《單片機應(yīng)用技術(shù)》000-9（周君芝）課件 項目五 串行接口技術(shù)的應(yīng)用

單片機應(yīng)用技術(shù)（第2版）項目5項目4項目3項目2項目1C語言基礎(chǔ)知識單片機開發(fā)軟件及硬件系統(tǒng)的認識中斷系統(tǒng)與定時/計數(shù)器的應(yīng)用顯示器與鍵盤接口技術(shù)的應(yīng)用串行接口技術(shù)的應(yīng)用目錄項目7項目6A/D與D/A轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用單片機綜合實踐項目5串行接口技術(shù)的應(yīng)用項目導讀在項目2中介紹51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時，我們已經(jīng)知道在單片機內(nèi)有一個可編程、全雙工的串行接口，它是單片機與外界進行信息交換的工具，能夠輕松完成單片機與其他設(shè)備之間的遠距離通信。本項目將介紹串行通信的相關(guān)知識，串行接口的結(jié)構(gòu)、原理及其應(yīng)用，使學生能夠掌握串行接口的工作原理并能根據(jù)功能需求編寫程序。知識目標 了解串行通信的基本知識 掌握串行接口的結(jié)構(gòu)及工作過程 掌握串行接口的工作方式 熟悉RS-232C串行通信協(xié)議 掌握串行通信的發(fā)送與接收方式 掌握串行接口的擴展方法達成目標達成目標技能目標能根據(jù)需要，編寫程序，完成單片機與計算機之間的通信能根據(jù)需要，對串行接口進行擴展素質(zhì)目標養(yǎng)成精益求精、科學嚴謹、追求卓越的工匠精神養(yǎng)成腳踏實地、求真務(wù)實、團結(jié)協(xié)作的工作作風加強實踐練習，注重學思結(jié)合、知行統(tǒng)一，增強勇于探索的創(chuàng)新精神項目導航設(shè)計動態(tài)口令獲取系統(tǒng)——串行接口技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)5.1設(shè)計遠程報警器——串行通信標準的應(yīng)用任務(wù)5.2C設(shè)計動態(tài)口令獲取系統(tǒng)

——串行接口技術(shù)的應(yīng)用

011211101101011011010010011001101010100100110110100101100101110110101001101110101010101011010100110100105.15.1任務(wù)工單掃一掃查看任務(wù)工單任務(wù)描述動態(tài)口令是根據(jù)專門的算法生成一個不可預(yù)測的隨機數(shù)字組合，每個口令只能使用一次。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，動態(tài)口令技術(shù)已成為身份認證技術(shù)的主流，被廣泛應(yīng)用于金融、網(wǎng)游、電信運營、電子商務(wù)等領(lǐng)域。請設(shè)計一個動態(tài)口令獲取系統(tǒng)，以提高身份認證的安全性。任務(wù)實施1．整體設(shè)計思想

2．硬件設(shè)計3．軟件設(shè)計4．仿真調(diào)試詳細內(nèi)容掃碼觀看5.1.1串行通信的基本知識數(shù)據(jù)的各位在多根數(shù)據(jù)線上同時傳送，如圖所示。1)串行通信并行通信2)通信是指不同系統(tǒng)之間的信息交換。通信有兩種不同的方式，即串行通信和并行通信。bit變量名=變量值;數(shù)據(jù)的各位在一根數(shù)據(jù)線上按順序一位一位地傳送，如圖所示。5.1.1串行通信的基本知識串行通信與并行通信的比較如表所示。下面主要介紹串行通信的相關(guān)知識。項目串行通信并行通信數(shù)據(jù)傳送特點一位一位按順序傳送各位同時傳送傳輸速度慢快傳輸線少多成本低高適用場合

