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6.2 80C51 的串行口. 第 6 章 80C51 的串行接口. 本章内容:. 6.1 计算机串行通信基础. 6.3 单片机串行口应用举例. 学习目标 :. 单片机串行通信 I/O 接口的结构 串行通信控制寄存器 单片机串行通信的工作方式 以及串行通信应用。. 6.1.1 串行通信基本概念. 计算机 计算机. 通讯:信息交换. 计算机 外设. 应用:多机系统、计算机网络. 并 行通信. 方 式. 异 步通信方式 — 按 字符 传输. 串 行通信. 同 步通信方式 — 按 数据块 传输.

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6.2 80C51 的串行口

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6 2 80c51

6.2 80C51的串行口

第6章 80C51的串行接口

本章内容:

6.1 计算机串行通信基础

6.3 单片机串行口应用举例


6 2 80c51

学习目标:

  • 单片机串行通信I/O接口的结构

  • 串行通信控制寄存器

  • 单片机串行通信的工作方式

  • 以及串行通信应用。


6 1 1

6.1.1 串行通信基本概念

计算机 计算机

通讯:信息交换

计算机 外设

应用:多机系统、计算机网络

并行通信

异步通信方式—按字符传输

串行通信

同步通信方式—按数据块传输

单工 半双工 全双工


6 2 80c51

并行通信:数据多位同时传送 P112

控制简单,传输速度快,传输线较多


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串行通信:数据字节一位一位在一条传输线上逐个传送。 P113

传输线少,可利用电话网,但传送控制复杂。


6 2 80c51

  • 异步通信:收、发设备使用各自时钟 P113。

字符之间是异步的,但同一字符内是同步的(各位间距均为”位间隔”的整数倍)


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  • 同步通信:发送方时钟与接收方时钟同步。既保持位同步,也保持字符同步。P114

外同步 自同步

保持位同步,也保持字符同步.


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串行通信的传输方向 P115

单工 半双工 全双工

例如:广播 大哥大 手机


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传输速率与传输距离p117

传输速率

比特率:每秒钟传输二进制代码的位数bps

波特率:每秒钟调制信号变化的次数,单位是:波特(Baud)。

例如:数据传送的速率为120个字符每秒,每个字符由1个起始位、8个数据位和1个停止位组成,则其传送波特率为:

10b×120/s=1200b/s=1200波特

传输距离与传输速率的关系:

传输距离随传输速率的增加而减小。


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6.1.2 串行通信接口标准

  • RS-232C接口 P117

    EIA(美国电子工业协会)1969年修订RS-232C标准,它定义了DTE与DCE间的物理接口标准。


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  • 机械特性 P117

    使用25针连接器,连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。(阳头)

  • 功能特性: P118 表6-1

  • 电气特性 P118

    负逻辑,DC(-3~-15v)为1。 DC(+3~+15v)为0, DC(-3~+3v)为过渡区。

  • 过程特性

    规定了信号间的时序关系。


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远程通信连接

近程通信连接


Pc rs 232

PC与外设的RS-232直接连接


Rs232c ttl p119

RS232C电平与TTL电平转换 P119

分离元件电平转换电路


6 2 80c51

PC机与单片机串行通信接口示意图


6 2 1 p122

6.2.1串行接口的结构 P122

主要由两个数据缓冲寄存器SBUF和一个输入移位寄存器,以及一个串行控制寄存器SCON(TI\RI)等组成。

SCON

A


6 2 80c51

6.2.2 80C51串行口的控制寄存器

设定工作方式、接收/发送控制以及设置状态标志

SCON(98H)

SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI

  • SM0、SM1:工作方式设置位

0 0:移位寄存器 ,fosc/12

0 1:10位异步收发器(8位数据),波特率可变

1 0:11位异步收发器(9位数据),fosc/64或fosc/32

1 1:11位异步收发器(9位数据),波特率可变


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  • SM2,多机通信控制位。

  • 主要用于方式2和方式3。对于接收机

    SM2=0,收到RB8(0或1)既可使收到的数据进入SBUF,并激活RI。

    SM2=1,收到的RB8=0时,收到的信息丢弃,不激活RI ;若收到的RB8=1时,收到的数据进入SBUF,并激活RI,进而在中断服务中将数据从SBUF读走。

  • 方式0时,SM2必须是0。

  • 方式1时,SM2=1时,只有接收到有效停止位时,RI才激活。

  • REN,允许串行接收位。

    置REN=1,启动串口接收过程

    置REN=0,则禁止串口接收


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  • TB8,在方式2、3中,是发送数据的第9位

  • 数据的奇偶校验位

  • 地址帧/数据帧的标志位

  • RB8,在方式2、3中,是接收到数据的第9位

  • 奇偶校验位

  • 地址帧/数据帧的标志位。

    方式1时,若SM2=0,则RB8是接收到的停止位。


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  • TI,发送中断标志位。

  • 方式0时,串行发送第8位数据结束时

  • 其它方式,串行发送停止位的开始时

    硬件使TI置1,发中断申请。必须在中断服务程序中用软件将其清0。

  • RI,接收中断标志位。

  • 方式0时,串行接收第8位数据结束时

  • 其它方式,串行接收停止位的中间时

    硬件使RI置1,发中断申请。必须在中断服务程序中用软件将其清0。


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PCON: P123

PCON(97H)

SMOD

  • SMOD,波特率倍增位。

    在方式1、2、3时,波特率与SMOD有关:

    SMOD=1时,波特率提高一倍。复位时SMOD=0。


6 2 3 80c51

6.2.3 80C51串行口的工作方式

  • 1.方式0_ 8位数据 P124

  • 串行接口工作方式0为同步移位寄存器方式,多用于I/O口的扩展,其波特率是固定的,为fosc/12。TXD引脚输出同步移位脉冲,RXD引脚串行输入/输出。

方式0接收和发送电路


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方式0掌握:

  • 1、8位数据,波特率为F0SC/12

  • 2、低位在前,高位在后

  • 3、TI,再发送数据,软件清0,CLR TI

  • 4、RI,再接收数据,软件清0,CLR RI

  • 5、同步通信,无起始位和停止位


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  • 2.方式1_ 10位数据 P125

  • 在方式l时,串行口被设置为波特率可变的8位异步通信接口。发送/接收1帧数据为10位,其中1位起始位、8位数据位(先低位后高位)和

10位数据的异步通信。帧格式如图所示.


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方式1掌握:

  • 1、一帧为10位信息,1位起始(0),8位数据,1位停止(1)

  • 2、波特率=P127

  • 3、异步通信

  • 4、接收时,RB8里是停止位,数据位在SBUF(SM2=0)


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  • 3.方式2_ 11位数据 P126

  • 串行口工作为方式2时,被定义为9位异步通信接口。发送/接收1帧数据为11位,其中1位起始位、8位数据位、1位控制/校验位和1位停止位。控制/校验位为第9位数据。

  • 4.方式3_ 11位数据

  • 方式3为波特率可变的11位异步通信方式,除了波特率有所区别之外,其余同方式2。

11位数据的异步通信


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工作方式掌握:

  • 1、几中工作方式波特率不同,P127

  • 2、传送的位数不同,方式0是8位(数据位),方式1是10(8位数据——SBUF,1个起始、1位停止——RB8),方式2和方式3都是11位(8位数据,1位控制/校验位——RB8、TB8,1位起始和1位停止位)

  • 3、方式0是同步,方式1、2、3是异步


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  • 5、波特率的计算

    方式0、2的波特率是固定的,而方式1、3的波特率是可变的,由定时器T1的溢出率来决定。

方式0波特率 = fosc/12

方式2波特率 =(2SMOD/64)· fosc

方式1波特率 =(2SMOD/32)·(T1溢出率)

方式3波特率 =(2SMOD/32)·(T1溢出率)

K为定时器T1的位数。


6 2 80c51

6.3 单片机串行口应用举例

  • 点对点的通信

  • 硬件连接

6.3.1 单片机与单片机的通信P128


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串行口初始化具体步骤:

