行口的控制单片机串行口的控制 MCS51 MCS51通过数据缓冲寄存器通过数据缓冲寄存器通过数据缓冲寄存器通过数据缓冲寄存器SBUFSBUF和控制寄存器和控制寄存器和控制寄存器和控制寄存器SCONSCON、PCONPCON实现对串行口的控制实现对串行口的控制实现对串行口的控制实现对串行口的控制2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系SBUF实际上是一个能够实际上是一个能够独立完成独立完成数据接收数据接收和和数据发送数据发送操作的操作的复杂的硬件电路；复杂的硬件电路；CPU只要将数据送到发送只要将数据送到发送SBUF（MOV SBUF,A）后，）后，SBUF便一位一位地发送数据，发送完成后标志便一位一位地发送数据，发送完成后标志TI=1；在在CPU允许接收串行数据的前提下，外部串行数据经允许接收串行数据的前提下，外部串行数据经RXD送送入入SBUF时，电路便自动启动接收，直至完成一帧数据后标志时，电路便自动启动接收，直至完成一帧数据后标志 RI=1。由于发送由于发送SBUF与接收与接收SBUF是两个独立的缓冲器，所以是两个独立的缓冲器，所以51串行口是一个可以同时发送与接收的串行口是一个可以同时发送与接收的“全双工全双工”接口。接口。5.3 MCS-51单片机串行口的控制单片机串行口的控制接收接收SBUF 移位寄存器移位寄存器发送发送SBUF 移位寄存器移位寄存器 内部总线内部总线CPURXDP3.0TXDP3.12/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系SM0 SM1:串行口工作模式选择位。串行口工作模式选择位。SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0 SM1模式模式功功 能能波特率波特率 0 00同步移位寄存器模式同步移位寄存器模式fosc/12 0 1110位异步通信位异步通信UART可变可变 1 0211位异步通信位异步通信UARTfosc/64或或/32 1 1311位异步通信位异步通信UART可变可变 串行口控制寄存器串行口控制寄存器 SCON（SFR地址地址98H）返回返回5.3 MCS-51单片机串行口的控制单片机串行口的控制2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系RI：完成一帧数据接收：完成一帧数据接收标志标志，必须由，必须由软件清零，软件清零，接收完成接收完成RI=1并申请中断（如果中断开放，则引发中断）；并申请中断（如果中断开放，则引发中断）；TI：完成一帧数据发送：完成一帧数据发送标志标志，必须由，必须由软件清零，软件清零，发送完成发送完成TI=1同时申请中断（如果中断开放，则引发中断）；同时申请中断（如果中断开放，则引发中断）；RB8：在：在9位有效数据传送的模式位有效数据传送的模式2、3时，时，接收到的接收到的第第9位数据位数据；TB8：在：在9位有效数据传送的模式位有效数据传送的模式2、3时，时，将要发送的将要发送的第第9位数据位数据；REN：允许接收位，：允许接收位，REN=1时允许接收。时允许接收。由软件置位或清零。由软件置位或清零。SM2：多机通信使能位。多机通信使能位。跳过中断撤消返回返回5.3 MCS-51单片机串行口的控制单片机串行口的控制SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI5.3.2 串行口控制寄存器串行口控制寄存器 SCON（SFR地址地址98H）2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系SM2:多机通信使能位多机通信使能位.（1）模式）模式0、1时：时：SM2不用，应设为不用，应设为0。（2）模式）模式2、3时时:若若SM2=0，无论，无论RB8如何，如何，RI都能被激活（都能被激活（RI=1）。）。但但RI=1不能引发中断！只能用查询的方式接收数据。不能引发中断！只能用查询的方式接收数据。若若SM2=1，收到的第，收到的第9位位(RB8)=0时，则时，则RI不会被激活；不会被激活；若若SM2=1且且RB8=1时，时，RI才能被激活才能被激活=1并可引发中断。并可引发中断。5.3 MCS-51单片机串行口的控制单片机串行口的控制SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI5.3.2 串行口控制寄存器串行口控制寄存器 SCON（SFR地址地址98H）返回返回2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系使用使用RI、TI标志完成数据的发送与接收标志完成数据的发送与接收RI（SCON.0)：接收完成标志：接收完成标志 当当SUBF从从RXD接收完一个完整的数据帧时接收完一个完整的数据帧时RI=1，如果如果中断是开放的，则中断是开放的，则RI=1时会自动引发中断。