支持遠距離傳送，如計算機與遠程終端之間或終端與終端之間通常采用串行通信

不支持遠距離傳送，主要用于近距離傳送，如CPU與內(nèi)部寄存器及接口之間常采用并行通信5.1.1串行通信的基本知識異步通信方式是一種不連續(xù)傳送數(shù)據(jù)的方式。數(shù)據(jù)通常是以字符為單位組成字符幀進行傳送的，字符幀由發(fā)送端一幀一幀地發(fā)送，通過傳輸線由接收端一幀一幀地接收。發(fā)送端和接收端由各自的時鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個時鐘彼此獨立，可以不同步。1．串行通信方式串行通信方式有異步通信方式和同步通信方式兩種。1）異步通信方式5.1.1串行通信的基本知識在異步通信方式中，接收端是靠字符幀的格式來判斷發(fā)送端是何時開始及何時結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)的。字符幀也稱數(shù)據(jù)幀，由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位等組成，其格式如圖所示。5.1.1串行通信的基本知識起始位：位于字符幀首位，只占1位，為低電平，用于向接收端表示發(fā)送端開始發(fā)送一幀字符。數(shù)據(jù)位：位于起始位后面，一般為5～8位。數(shù)據(jù)位在傳送時，低位在前，高位在后。奇偶校驗位：位于數(shù)據(jù)位后面，只占1位，用于表示串行通信采用的是奇校驗還是偶校驗。停止位：位于字符幀末位，一般為1～2位，為高電平，用于向接收端表示一幀字符已發(fā)送完畢。5.1.1串行通信的基本知識經(jīng)驗傳承在串行通信中，停止位之后緊接著可以是下一幀字符的起始位，也可以是若干個空閑位（高電平），可由用戶根據(jù)需要決定。5.1.1串行通信的基本知識異步通信中額外的附加位（如起始位、停止位等）較多，因此，數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，但是對硬件的要求較低，實現(xiàn)起來比較容易，是單片機中常用的數(shù)據(jù)傳送方式。5.1.1串行通信的基本知識2）同步通信方式同步通信方式是一種連續(xù)傳送數(shù)據(jù)的方式。數(shù)據(jù)通常是以多個字符組成的數(shù)據(jù)塊為單位進行傳送的。同步通信時，接收端和發(fā)送端必須先建立同步（即雙方的時鐘要調(diào)整到同一個頻率），然后才能進行數(shù)據(jù)的傳輸。在同步通信方式中，接收端是靠數(shù)據(jù)的格式來接收數(shù)據(jù)的。數(shù)據(jù)由同步字符、數(shù)據(jù)字符和校驗字符等組成，其格式如圖所示。5.1.1串行通信的基本知識同步字符：位于數(shù)據(jù)塊之前，為1～2個字符，用于確認數(shù)據(jù)字符的開始。接收端接收到同步字符后，便確認有效數(shù)據(jù)字符的傳送開始。數(shù)據(jù)字符：位于同步字符之后，個數(shù)不受限制，由需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊的長度決定。校驗字符：位于數(shù)據(jù)塊之后，為1～2個字符，用于校驗接收端接收到的數(shù)據(jù)字符的正確性。5.1.1串行通信的基本知識同步通信數(shù)據(jù)傳輸速度較快，但是要求發(fā)送時鐘和接收時鐘保持嚴格同步，對硬件的要求較高，適合于需要傳送大量數(shù)據(jù)的場合。5.1.1串行通信的基本知識2．串行通信制式串行通信按照數(shù)據(jù)傳送的方向可分為單工、半雙工和全雙工三種制式，如圖所示。單工通信半雙工通信全雙工通信5.1.1串行通信的基本知識單工制式：數(shù)據(jù)只能單向傳送。通信雙方只具有發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)一種功能，若一方為發(fā)送端，則另一方只能是接收端，它們形成單向連接，只允許數(shù)據(jù)按照一個固定的方向傳送。半雙工制式：數(shù)據(jù)可以雙向傳送。通信雙方均具有發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)兩種功能，但發(fā)送和接收不能同時進行。通信時，數(shù)據(jù)只能在一個方向上傳送。全雙工制式：數(shù)據(jù)可以雙向傳送。通信雙方均具有發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)兩種功能，而且通信時，數(shù)據(jù)能夠同時在兩個方向上傳送。5.1.1串行通信的基本知識3．波特率波特率定義為每秒傳送二進制數(shù)的位數(shù)，單位為bit/s（或bps），即位/秒。波特率用于表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋ㄌ芈试礁?，?shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣仍娇臁＜僭O(shè)數(shù)據(jù)傳輸速度為100字符/秒，而每個字符包括10個代碼位（1個起始位、1個奇偶校驗位、1個停止位、7個數(shù)據(jù)位），則波特率為100字符/秒×10位/字符=1000位/秒5.1.251系列單片機的串行接口1．串行接口的結(jié)構(gòu)及工作過程1）串行接口的結(jié)構(gòu)51系列單片機串行接口是一個可編程的全雙工串行接口，能同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，也能作為同步移位寄存器使用。51系列單片機串行接口主要由輸入移位寄存器、串行接口數(shù)據(jù)緩沖器（SBUF）、串行接口控制寄存器（SCON）和波特率發(fā)生器構(gòu)成，并通過外部引腳串行通信數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD（P3.1）、串行通信數(shù)據(jù)接收端RXD（P3.0）與外界通信。串行接口的結(jié)構(gòu)如圖所示。5.1.251系列單片機的串行接口串行接口的結(jié)構(gòu)5.1.1串行通信的基本知識輸入移位寄存器：用于將外部設(shè)備輸入的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)。串行接口數(shù)據(jù)緩沖器（SBUF）：是一個8位寄存器，字節(jié)地址為99H，用于存放將要發(fā)送和接收到的數(shù)據(jù)。SBUF包括發(fā)送SBUF和接收SBUF，它們共用邏輯地址99H，但實際上它們有相互獨立的物理空間。CPU對發(fā)送SBUF只能寫入不能讀出，對接收SBUF只能讀出不能寫入。串行接口控制寄存器（SCON）：是一個8位寄存器，字節(jié)地址為98H，用于控制和檢測串行接口的工作狀態(tài)。波特率發(fā)生器：由定時器T1構(gòu)成，用于產(chǎn)生發(fā)送和接收數(shù)據(jù)所需要的移位脈沖。5.1.251系列單片機的串行接口CPU不停地檢測引腳RXD上的信號，當信號中出現(xiàn)低電平時，在接收控制電路的控制下，按設(shè)定好的波特率，每來一次移位脈沖，讀取外部設(shè)備發(fā)送的一位數(shù)據(jù)到輸入移位寄存器。一幀數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，數(shù)據(jù)被存入接收SBUF，同時向CPU發(fā)出中斷請求，RI位置“1”；CPU響應(yīng)中斷后，開始接收下一幀數(shù)據(jù)。1) 串行接口發(fā)送數(shù)據(jù)的工作過程 串行接口接收數(shù)據(jù)的工作過程2)CPU通過內(nèi)部總線將并行數(shù)據(jù)寫入發(fā)送SBUF，在發(fā)送控制電路的控制下，按設(shè)定好的波特率，每來一次移位脈沖，通過引腳TXD向外輸出一位數(shù)據(jù)。一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，向CPU發(fā)出中斷請求，TI位置“1”；CPU響應(yīng)中斷后，開始準備發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。2）串行接口的工作過程串行接口的工作過程可分為發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)兩個過程。5.1.251系列單片機的串行接口在串行通信中，加在數(shù)據(jù)字符開始和結(jié)束部分的起始位、停止位等是由硬件電路直接完成的。5.1.251系列單片機的串行接口2．串行接口的相關(guān)寄存器串行接口的相關(guān)寄存器有串行接口控制寄存器（SCON）、電源控制寄存器（PCON）等。5.1.251系列單片機的串行接口1）SCONSCON既可進行位尋址，也可進行字節(jié)尋址。SCON的位名稱及位地址如表所示。SCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名稱SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H

