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1、单片机原理串行通信第1页，本讲稿共33页l l#include reg51.h#include reg51.hl lsbitsbitP1_0=P10;P1_0=P10;l lvoid Timer0()interrupt 1void Timer0()interrupt 1l l TH0=0 xff;TH0=0 xff;l lTL0=0 xfa;TL0=0 xfa;/重置初值重置初值l lP1_0=P1_0;P1_0=P1_0;/执行灯亮或灭的动作执行灯亮或灭的动作l l l lvoid main()void main()l l P1=0 xff;P1=0 xff;/关闭关闭P1P1口接的所有灯口
2、接的所有灯l lTMOD=0 x05;TMOD=0 x05;/确定计数工作模式确定计数工作模式l lTH0=0 xff;TH0=0 xff;l lTL0=0 xfa;TL0=0 xfa;/定时实值为定时实值为6553065530l lEA=1;EA=1;l lET0=1;ET0=1;l lTR0=1;TR0=1;/定时器定时器T0T0开始运行开始运行l lfor(;)for(;)l l;l l 第2页，本讲稿共33页单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计教学课件教学课件教学课件教学课件串行通信第3页，本讲稿共33页单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计单片机
3、原理及设计教学课件教学课件教学课件教学课件串行口与串行通信第4页，本讲稿共33页第5页，本讲稿共33页重点:串行寄存器波特率的概念第6页，本讲稿共33页 随着多微机系统的广泛应用和计算机网络随着多微机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及，计算机的通信功能愈来愈显得技术的普及，计算机的通信功能愈来愈显得重要。重要。计算机通信计算机通信是指计算机与外部设备或是指计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换计算机与计算机之间的信息交换。第7页，本讲稿共33页 通信有通信有并行通信并行通信和和串行通信串行通信两种方式。在多两种方式。在多微机系统以及现代测控系统中信息的交换多微机系统以及现代测控系统中
4、信息的交换多采用串行通信方式。采用串行通信方式。第8页，本讲稿共33页并行通信并行通信通常是将数据字节的各位用多条数通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送据线同时进行传送。并行通信并行通信并行通信并行通信控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。第9页，本讲稿共33页串行通信串行通
5、信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。串行通信的特点串行通信的特点：传输线少，长距离传送时成本：传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。传送控制比并行通信复杂。第10页，本讲稿共33页串行通信的基本概念串行通信的基本概念 一、异步通信与同步通信一、异步通信与同步通信一、异步通信与同步通信一、异步通信与同步通信1 1、异步通信、异步通信、异步通信、异步通信 异步通信异步通信异步通信异步通信是指通信的是指通信的是指通信的是指通信的发发发发送与接收送与接收送与接收送与接收设备设备设备设备
6、使用各自的使用各自的使用各自的使用各自的时钟时钟时钟时钟控制数据控制数据控制数据控制数据的的的的发发发发送和接收送和接收送和接收送和接收过过过过程。程。程。程。为为为为使双方的收使双方的收使双方的收使双方的收发协调发协调发协调发协调，要求，要求，要求，要求发发发发送和接收送和接收送和接收送和接收设设设设备备备备的的的的时钟时钟时钟时钟尽可能一致。尽可能一致。尽可能一致。尽可能一致。第11页，本讲稿共33页 异步通信是异步通信是以字符（构成的帧）为单位以字符（构成的帧）为单位进行传输进行传输，字符与字符之间的间隙（时，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个字符中的各间间隔）是任意的，但
