主要内容 串行口的结构 串行口的工作方式 波特率的计算 简单应用

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1 主要内容 串行口的结构 串行口的工作方式 波特率的计算 简单应用
第6章 MCS-51串行口及应用 主要内容 串行口的结构 串行口的工作方式 波特率的计算 简单应用

2 6.1 数据通信的基本概念 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。
6.1 数据通信的基本概念 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。 并行通信 串行通信

3 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

4 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 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

6 6.1 数据通信的基本概念 6.1.3 数据通信的同步方式 （一）异步方式 异步方式的一帧数据格式 起始位：表示一个字符的开始
6.1 数据通信的基本概念 6.1.3 数据通信的同步方式 （一）异步方式 异步方式的一帧数据格式 起始位：表示一个字符的开始 停止位：表示字符的结束 数据位：N位，在起始位之后、停止位之前。通信时，数据从低位开始传送。 奇偶校验位：紧跟在数据位之后一位，用于有限差错检测，保证数据传输的正确性 。当数据不需进行奇偶校验时，此位可省略。

7 6.1 数据通信的基本概念 6.1.3 数据通信的同步方式 （一）异步方式 异步通信中数据传送格式

8 6.1 数据通信的基本概念 6.1.3 数据通信的同步方式 （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：
6.1 数据通信的基本概念 6.1.3 数据通信的同步方式 （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。

9 6.1 数据通信的基本概念 6.1.3 数据通信的同步方式 （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 （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：240×10=2400 bit/s 每一个二进制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50～19200 bit/s 之间。

10 6.1 数据通信的基本概念 6.1.3 数据通信的同步方式 （二）同步方式
6.1 数据通信的基本概念 6.1.3 数据通信的同步方式 （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干个小的数据块，每个小数据块之间依靠同步字符来区别。

11 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.1 MCS－51 单片机的串行口结构 MCS－51单片机串行口内部结构

12 异步方式 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.1 MCS－51 单片机的串行口结构
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。 异步方式

13 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.2 串行口的控制 （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。 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI D D D D D D D1 D0 串行口工作方式 多机通信选择位 允许接收选择位 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 接收工作方式 允 许 接 收 方式2 第8位数据 接收到/发送完标志

14 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.2 串行口的控制 SCON各位的定义： （1）SM0、SM1：串行口操作方式选择位。
方式2或3中，SM2＝1，只有当RB8＝1，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SM2＝0, 不论RB8是否为1，都将前8位数据存入SBUF，并置RI为1。

15 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.2 串行口的控制 SCON各位的定义： （3）REN：允许串行接收位。
REN＝1允许接收， REN＝0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。TB8＝1，表示该发送帧为地址帧，TB8＝0，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SM2＝0，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 RI＝1标志着接收到一帧数据。RI必须由软件清零。 TI＝1标志着发送完一帧数据。TI必须由软件清零。

16 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.2 串行口的控制 （二）电源控制寄存器（ PCON，87H） SMOD：波特率倍增选择位。
波特率选择位 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；SMOD＝0，波特率不会提高。

17 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式 （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。

18 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式 （一）串行口工作方式0 MOV SBUF,A 发送结束 TI=1
接收结束 RI=1 MOV A, SBUF

19 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式 （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。

20 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式 串行口方式1的时序 （二）串行口工作方式1 MOV SBUF,A
发送结束 TI=1 接收结束 RI=1 MOV A, SBUF

21 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式 发送和接收频率（波特率 Baud Rate）的设定
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。

22 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式 波特率 Baud Rate 定时/计数器的初始时间常数为：

23 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式 （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，SMOD＝1，波特率为晶体振荡器频率的1/32；SMOD＝0，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。

24 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式 串行口方式2、3的时序 （三）串行口工作方式2 MOV SBUF,A
发送结束 TI=1 接收结束 RI=1 MOV A, SBUF

25 6.2 MCS－51 单片机的串行口 6.2.3 串行口的控制方式 （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。

26 6.3 串行口的应用 6.3.1 并行I/O口扩展 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。

27 采用2片74LS165扩展的2个8位并行输入输出接口电路
6.3 串行口的应用 6.3.1 并行I/O口扩展 （一）并行输入口扩展 采用2片74LS165扩展的2个8位并行输入输出接口电路

28 接收1个字节

29 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

30 发送1个字节

31 6.3 串行口的应用 6.3.2 串行口异步通信 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-51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。

32 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 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，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单元开始的区域。A、B单片机的晶振频率均为 MHz，拟采用通信波特率为9600 bit/s。

33 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 在数据通信之前，需要进行以下初始化编程：
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 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REN＝1。 （5）如果采用中断方式，则开放CPU中断（EA＝1）、允许串行口中断（ES＝1）。

34 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 MCS-51单片机单工串行通信

35 THAT’ S ALL! THANK YOU!