用户可以通过时会自动引发中断。用户可以通过中断服务程序将中断服务程序将SBUF中的数据取出送累加器中的数据取出送累加器A。MOV A,SBUF 在中服程序中在中服程序中接收数据；接收数据；也可以使用查询的方式对也可以使用查询的方式对RI进行检测：进行检测：JNB RI，$；如果；如果RI1 则等待等待 MOV A,SBUF ；RI=1时，取时，取SBUF中数据送中数据送A由于由于SBUF与与CPU之间各自独立工作，那么：之间各自独立工作，那么：接收数据时接收数据时CPU何时读取何时读取SBUF中的数据？中的数据？发送数据时，发送数据时，CPU何时再向何时再向SBUF发送下一个数据？发送下一个数据？双方只能通过双方只能通过标志标志进行协调进行协调5.3 MCS-51单片机串行口的控制单片机串行口的控制2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系TI（SCON.1):发送完成标志。发送完成标志。当当CPU执行执行 MOV SBUF，A 指令后，便引发一次串行指令后，便引发一次串行通信的过程。通信的过程。SBUF开始通过开始通过TXD向外按位发送数据。当完向外按位发送数据。当完成一帧数据的发送后，成一帧数据的发送后，TI=1。如果系统中断是开放的，则如果系统中断是开放的，则TI=1会自动引发中断。会自动引发中断。用户可以通过中断服务程序向用户可以通过中断服务程序向SBUF输送下一个数据：输送下一个数据：CLR TI ;软件清除标志，准备引发下次中断软件清除标志，准备引发下次中断 MOV SBUF,A ;在在中断程序中发送下一个数据；中断程序中发送下一个数据；也可以使用查询的方式对也可以使用查询的方式对TI进行检测：进行检测：JNB TI，$;如果如果TI1 则等待等待 CLR TI ;软件清除标志，准备下次发送软件清除标志，准备下次发送 MOV SBUF，A ;TI=1时发送下一个数据时发送下一个数据5.3 MCS-51单片机串行口的控制单片机串行口的控制2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系使用查询使用查询RIRI、TITI标志的方式进行发送与接收标志的方式进行发送与接收N N个数据个数据CLR SCON.TI数据送累加器数据送累加器Amov sbuf,aTI=1?N个数据发送完？个数据发送完？YESNOYESNO发送数据的程序框图发送数据的程序框图SETB SCON.RENmov a，sbufRI=1?N个数据接收完？个数据接收完？YESNOYESNOCLR SCON.RI A送数据区送数据区接接收收数数据据程程序序框框图图5.3 MCS-51单片机串行口的控制单片机串行口的控制2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系SMOD:串行口波特率串行口波特率倍率倍率控制位控制位 SMOD=1时，方式时，方式1、2、3的波特率加倍的波特率加倍SMODGF1GF0PDIDL5.3.3 控制寄存器控制寄存器 PCON（SFR地址地址87H）5.3 MCS-51单片机串行口的控制单片机串行口的控制返回返回波特率波特率波特率波特率=2 2SMODSMOD 32 32（T1T1溢出率）溢出率）溢出率）溢出率）方式方式1、3下波特率可变：下波特率可变：模式模式2的波特率固定为：的波特率固定为：波特率波特率波特率波特率=2 2SMODSMOD 64 64 f foscosc2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系5.4 MCS-51串行口的四种工作方式串行口的四种工作方式【特点】【特点】做做同步移位寄存器同步移位寄存器用。其波特率固定为用。其波特率固定为 fosc/12。在这种模式下在这种模式下RXD（P3.0）做数据口；）做数据口；TXD（P3.1）做移位脉冲输出端。在移位过程中，先移数据的低做移位脉冲输出端。在移位过程中，先移数据的低 位位D0（移位脉冲的频率就是模式移位脉冲的频率就是模式0的波特率的波特率）。）。