7、每个字符中的各位是以固定的时间传送的，即字符之间位是以固定的时间传送的，即字符之间不一定有不一定有“位间隔位间隔”的整数倍的关系，的整数倍的关系，但但同一字符内的同一字符内的各位之间的距离均为各位之间的距离均为“位间隔位间隔”的整数倍。的整数倍。第12页，本讲稿共33页单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计教学课件教学课件教学课件教学课件 异步通信中异步通信中,接收与发送之间必须有两项规定接收与发送之间必须有两项规定:1 1 帧格式的设定帧格式的设定;2 2 波特率波特率 (bps.)(bps.):单位时间传送的位数单位时间传送的位数第13页，本讲稿共33页异步通信的
8、数据格式异步通信的数据格式：异步通信的特点异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加符要附加23位用于起止位，各帧之间还有间位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。隔，因此传输效率不高。第14页，本讲稿共33页单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计教学课件教学课件教学课件教学课件 同步串行通信同步串行通信:以以数据块数据块为单位进行传送为单位进行传送,80C5180C51单片机没有同步串行通信的方式单片机没有同步串行通信的方式,不作介绍不作介绍!波特率
9、波特率 (bps.)(bps.):单位时间传送的位数单位时间传送的位数第15页，本讲稿共33页二、串行通信的传输方向二、串行通信的传输方向二、串行通信的传输方向二、串行通信的传输方向1 1、单工、单工、单工、单工单工单工单工单工是指数据传输仅能沿是指数据传输仅能沿是指数据传输仅能沿是指数据传输仅能沿一个方向一个方向一个方向一个方向，不能实现反向传输。，不能实现反向传输。，不能实现反向传输。，不能实现反向传输。2 2、半双工、半双工、半双工、半双工半双工半双工半双工半双工是指数据传输可以沿是指数据传输可以沿是指数据传输可以沿是指数据传输可以沿两个方向两个方向两个方向两个方向，但需要分时进行。，但
10、需要分时进行。，但需要分时进行。，但需要分时进行。3 3、全双工、全双工、全双工、全双工全双工全双工全双工全双工是指数据可以是指数据可以是指数据可以是指数据可以同时进行双向同时进行双向同时进行双向同时进行双向传输。传输。传输。传输。单工 半双工半双工半双工半双工 全双工全双工全双工全双工第16页，本讲稿共33页第17页，本讲稿共33页单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计教学课件教学课件教学课件教学课件51单片机的串行接口 SBUF（发）（发）SBUF（收）（收）发送控制器发送控制器 TI接收控制器接收控制器 RI移位寄存器移位寄存器波波特特率率发发生生器器T1 1A
11、累累加加器器(门门)移位寄存器移位寄存器RxDTxD去申请中断去申请中断引脚引脚引脚引脚CPU内内部部第18页，本讲稿共33页 有两个物理上独立的接收、发送缓冲器有两个物理上独立的接收、发送缓冲器有两个物理上独立的接收、发送缓冲器有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUFSBUF，它们占用同一地，它们占用同一地，它们占用同一地，它们占用同一地址址址址99H 99H；接收器是双缓冲结构；接收器是双缓冲结构；接收器是双缓冲结构；接收器是双缓冲结构 ；发送缓冲器，因为发送时；发送缓冲器，因为发送时；发送缓冲器，因为发送时；发送缓冲器，因为发送时CPUCPU是主是主是主是主动的，不会产生重叠错误。动的
12、，不会产生重叠错误。动的，不会产生重叠错误。动的，不会产生重叠错误。80C51串行口的结构串行口的结构 第19页，本讲稿共33页 SCON SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、接收接收接收接收/发送控制以及设置状态标志：发送控制以及设置状态标志：发送控制以及设置状态标志：发送控制以及设置状态标志：80C51串行口的控制寄存器串行口的控制寄存器 SM0SM0和和和和SM1SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：为工作方式选择位，