  • 确定T1的工作方式(编程TMOD寄存器);

  • 计算T1的初值,装载TH1、TL1;

  • 启动T1(编程TCON中的TR1位);

  • 确定串行口控制(编程SCON寄存器);

串行口在中断方式工作时,还要进行中断设置(编程IE、IP寄存器)。


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  • 多机通信 P131

  • 硬件连接

  • 主从系统

  • 在实际系统中,常采用RS-485标准进行数据传输。


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6.3.2 单片机与PC机的通信

应用系统设计中,单片机与PC机可以方便地组合成分布式控制系统。主计算机监督管理各子系统分机的运行状况。其特点是灵活性好、可靠性高。


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  • DOS环境下,要实现通信只要直接对微机接口芯片8250进行口地址操作即可

  • WINDOWS环境下,不允许用户直接操作串口地址。可以调用API函数,但较为复杂。使用 VB通信控件(Mscomm)很容易完成通信任务

VB简明易用,实用性强。它具备基本的串行通信能力:即通过串行口发送和接收数据。


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MSComm控件主要属性如下:

CommPort:设置并返回通信端口号;

Settings: 以字符串的方式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位;

PortOpen:设置并返回端口的状态,也可以打开和关闭端口;

Input: 从接收缓冲区返回字符和删除字符;

Output: 向传输缓冲区写一个字符。


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单片机程序清单如下:

ORG 3000H

MAIN:MOV TMOD,#20H ;在11.0592MHz下,串行口波特率

MOV TH1,#0FDH ;9600bps,方式3

MOV TL1,#0FDH

MOV PCON,#00H

SETB TR1

MOV SCON,#0D8H

LOOP:JBC RI,RECEIVE ;接收到数据后立即发出去

SJMP LOOP

RECEIVE:MOV A,SBUF

MOV SBUF,A

SEND:JBC TI,SENDEND

SJMP SEND

SENDEND:SJMP LOOP


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6.4 单片机串行口的应用

  • 6.4.1 串行口扩展显示器

  • 【例6-4-1】用8位串入并出移位寄存器74HC164扩展显示器。


Dis0 8

功能:把数据从显示缓冲区送到数码管。入口;将要显示的数放在以DIS0为首的8个单元中。出口:把预置的数输出以更新原有的显示。

MOVR2,#08H;显示8个数码管

MOVR0,#DIS7;显示缓冲区未地址送入R0

DL0:MOVA,@R0;取要显示数作查表偏移量

MOVDPTR,#TAB;指向字形表首

MOVCA,@A+DPTR;查表得字形码

MOVSBUF,A;发送显示

DL1: JNBT1,DL1;等待发送完一帧

CLRT1;清中断标志,准备继续发送

DECR0;更新显示单元

DJNZR2,DL0;重复显示所有数码管

TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H;0,1,2,3,4,

DB 92H,82H,0F8H,80H,90H;5,6,7,8,9,

DB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H;A,B,C,D,E,

DB 8EH,0BFH,8CH,0FFH;F,-,P,暗


6 4 2

6.4.2 串行口扩展的键盘

  • 在方式0下,串行口作同步移位寄存器用,以8位数据为一帧,先发送或接收最低位,每个机器周期发送或接收一位,故其波特率是固定的,为fosc/12。串行数据由RXD(P3.0)端输入或输出。


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CJNER1,#08,LP1 SJMPRCVIN1:MOVA,R0 ADDA,A JMP@A+DPTRTAB:AJMPOPR0 AJMPOPR1 … AJMPOPR7OPR0:… LJMPSTARTOPR7:…LJMPSTARTEND

  • ORG0100H

  • START:MOVR7,#20

  • MOV R0,#50H

  • MOV DPTR,#TAB

  • RCVI:MOV SCON,#10H

  • JNB RI,$

  • CLR RI

  • MOV A,SBUF

  • MOV R0,#0

  • MOV R1,#0

  • LP1:RRCA

  • JNC N1

  • INC R0

  • INC R1


6 4 3

  • 【例6】编程把甲机片内RAM50H~5FH单元中的数据块从串行口输出。定义在方式3下发送,TB8作奇偶校验位。采用定时器1方式2作波特率发生器,波特率为1200波特,fosc=11.0592MHz,预置值TH1=0E8H。