【主要功能主要功能】使用串行口扩展并行口使用串行口扩展并行口MCS-51RXDTXDData 外部移位寄存器外部移位寄存器cp移位脉冲移位脉冲串行数据串行数据并行的数据并行的数据(8位位)5.4.1 模式模式0【注意注意注意注意】方式方式0并不是一种同步通信方式并不是一种同步通信方式寄存器2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系模式模式0 0的时序信号（发送）的时序信号（发送）S1S6S1S6S1S6S1S6S1S6S1S6S1S6S1S6S1S6S1S6S1S6写写SBUFSENDD1D0D2D3D4D5D6D7RXD端数据端数据SHIFTTXD端同步脉冲端同步脉冲TI中断标志中断标志mov sbuf,a 指令从发送到结束的指令从发送到结束的10个机器周期个机器周期5.4 MCS-51串行口的四种工作方式串行口的四种工作方式5.4.1 模式模式02/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系【特点】【特点】10位传输格式位传输格式(1个起始位个起始位+8个数据位个数据位+1个停止位个停止位)；用于真正远距离的异步通讯方式；用于真正远距离的异步通讯方式；波特率可变（定时器波特率可变（定时器T1的溢出率来确定，所以首先要的溢出率来确定，所以首先要对对T1进行初始化以确定串行口的波特率）。进行初始化以确定串行口的波特率）。（1）发送操作：）发送操作：在在TI=0，执行，执行mov sbuf,a 指令后开始，自指令后开始，自动在动在8位字符前后分别添加位字符前后分别添加1个起始位和停止位，并从个起始位和停止位，并从TXD端开始依次发送一帧数据。当发送完后将端开始依次发送一帧数据。当发送完后将TI置位。置位。TI5.4.2 模式模式15.4 MCS-51串行口的四种工作方式串行口的四种工作方式D7D6D5D4D3D2D1D08位数据位数据0起始位起始位1停止位停止位TXD2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系（2）接收操作：）接收操作：在在REN=1且且RI=0的条件下进行。的条件下进行。串行口的接收电路对串行口的接收电路对RXD线进行采样，其采样频率是接收线进行采样，其采样频率是接收时钟的时钟的16倍。当连续倍。当连续8次采集到次采集到RXD线上为低电平时，检测电线上为低电平时，检测电路便认定路便认定RXD线上有了线上有了“起始位起始位”，此后，便开始在每个采样，此后，便开始在每个采样周期中的第周期中的第7、8、9三个脉冲时进行三个脉冲时进行RXD采样，采取采样，采取“三中三中取二取二”的原则来确定接收的数据。的原则来确定接收的数据。D0D1D2D3D4D5D6D7起始位起始位8位数据位数据停止位停止位RIRXD当连续当连续8次采集到低电次采集到低电平时，便确认起始位到来平时，便确认起始位到来在每个第在每个第7,8,9个脉冲对个脉冲对RXD采样采样并采用并采用“以三取二以三取二”来确定采集的数据来确定采集的数据5.4 MCS-51串行口的四种工作方式串行口的四种工作方式5.4.2 模式模式12/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系 当接收到停止位时，必须满足：当接收到停止位时，必须满足：RI=0且且SM2=0，才能把，才能把接收的数据送到接收的数据送到SBUF中（中（停止位送停止位送SCON的的RB8中中，并使，并使RI=1），否则数据丢失。），否则数据丢失。上面的条件意味着：要想得到接收的数据，上面的条件意味着：要想得到接收的数据，在接收前必在接收前必须事先清零须事先清零RI。波特率波特率=2SMOD 32（T1溢出率）溢出率）方式方式1下波特率可变：下波特率可变：5.4 MCS-51串行口的四种工作方式串行口的四种工作方式D7D6D5D4D3D2D1D0起始位起始位8位数据位数据停止位停止位7.8.9RIRXD5.4.2 模式模式12/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系【特点】【特点】模式模式2、3都是都是11位位传输格式传输格式：1个起始位个起始位+9个数据位个数据位+1个停止位。个停止位。模式模式2与模式与模式3的区别仅在波特率上的区别仅在波特率上 模式模式2：固定为：固定为fosc/64或或fosc/32。（具体由。（具体由PCON中的中的SMOD位来确定）。位来确定）。模式模式3：可变，由定时器：可变，由定时器T1的溢出波特率来确定（同方的溢出波特率来确定（同方式式1一样，为一样，为1/32或或1/16倍的倍的T1溢出率）。溢出率）。D0D1D2D3D4D5D6D7D8起始位起始位8+1位数据位数据停止位停止位第第9位位015.4.3 模式模式2、3第第9 位数据由用户安排，可以是奇偶校验位，可以是其他控制位位数据由用户安排，可以是奇偶校验位，可以是其他控制位5.4 MCS-51串行口的四种工作方式串行口的四种工作方式2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系5.4 MCS-51串行口的四种工作方式串行口的四种工作方式模式模式2、3的发送过程类似于模式的发送过程类似于模式1，唯一的区别在于数据，唯一的区别在于数据帧中数据是帧中数据是9位。