13、可选择四种工作方式：为工作方式选择位，可选择四种工作方式：为工作方式选择位，可选择四种工作方式：第20页，本讲稿共33页单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计教学课件教学课件教学课件教学课件 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI R1SCONSCONSM0SM0，SM1SM1：串行口串行口4 4种工作方式的选择位。种工作方式的选择位。0 0 0 0 方式方式0 0：8 8位移位寄存器位移位寄存器I/O,I/O,波特率波特率固定固定为为 f foscosc/12/12 0 1 0 1 方式方式1 1：8 8位位UARTUART（1 1+8+8+1 1位）
14、位），波特率波特率可变可变,按公式计算按公式计算 1 0 1 0 方式方式2 2：9 9位位UARTUART（1 1+8+1+8+1+1 1位）位），波特率波特率固定固定=f fosc osc x1/32x1/32或或1/641/64 1 1 1 1 方式方式3 3：9 9位位UARTUART（1 1+8+1+8+1+1 1位）位），波特率波特率可变可变，按公式计算，按公式计算 SM2SM2：串行口串行口多机通信多机通信控制位控制位 （作为方式（作为方式2 2、方式、方式3 3的的附加控制位附加控制位）串行口控制寄存器SCON(98H)第21页，本讲稿共33页单片机原理及设计单片机原理及设计单
15、片机原理及设计单片机原理及设计教学课件教学课件教学课件教学课件 RI,TIRI,TI：串行口收串行口收/发数据申请中断标志位发数据申请中断标志位 1 1 申请中断；申请中断；0 0 不申请中断不申请中断 TB8TB8：方式方式2 2、3 3中，是要发送的第中，是要发送的第9 9位数据。位数据。多机通信中多机通信中,TB8=0,TB8=0 表示发送的是数据；表示发送的是数据；TB8=1 TB8=1 表示发送的是地址。表示发送的是地址。RB8RB8：在方式在方式2 2、3 3中，是收到的第中，是收到的第9 9位数据。位数据。SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI R1 RENREN：
16、串行口接收允许控制位串行口接收允许控制位 =1=1 表示允许接收；表示允许接收；=0=0 禁止接收。禁止接收。SCONSCON第22页，本讲稿共33页单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计教学课件教学课件教学课件教学课件SMOD GF1 GF0 PD 1DL电源控制寄存器 PCONPCON（97H97H）特殊功能寄存器特殊功能寄存器PCONPCON不能按位寻址不能按位寻址 SMODSMOD：在串行口工作方式在串行口工作方式 1 1、2 2、3 3 中，中，是是波特率加倍位波特率加倍位 =1=1 时，波特率加倍时，波特率加倍 =0=0 时，波特率不加倍。时，波特率不加倍
17、。(在在PCONPCON中只有这一个位与串口有关中只有这一个位与串口有关)PCONPCON第23页，本讲稿共33页波特率：单片机或者计算机在串口通信时的速率用波特率表示；单位是bps;位/秒;如每秒钟传送240个字符,而每个字符格式包含10位,这时的波特率为10*240位/秒=2400bps;第24页，本讲稿共33页波特率的计算波特率的计算波特率的计算波特率的计算 在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率要有约定。通过软件可对单片机串行口编程为四种工要有约定。
18、通过软件可对单片机串行口编程为四种工要有约定。通过软件可对单片机串行口编程为四种工要有约定。通过软件可对单片机串行口编程为四种工作方式，其中方式作方式，其中方式作方式，其中方式作方式，其中方式0 0和方式和方式和方式和方式2 2的波特率是固定的，而方式的波特率是固定的，而方式的波特率是固定的，而方式的波特率是固定的，而方式1 1和方式和方式和方式和方式3 3的波特率是可变的，由定时器的波特率是可变的，由定时器的波特率是可变的，由定时器的波特率是可变的，由定时器T1T1的溢出率来的溢出率来决定。决定。串行口的四种工作方式对应串行口的四种工作方式对应三种波特率三种波特率三种波特率三种波特率。由于输
19、入。由于输入。由于输入。由于输入的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式也不相同。算公式也不相同。算公式也不相同。算公式也不相同。方式方式方式方式0 0的波特率的波特率=fosc/12=fosc/12方式方式2 2的波特率的波特率的波特率的波特率 =（2 2SMODSMOD/64/64）fosc 方式方式方式方式1 1的波特率的波特率=（2 2SMODSMOD/32/32）（T1T1溢出率）溢出率）溢出率）溢出率）方式方式方式方式3的波特率的波特
