单片机的串行口PPT讲稿.ppt

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1、单片机课件的串行口1第1页，共41页，编辑于2022年，星期五 6.1.1 并行通信和串行通信计算机采用二进制数字（位）表示数据，数据从一台计算机向另一台计算机传输称为通信。数据通信有两种方式：并行通信和串行通信。6.1 数据通信的基本概念并行通信串行通信2第2页，共41页，编辑于2022年，星期五 6.1 数据通信的基本概念 6.1.2 串行通信方式 串行通信有单工通信、半双工通信和全双工通信3 种方式。单工通信 3第3页，共41页，编辑于2022年，星期五 6.1 数据通信的基本概念 6.1.2 串行通信方式 串行通信有单工通信、半双工通信和全双工通信3 种方式。半双工方式 4第4页，共4

2、1页，编辑于2022年，星期五 6.1 数据通信的基本概念 6.1.2 串行通信方式 串行通信有单工通信、半双工通信和全双工通信3 种方式。半双工方式 5第5页，共41页，编辑于2022年，星期五（一）异步方式 6.1 数据通信的基本概念 6.1.3 数据通信的同步方式异步方式的一帧数据格式 用一个起始位表示一个字符的开始，用停止位表示字符的结束，数据位则在起始位之后、停止位之前。通信时，数据从低位开始传送。为了保证数据传输的正确性，在数据位之后紧跟一位奇偶校验位，用于有限差错检测。当数据不需进行奇偶校验时，此位可省略。6第6页，共41页，编辑于2022年，星期五（一）异步方式 6.1 数据通

3、信的基本概念 6.1.3 数据通信的同步方式异步通信中数据传送格式 7第7页，共41页，编辑于2022年，星期五（一）异步方式 在异步通信时，通信的双方必须遵守以下基本约定：（1）字符格式必须相同；（2）通信速率必须相同。6.1 数据通信的基本概念 6.1.3 数据通信的同步方式8第8页，共41页，编辑于2022年，星期五（一）异步方式 串行通信的速率也称为波特率，波特率是指每秒传送二进制代码的位数，单位为位/秒（bit/s）。假设一台设备的数据传送速率为240字符/秒，异步通信方式时，字符格式位为：1位起始位，8位数据位，1位停止位，则波特率为：24010=2400 bit/s 每一个二进制

4、代码位的传送时间为波特率的倒数：异步通信的波特率一般在5019200 bit/s 之间。6.1 数据通信的基本概念 6.1.3 数据通信的同步方式9第9页，共41页，编辑于2022年，星期五（二）同步方式 每个数据位占用的时间都相等，发送器按照一个基本相同的时间单位发送一个数据位，接收器必须与传输符号同步，使采样的定时脉冲周期与码元相匹配，即发送时钟与接收时钟必须同步。在同步方式时，是以块的形式传送，数据块中的数据之间没有间隔。传送数据块时，在数据块之前加上同步字符（SYN），紧接着连续传送数据，并用准确的时钟来保证发送端与接收端的同步，当线路空闲不断地发送同步字符。一个大的数据块可以分解成若

5、干个小的数据块，每个小数据块之间依靠同步字符来区别。6.1 数据通信的基本概念 6.1.3 数据通信的同步方式10第10页，共41页，编辑于2022年，星期五6.2 MCS51 单片机的串行口 6.2.1 MCS51 单片机的串行口结构 MCS51单片机串行口内部结构 11第11页，共41页，编辑于2022年，星期五 串行口的工作有多种方式，由串行口控制寄存器（SCON）、波特率控制寄存器（PCON）及SBUF实现数据的接收和发送，在工作过程中，需要提供接收和发送的频率信号。在接收方式下，串行数据通过RXD（P3.0）进入单片机。当接收控制器检测到接收端RXD的负跳变时，启动接收过程，则串行口

6、按照程序设定的格式、以一定的频率（波特率）接收一帧数据，接收完毕，数据存入接收缓冲器SBUF中，并置RI为1。在发送方式下，通过CPU执行 MOV SBUF，A指令启动发送过程，数据由TXD（P3.1）一位一位的发出，发送完最后一位，将TI置1。6.2 MCS51 单片机的串行口 6.2.1 MCS51 单片机的串行口结构 12第12页，共41页，编辑于2022年，星期五（一）串行口控制寄存器（SCON，98H）：用来设置串行口的工作方式和指示串行口的工作状态。SM0SM1 SM2RENTB8RB8TIRID7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0串行口工作方式多机通信选择位允许接收选择位