这样，在发送一帧数据时，位。这样，在发送一帧数据时，CPU除了要除了要把把8位数据送位数据送SBUF外（外（mov sbuf,a），还要），还要事先事先将第将第9位数据送到位数据送到SCON.TB8中中。SETB SCON.TB8 或：或：CLR SCON.TB8 例如：例如：SETB SCON.TB8 或：或：CLR SCON.TB8 MOV SBUF,A MOV SBUF,A SCON（98H）（1）发送）发送5.4.3 模式模式2、3SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系RI=0是保证下一个数据的正常接收的重要条件。每是保证下一个数据的正常接收的重要条件。每次当次当SBUF收到数据时，收到数据时，RI自动置自动置1。当取走数据时。当取走数据时必须通过软件复位必须通过软件复位RI（指令（指令 CLR RI），否则外部），否则外部发来的数据将丢失！发来的数据将丢失！模式模式2、3的接收过程类似于模式的接收过程类似于模式1，不同的是：模，不同的是：模式式1时，时，SCON中的中的RB8是接收到的停止位是接收到的停止位“1”；而模式而模式2、3时，时，RB8是接收到的第是接收到的第9位（位（D8）。5.4 MCS-51串行口的四种工作方式串行口的四种工作方式（2）接收）接收5.4.3 模式模式2、32/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系串行口模式2、3时数据帧格式发送时：发送时：将将SCON中的中的TB8作为第作为第9位数据发送；位数据发送；接收时：接收时：将接收来的第将接收来的第9位送到位送到SCON中的中的RB8中。中。5.4 MCS-51串行口的四种工作方式串行口的四种工作方式5.4.3 模式模式2、3D0D1D2D3D4D5D6D7D8起始位起始位8+1位数据位数据停止位停止位01SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI返回返回2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系 在串行口的异步通讯中，发送方与接收方是两个在串行口的异步通讯中，发送方与接收方是两个互相独立的系统，它们的系统时钟可以各不相同（互相独立的系统，它们的系统时钟可以各不相同（如如图所示图所示）。在这种条件下使通讯正确的条件是：）。在这种条件下使通讯正确的条件是：（1）要有相同的字符帧格式；）要有相同的字符帧格式；（2）要有相同的波特率。）要有相同的波特率。5.5 串行口波特率的设定串行口波特率的设定2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系SM0 SM1模式模式功功 能能波特率波特率 0 00同步移位寄存器模式同步移位寄存器模式fosc/12 0 1110位异步通信位异步通信UART可变，由可变，由T1初值确定初值确定 1 0211位异步通信位异步通信UARTfosc/64或或/32*1 1311位异步通信位异步通信UART可变，由可变，由T1初值确定初值确定*当当SMOD=1时，时，B=fosc/32；当；当SMOD=0时，时，B=fosc/64。3、模式、模式1、3的波特率的波特率 由由T1的溢出率的溢出率来决定的（来决定的（SMOD=1使波特率加倍）。使波特率加倍）。MCS-51单片机的串行口单片机的串行口4种模式其波特率各不相同种模式其波特率各不相同1、模式、模式0的波特率的波特率 无需用户干预，其固定值为无需用户干预，其固定值为fosc/122、模式、模式2的波特率的波特率 为为fosc/64或或fosc/32，用户通过设置，用户通过设置SMOD来选择其一。来选择其一。5.5 串行口波特率的设定串行口波特率的设定2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系模式模式1、3的波特率设定的波特率设定模式模式1、3下的波特率计算公式：下的波特率计算公式：在编制串行口通讯（模式在编制串行口通讯（模式1、3）程序时，在初始化程序中，）程序时，在初始化程序中，通过通过T1进行波特率的设定，即对进行波特率的设定，即对T1进行初始化。进行初始化。T1初始化的主要任务：初始化的主要任务：（1）设置）设置T1为为定时（定时（C/T=0）、模式）、模式2（自动重装）方式（自动重装）方式。