20、率的波特率的波特率 =（2SMOD/32）（T1T1溢出率）溢出率）溢出率）溢出率）第25页，本讲稿共33页 当当当当T1T1作为波特率发生器时，最典型的用法是使作为波特率发生器时，最典型的用法是使作为波特率发生器时，最典型的用法是使作为波特率发生器时，最典型的用法是使T1T1工作在自动再装入的工作在自动再装入的工作在自动再装入的工作在自动再装入的8 8位定位定位定位定时器方式（即方式时器方式（即方式时器方式（即方式时器方式（即方式2 2，且，且，且，且TCONTCON的的的的TR1=1TR1=1，以启动定时器）。这时溢出率取决于，以启动定时器）。这时溢出率取决于，以启动定时器）。这时溢出率取
21、决于，以启动定时器）。这时溢出率取决于TH1TH1中的计数值。中的计数值。中的计数值。中的计数值。T1 T1 溢出率溢出率溢出率溢出率 =fosc/12256=fosc/12256（TH1TH1）在单片机的应用中，常用的晶振频率为：在单片机的应用中，常用的晶振频率为：在单片机的应用中，常用的晶振频率为：在单片机的应用中，常用的晶振频率为：12MHz12MHz和和和和11.0592MHz11.0592MHz。所以，选用。所以，选用。所以，选用。所以，选用的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系如表所示。的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系如表所示。的波特率也相对固
22、定。常用的串行口波特率以及各参数的关系如表所示。的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系如表所示。第26页，本讲稿共33页单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计教学课件教学课件教学课件教学课件工作方式工作方式2 2：8 8 位自动重装的定时位自动重装的定时/计数器计数器振荡器振荡器 12TLx(8位位)TFx申请申请中断中断TxTx端端TRxTRx位位GATEGATE位位INTxINTx端端1 1&C/T=0C/T=1控制控制=1开开关接通关接通或门或门与门与门THx(8位位)溢溢出出位位门开门开第27页，本讲稿共33页单片机原理及设计单片机原理及设计单
23、片机原理及设计单片机原理及设计教学课件教学课件教学课件教学课件波特率波特率=(2(2SMODSMOD/32)/32)T1T1的溢出率的溢出率 溢出率：溢出率：T1T1溢出的频繁程度溢出的频繁程度 即：即：T1T1溢出一次所需时间的倒数。溢出一次所需时间的倒数。初值初值 X=2 2n n-2 2SMODSMOD fosc fosc3232 波特率波特率 1212 波特率波特率 =2 2SMODSMOD fosc fosc3232 12(2 12(2n n-X X)其中：其中：X X 是定时器初值是定时器初值第28页，本讲稿共33页单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计教
24、学课件教学课件教学课件教学课件 初值初值 X=2 2n n-2 2SMODSMOD fosc fosc32 32 波特率波特率 1212 计算波特率计算波特率的部分：的部分：要求用要求用T1T1工作于工作于方式方式2 2来产生波特率来产生波特率12001200，已知晶振频率已知晶振频率=6MHz6MHz。要求出。要求出T1T1的的初值初值：初值初值 X=2 28 8 -2 20 0 6 6 10106 63232 1200 1200 1212=256-=256-13.026 6 10106 6460800460800 243=0F3H 结果后面要用到结果后面要用到第29页，本讲稿共33页 串行
25、口工作之前，应对其进行初始化，主串行口工作之前，应对其进行初始化，主要是设置产生波特率的定时器要是设置产生波特率的定时器1、串行口控、串行口控制和中断控制。具体步骤如下：制和中断控制。具体步骤如下：l l确定确定确定确定T1T1的工作方式的工作方式（编程（编程（编程（编程TMODTMOD寄存器）；寄存器）；寄存器）；寄存器）；l l计算计算计算计算T1T1的初值的初值的初值的初值，装载，装载，装载，装载TH1TH1、TL1TL1；l l启动启动启动启动T1T1（编程（编程TCONTCON中的中的中的中的TR1TR1位）；位）；位）；位）；l l确定确定确定确定串行口控制串行口控制串行口控制串行