7、 发送数据的第8位接收数据的第8位接收中断标志发送中断标志6.2 MCS51 单片机的串行口 6.2.2 串行口的控制13第13页，共41页，编辑于2022年，星期五（1）SM0、SM1：串行口操作方式选择位。6.2 MCS51 单片机的串行口 6.2.2 串行口的控制（2）SM2：方式2和3的多机通信控制位。方式2或3中，SM21，只有当RB81，才会将接收到的数据送入SBUF，并置RI为1。否则，将接收到的数据丢弃。而SM20,不论RB8是否为1，都将前8位数据存入SBUF，并置RI为1。SCON各位的定义：14第14页，共41页，编辑于2022年，星期五6.2 MCS51 单片机的串行口

8、 6.2.2 串行口的控制（3）REN：允许串行接收位。REN1允许接收，REN1禁止接收。（4）TB8：方式2和3时要发送的第9位数据。TB8可作为奇偶校验位。在多机通信中作为发送地址帧或数据帧的标志。TB81，表示该发送帧为地址帧，TB80，表示该发送帧为数据帧。（5）RB8：方式2或3中接收的第9位数据 可能是奇偶校验位或地址/数据标识位；方式1中，如果SM20，RB8是接收到的停止位，在方式0中，不使用RB8。（6）TI、RI：中断标志位 RI1标志着接收到一帧数据。RI必须由软件清零。TI1标志着发送完一帧数据。TI必须由软件清零。SCON各位的定义：15第15页，共41页，编辑于2

9、022年，星期五（二）电源控制寄存器（PCON，87H）SMOD：波特率倍增选择位。串行口工作在方式1、方式2、方式3时，如果采用定时/计数器T1产生波特率，则SMOD设置为1，波特率提高一倍；SMOD0，波特率不会提高。6.2 MCS51 单片机的串行口 6.2.2 串行口的控制波特率选择位16第16页，共41页，编辑于2022年，星期五（一）串行口工作方式0 在方式0时，串行口作为同步移位寄存器使用，此时，RXD作为移位寄存器的出口和入口，TXD提供移位时钟脉冲，频率为振荡器频率的1/12。移位数据的发送和接收以8位为一组，低位在前，高位在后。6.2 MCS51 单片机的串行口 6.2.3

10、 串行口的控制方式17第17页，共41页，编辑于2022年，星期五（一）串行口工作方式0串行口方式0的时序6.2 MCS51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式18第18页，共41页，编辑于2022年，星期五（二）串行口工作方式1 10位为一帧的异步串行通信方式，1位起始位，8位数据，1位停止位。发送和接收频率可设定。TXD为发送端，RXD为接收端，数据以一定的频率发送，由定时/计数器提供。6.2 MCS51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式19第19页，共41页，编辑于2022年，星期五（二）串行口工作方式1串行口方式1的时序6.2 MCS51 单片机的串行口 6.2.

11、3 串行口的控制方式20第20页，共41页，编辑于2022年，星期五 发送和接收频率（波特率 Baud Rate）的设定 通常采用定时/计数器的方式2产生波特率，以避免计数初始常数的重新装入。定时/计数器的溢出率（Timer Overflow Rate）的倒数为定时/计数器的溢出周期，即定时时间。设计数初始值为X，定时时间为 为晶体振荡器的频率。6.2 MCS51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式21第21页，共41页，编辑于2022年，星期五 波特率 Baud Rate 定时/计数器的初始时间常数为：6.2 MCS51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式22第22页，共

12、41页，编辑于2022年，星期五（三）串行口工作方式2 11位为一帧的异步串行通信方式，1位起始位，9位数据，1位停止位。发送和接收频率是固定的：有两种情况，SMOD1，波特率为晶体振荡器频率的1/32；SMOD0，波特率为晶体振荡器频率的1/64。发送时，数据的第8位由TB8设置，而接收时，数据的第8位被放置在RB8中。接收和发送原理过程与方式1相同。支持多机通信方式。6.2 MCS51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式23第23页，共41页，编辑于2022年，星期五（三）串行口工作方式2串行口方式2、3的时序6.2 MCS51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式24第

13、24页，共41页，编辑于2022年，星期五（四）串行口工作方式3 11位为一帧的异步串行通信方式，1位起始位，9位数据，1位停止位。通信过程与方式2相同，不同的是它的波特率是可变的，计算过程与方式1相同。方式3支持多机通信方式。6.2 MCS51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式25第25页，共41页，编辑于2022年，星期五 串行口工作方式0的功能相当于一个移位寄存器，常用于实现串行并行、并行串行数据格式之间的转换，因此，可以与具有并行输入串行输出、串行输入并行输出功能的芯片结合扩展并行I/O口。常用的具有并行输入串行输出功能的TTL芯片有74LS165、74HC165，CMOS