（2）计算定时常数并分别送给）计算定时常数并分别送给TH1、TL1。T1溢出率：溢出率：=（计数速率）（计数速率）/256-（TH1）=(fosc/12)/256-（TH1）波特率波特率波特率波特率=2 2SMODSMOD 32 32（T1T1溢出率）溢出率）溢出率）溢出率）T=(M-TC)Tosc12 其中，其中，T:定定时时间;Tosc:时钟周期时钟周期;M：模：模;TC:计数初值计数初值。5.5 串行口波特率的设定串行口波特率的设定2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系根据波特率求初值根据波特率求初值TH的计算公式的计算公式 B=fosc/384（256-TH）；（SMOD=0时）或或 B=fosc/192（256-TH）；（SMOD=1时）其中：其中：fosc为系系统时钟频率，率，TH为定定时器器T1的初的初值。所以可以推出：所以可以推出：TH=256-fosc/（384*B）；（SMOD=0时）或：或：TH=256-fosc/（192*B）；（SMOD=1时）【例】【例】设系统时钟为设系统时钟为11.0592MHz，要求波特率为，要求波特率为1200Hz，求求TH。【解】【解】用上述公式有（设用上述公式有（设SMOD=0）：）：TH=256-11.0592MHz/（3841200）=232=0E8H 5.5 串行口波特率的设定串行口波特率的设定返回返回2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系为什么为什么51系列单片机常用系列单片机常用11.0592MHz的晶振的晶振?因为它能够准确地划分成时钟频率，与因为它能够准确地划分成时钟频率，与UART（通（通用异步接收器用异步接收器/发送器）常见的波特率相关。发送器）常见的波特率相关。常用波特率通常按规范取常用波特率通常按规范取1200、2400、4800、9600、，特别是较高的波特率（特别是较高的波特率（9600，19200），用），用11.0592MHz可以得到准确的数值，而用可以得到准确的数值，而用12MHz或或6MHz就不能得到整数数值。通信是一定要准确发送和就不能得到整数数值。通信是一定要准确发送和接受的，否则积累误差就会产生。接受的，否则积累误差就会产生。5.5 串行口波特率的设定串行口波特率的设定2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系5.6 串行口的应用举例串行口的应用举例在编制串行通讯程序时，通讯双方必须保证：在编制串行通讯程序时，通讯双方必须保证：（1）相同的）相同的“波特率波特率”；（2）相同的）相同的“字符帧格式字符帧格式”格式。格式。MCS-51串口的串口的4种模式中：种模式中：0、2模式的波特率是固定的；模式的波特率是固定的；1和和3模式时波特率是可变且模式时波特率是可变且由定时器由定时器T1来作波特率发生器来作波特率发生器（以模式（以模式2的方式工作）的方式工作）。根据波特率计算根据波特率计算T1的初值的初值TC，串口程序初始化任务之一。，串口程序初始化任务之一。在通讯过程中，在通讯过程中，对标志（对标志（RI、TI）的判断）的判断是控制通讯全过是控制通讯全过程的关键环节。程的关键环节。2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系四种模式的接收、发送条件模式模式发送条件发送条件接收条件接收条件收发方式收发方式主要应用主要应用0TI=0RI=0,REN=1查询、中断查询、中断同步移位同步移位,系统扩并系统扩并口口1TI=0RI=0,REN=1查询、中断查询、中断 8位数据异步传送位数据异步传送2、3TI=0RI=0,REN=1，SM2=0查询查询（无中断）（无中断）8位数据位数据+奇偶位的奇偶位的异步收发异步收发 UARTRI=0,REN=1，SM2=1若若RB8=0时接时接收无效；收无效；若若RB8=1时引时引发中断。发中断。8位数据位数据+控制位的控制位的异步收发异步收发 UART5.6 串行口的应用举例串行口的应用举例2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系【例】【例】使用串入使用串入/并出移位寄存器并出移位寄存器CD4094（也可用（也可用74LS164）扩展扩展8位并行输出口，位并行输出口，8位输出端的各位都接一个发光二极管。位输出端的各位都接一个发光二极管。要求编程实现：发光二极管从左到右以一定延迟轮流点亮，要求编程实现：发光二极管从左到右以一定延迟轮流点亮，并不断循环。并不断循环。