26、口控制（编程（编程（编程（编程SCON寄存器）；寄存器）；串行口在中断方式工作时，要进行中断设置串行口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程（编程IE、IP寄存器）。寄存器）。第30页，本讲稿共33页l l#include#include ll#define uchar unsigned char#define uchar unsigned charll#define uint unsigned int#define uint unsigned intllunsigned char flag,a,i;unsigned char flag,a,i;l luchar code table=I ge
27、t;uchar code table=I get;ll/uchar code table=I,g,e,t,;/uchar code table=I,g,e,t,;llvoid init()void init()ll llTMOD=0 x20;TMOD=0 x20;llTH1=0 xfd;TH1=0 xfd;l lTL1=0 xfd;TL1=0 xfd;llTR1=1;TR1=1;l lREN=1;REN=1;llSM0=0;SM0=0;llSM1=1;SM1=1;llEA=1;EA=1;llES=1;ES=1;l l l lvoid main()void main()l l l linit()
28、;init();llwhile(1)while(1)ll l lif(flag=1)if(flag=1)ll l lES=0;ES=0;llfor(i=0;i6;i+)for(i=0;i0;DelayTime-)for(;DelayTime0;DelayTime-)ll for(j=0;j125;j+)for(j=0;j125;j+)ll;ll ll lluchar Key()uchar Key()ll uchar KValue;uchar KValue;llP3|=0 x3e;P3|=0 x3e;/中间中间4 4位置高电平位置高电平llif(KValue=P3|0 xe3)!=0 xff)i
29、f(KValue=P3|0 xe3)!=0 xff)ll mDelay(10);mDelay(10);llif(KValue=P3|0 xe3)!=0 xff)if(KValue=P3|0 xe3)!=0 xff)ll for(;)for(;)llif(P3|0 xe3)=0 xff)if(P3|0 xe3)=0 xff)llreturn(KValue);return(KValue);ll ll llreturn(0);return(0);ll llvoid main()void main()ll uchar KeyValue;uchar KeyValue;lluchar c;uchar c;
30、llP1=0 xff;P1=0 xff;/关闭关闭P1P1口接的所有灯口接的所有灯llTMOD=0 x20;TMOD=0 x20;/确定定时器工作模式确定定时器工作模式llTH1=0 xFD;TH1=0 xFD;llTL0=0 xFD;TL0=0 xFD;/定时初值定时初值llPCON&=0 x80;PCON&=0 x80;/SMOD=1/SMOD=1llTR1=1;TR1=1;/开启定时器开启定时器1 1llSCON=0 x40;SCON=0 x40;/串口工作方式串口工作方式1 1llREN=1;REN=1;/允许接收允许接收llfor(;)for(;)ll if(KeyValue=Key
31、()if(KeyValue=Key()ll if(KeyValue|0 xfb)!=0 xff)if(KeyValue|0 xfb)!=0 xff)/K1/K1按下按下llSendData(0 x55);SendData(0 x55);llif(KeyValue|0 xf7)!=0 xff)if(KeyValue|0 xf7)!=0 xff)llSendData(0 xaa);SendData(0 xaa);ll llif(RI)if(RI)ll c=SBUF;c=SBUF;llP1=c;P1=c;llRI=0;RI=0;ll ll ll 第32页，本讲稿共33页单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计单片机原理及设计教学课件教学课件教学课件教学课件OVER!第33页，本讲稿共33页