6.4.3 双机通信

编程使乙机从甲机接收16个字节数据块,并存入片外3000H~300FH单元。接收过程中要求判奇偶校验标志RB8。若出错则置F0标志为1,若正确则置F0标志为0,然后返回。


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发送子程序如下:

  • MOV TMOD,#20H;设置定时器1为方式2

  • MOV TL1,#0E8H ;设预置值

  • MOV TH1,#0E8H

  • SETBTRI;启动定时器1

  • MOV SCON,#0C0H;设置串行口为方式3

  • MOV PCON,#00H ;SMOD=0

  • MOV R0,#50H;设数据块指针

  • MOV R7,#10H;设数据长度10H

  • TRS:MOVA,@R0;取数据送至A

  • MOV C,P

  • MOV TB8,C;奇偶位P送至TB8

  • MOV SBUF,A启动发送

  • WAIT:JNBTI,$;判1帧是否发送完

  • CLR TI

  • INC R0;更新数据单元

  • DJNZR7,TRS;循环发送至结束


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接收子程序编程如下:

  • MOV TMOD,#20H;设置定时器1为方式2

  • MOV TL1,#0E8H;设预置值

  • MOV TH1,#0E8H

  • SETBTR1;启动定时器1

  • MOV SCON,#0C0H;设置串行口为方式3

  • MOV PCON3,#00H;SMOD=0

  • MOV DPTR,#3000H;设置数据块指针

  • MOV R7,#10H;设数据块长度

  • SETBREN;允许接收

  • WAIT:JNBRI,$;判1帧是否接收完

  • CLR RI


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  • MOV A,SBUF;读入1帧数据

  • JNB PSW.0,PZ;奇偶位P为0则跳转

  • JNB RB8,ERR;P=l,RB8=0则出错

  • SJMPYES;二者全为1则正确

  • PZ:JBRB8,ERR;P=0,RB8=l则出错

  • YES:MOVX@DPTR,A;正确,存放数据

  • INC DPTR;修改地址指针

  • DJNZR7,WAIT;判断数据块接收完否

  • CLR PSW.5;接收正确且接收完清F0标志

  • RET;返回

  • ERR:SETBPSW.5;出错则置F0标志为“l”

  • RET;返回


02 50h 5fh 02 ram30h 3fh

例:主机向02号从机发送50H~5FH中的数据;02号从机将接收到的数据放到内RAM30H ~3FH单元中。

  • 主机程序:

  • ORG 0030H

  • MAIN:MOV SCON,#98H

  • M1: MOV SBUF,#02H

  • L1: JNB TI,$

  • CLR TI

  • JNB RI,$

  • MOV A,SUBF

  • XRL A,#02H

  • JZ RHT

  • AJMP M1

  • RHT :CLR TB8

  • MOV R0,#50H

  • M1: MOV R7,#10H

  • L3: MOV A,@R0

  • MOV SBUF,A

  • JNB TI,$

  • CLR TI

  • INC R0

  • DJNZ R7,L3

  • AJMP MAIN

  • END


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  • SR3 :JNB RI,$

  • CLR RI

  • JNB TB8,RHT

  • SETB SM2

  • SJMP SR1

  • RHT: MOV A,SBUF

  • MOV @R0 , A

  • INC R0

  • DJNZ R6,SR3

  • AJMP SI

  • END

  • 从机程序:

  • ORG 0030H

  • MAIN: MOV R0,#30H

  • MOV R6,#10H

  • SI: MOV SCON,#0B0H

  • SR1: JNB RI,$

  • CLR RI

  • SR2: MOV A,SUBF

  • XRL A,#02H

  • JNZ SR1

  • CLR SM2

  • MOV SBUF,#02H

  • JNB TI,$

  • CLR TI


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