14、芯片有CD4094。具有串行输入并行输出功能的TTL芯片有74LS164、74HC164，CMOS芯片为CD4014。6.3 串行口的应用 6.3.1 并行I/O口扩展 26第26页，共41页，编辑于2022年，星期五6.3 串行口的应用 6.3.1 并行I/O口扩展 8位移位寄存器74LS165的管脚图（一）并行输入口扩展27第27页，共41页，编辑于2022年，星期五6.3 串行口的应用 6.3.1 并行I/O口扩展 74LS165功能表（一）并行输入口扩展28第28页，共41页，编辑于2022年，星期五6.3 串行口的应用 6.3.1 并行I/O口扩展 采用2片74LS165扩展的2个8

15、位并行输入输出接口电路（一）并行输入口扩展29第29页，共41页，编辑于2022年，星期五6.3 串行口的应用 6.3.1 并行I/O口扩展（二）并行输出口扩展74LS164引脚图 30第30页，共41页，编辑于2022年，星期五6.3 串行口的应用 6.3.1 并行I/O口扩展（二）并行输出口扩展74LS164功能表 31第31页，共41页，编辑于2022年，星期五6.3 串行口的应用 6.3.1 并行I/O口扩展（二）并行输出口扩展采用串行口扩展的16位并行输出接口电路 32第32页，共41页，编辑于2022年，星期五 MCS-51单片机提供3种异步通信方式，与之通信的设备可以是MCS-5

16、1系列的单片机、或者其它系列的单片机或计算机。3种异步通信方式中，最常用的是方式1和方式3，其通信的波特率是可变的，用户可以根据实际情况进行选择。不论哪种方式，在软件设计时，都可以采用查询方式和中断方式实现，其数据帧的格式可以根据实际情况确定。在通信时，必须保证通信双方采用相同的波特率和数据格式。6.3 串行口的应用 6.3.2 串行口异步通信33第33页，共41页，编辑于2022年，星期五例：A、B两台MCS-51单片机进行单工串行通信，A机工作在发送状态，B为接收状态，如图6.18所示。现将A机片内RAM从30H单元开始存储的16个字节的数据发送到B机，并存储在片内RAM20H单元开始的区

17、域。A、B单片机的晶振频率均为11.0592MHz，拟采用通信波特率为9600 bit/s。6.3 串行口的应用 6.3.2 串行口异步通信（一）方式1的应用34第34页，共41页，编辑于2022年，星期五 在数据通信之前，需要进行以下初始化编程：（1）确定定时/计数器T1的工作方式，设置TMOD。通常定时/计数器T1设定为方式2，定时模式。（2）根据波特率，计算定时/计数器T1的计数初始值，分别装入TH1和TL1。（3）启动定时/计数器T1，SETB TR1。（4）确定串行口工作方式，设置SCON，接收时置REN1。（5）如果采用中断方式，则开放CPU中断（EA1）、允许串行口中断（ES1）

18、。6.3 串行口的应用 6.3.2 串行口异步通信（一）方式1的应用35第35页，共41页，编辑于2022年，星期五MCS-51单片机单工串行通信 6.3 串行口的应用 6.3.2 串行口异步通信（一）方式1的应用36第36页，共41页，编辑于2022年，星期五例：某一单片机应用系统的串行口上外接一个串行输入设备，单片机系统和该设备之间采用9位异步通信模式，第9位为数据的偶校验位。通信波特率为2400bit/s。单片机系统的晶体振荡器频率为11.0592MHz。6.3 串行口的应用 6.3.2 串行口异步通信（二）方式3的应用37第37页，共41页，编辑于2022年，星期五 针对系统的通信要求

19、，选用方式3实现。方式3的波特率计算方法与方式1是相同的，可以通过定时/计数器T1产生所需的通信速率。在数据通信时，单片机接收到数据后，首先判断接收到的偶校验和其接收到的第9位（RB8）是否相同，只有校验位相同时，才把接收到的数据存储到指定单元，否则，丢弃，停止数据块接收。6.3 串行口的应用 6.3.2 串行口异步通信（二）方式3的应用38第38页，共41页，编辑于2022年，星期五 MCS-51单片机的串行口控制器SCON中的SM2位为多机通信控制位。在串行口工作在方式2或方式3时，如果SM21，只有在接收器接收到第9位数据为1时，数据才装入接收缓冲器SBUF，并将接收中断标志位RI置1，向CPU请求中断，如果接收器接收到的第9位为0，则接收中断标志位不置1，并把接收到的数据丢弃。当SM2为0时，接收到一个数据帧后，不管第9位数据是0还是1，都会把接收中断标志RI置1，并将接收到的数据装入接收缓冲器SBUF。6.3 串行口的应用 6.3.3 多机通信 39第39页，共41页，编辑于2022年，星期五6.3 串行口的应用 6.3.3 多机通信 多个单片机主从式通信连接方式 40第40页，共41页，编辑于2022年，星期五THATTHAT S ALL!S ALL!THANK YOU!THANK YOU!41第41页，共41页，编辑于2022年，星期五