8051 Data CD4094CLK移位脉冲移位脉冲串行数据串行数据STBP1.0RXDTXDSTB：输出允许控制端，：输出允许控制端，STB=1时，允许并行输出时，允许并行输出5.6.1 模式模式0举例举例串并变换串并变换5.6 串行口的应用举例串行口的应用举例2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系8051 Data CD4094CLKSTBP1.0RXDTXD ORG 0200HBFS0:MOV SCON,#00H;模式模式0 CLR ES ;禁止串行中断禁止串行中断 MOV A,#80HLOOP:CLR P1.0 MOV SBUF,A JNB TI,$SETB P1.0 ACALL DELAY CLR TI RR A SJMP LOOP RET编程（查询方式）编程（查询方式）5.6 串行口的应用举例串行口的应用举例SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系【例【例2】利用串行模式利用串行模式0 0构成的构成的2 2位位LEDLED数码管驱动电路数码管驱动电路MCS-51P3.0P3.1P1.0 QA QHA,B 74LS164 /CLR CLK QA QHA,B 74LS164 /CLR CLK RXDTXD 共阴极共阴极LED数码管数码管.g f e d c b a 共阴极共阴极LED数码管数码管.g f e d c b a5.6 串行口的应用举例串行口的应用举例2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系5.6.2 模式模式1举例举例双机通信双机通信 要求实现如下功能要求实现如下功能：单片机甲将单片机甲将P1口输入的数据通过串口输入的数据通过串行口发送给单片机乙，单片机乙将收到的数据在行口发送给单片机乙，单片机乙将收到的数据在P1口输出，口输出，并用指示灯显示当前收到的数据。并用指示灯显示当前收到的数据。（设系统时钟为（设系统时钟为11.0592MHz，要求波特率为，要求波特率为1200bps）MCS-51TXDP1.7P1.0MCS-51RXD P1.7 P1.08路开关路开关量输入量输入8路开关路开关量输出量输出串行口串行口传输线传输线乙乙甲甲GNDGND思考：可否用模式思考：可否用模式0或模式或模式2？5.6 串行口的应用举例串行口的应用举例2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系编程编程发送方（单片机甲）发送方（单片机甲）SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RIGATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0TMOD为为 00100000B=20HSCON为为 01000000B=40HT1初始化初始化启动启动T1串行口初始化串行口初始化输入数据到输入数据到A发送一帧数据发送一帧数据MOV SBUF,ATI=1?软件清软件清TIYN1、串行口工作在模式、串行口工作在模式12、定时器、定时器T1用作波特率发生器，用作波特率发生器，工作于模式工作于模式2（自动重装初值）（自动重装初值）3、采用查询方式发送数据、采用查询方式发送数据5.6 串行口的应用举例串行口的应用举例2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系发送方程序清单发送方程序清单 org 0000h ljmp 0100h org 0100hstart:mov tmod,#20h ;设定时器设定时器T1定时方式、模式定时方式、模式2 mov TL1,#0E8h ;送定时初值（送定时初值（fosc=11.0592）mov TH1,#0E8h ;波特率波特率B=1200 mov pcon,#00h ;PCON中的中的SMOD=0 setb TR1 ;启动定时器启动定时器T1 mov scon,#40h ;设定串行口为模式设定串行口为模式1loop2:mov p1,#0ffh mov a,p1 ;从从P1口输入数据口输入数据 mov sbuf,a ;数据送数据送SBUF发送发送loop1:jnb ti,loop1 ;判断数据是否发送完毕？判断数据是否发送完毕？clr ti ;发送完一帧后清标志发送完一帧后清标志 sjmp loop2 ;返回继续返回继续波特率计算波特率计算5.6 串行口的应用举例串行口的应用举例2/12/2023目录目录单片机课程单片机课程大连理工大学电气系大连理工大学电气系定时器定时器TMOD为为 00100000B=20HSCON（98H）为）为01010000B=50H编程编程接收方（单片机乙）接收方（单片机乙）1、串行