5.1.251系列單片機的串行接口SM0和SM1：串行接口的工作方式選擇位。其控制的4種工作方式如表所示。SM0SM1工作方式功能波特率0008位同步移位寄存器fosc/1201110位UART可變10211位UARTfosc/64或fosc/3211311位UART可變注：UART是通用異步接收/發(fā)送器的英文縮寫，fosc是晶體振蕩器的頻率。

5.1.251系列單片機的串行接口SM2：多機通信控制位。在工作方式0中，SM2=0。在工作方式1中，若SM2=1，則只有收到有效停止位時，RI才置“1”。在工作方式2和工作方式3中，處于接收狀態(tài)時，若SM2=1且接收數(shù)據(jù)的第9位RB8=1，則RI置“1”；處于發(fā)送狀態(tài)時，若SM2=0，則不論接收數(shù)據(jù)的第9位RB8為“0”還是“1”，TI、RI都以正常方式被激活。REN：串行接收允許控制位。當REN=1時，允許串行接口接收數(shù)據(jù)；當REN=0時，禁止串行接口接收數(shù)據(jù)。REN由軟件進行置位或清“0”。

5.1.251系列單片機的串行接口TB8：發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位。在工作方式2和工作方式3中，TB8是發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位，可根據(jù)需要由軟件置“1”或清“0”。TB8一般可作為奇偶校驗位（單機通信）。在多機通信中，TB8可作為區(qū)別地址幀和數(shù)據(jù)幀的標志位，TB8=0時為數(shù)據(jù)幀，TB8=1時為地址幀。在工作方式0和工作方式1中，該位未使用。

5.1.251系列單片機的串行接口RB8：接收數(shù)據(jù)的第9位。在工作方式2和工作方式3中，RB8是接收數(shù)據(jù)的第9位，可作為奇偶校驗位（單機通信）。在多機通信中，RB8可作為區(qū)別地址幀和數(shù)據(jù)幀的標志位，RB8=0時為數(shù)據(jù)幀，RB8=1時為地址幀。在工作方式1中，若SM2=1，則RB8用于存放接收到的停止位。在工作方式0中，該位未使用。TI和RI：發(fā)送中斷請求標志位和接收中斷請求標志位，這兩位在項目3中已經(jīng)介紹過，此處不再贅述。5.1.251系列單片機的串行接口2）PCONPCON是一個8位專用寄存器，主要是為CHMOS型單片機的電源控制而設(shè)置的，字節(jié)地址為87H，不可進行位尋址。PCON的位名稱如表所示。PCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名稱SMOD———GF1GF0PDIDL

5.1.251系列單片機的串行接口其中，只有SMOD與串行通信有關(guān)，其他各位用于電源管理，此處不詳細介紹。SMOD：串行接口波特率倍增位。在工作方式1、工作方式2和工作方式3中，若SMOD=1，則串行接口波特率增加一倍；若SMOD=0，則串行接口波特率不加倍。系統(tǒng)復(fù)位時，SMOD=0。5.1.251系列單片機的串行接口在HMOS型單片機中，PCON除了最高位SMOD外，其他位都是虛設(shè)的。5.1.251系列單片機的串行接口3．串行接口的工作方式DIGITALVIRTUAL51系列單片機串行接口有4種工作方式，分別是工作方式0、工作方式1、工作方式2和工作方式3。1）工作方式0在工作方式0下，串行接口為波特率固定的（波特率固定為fosc/12）8位同步移位寄存器。發(fā)送或接收的一幀數(shù)據(jù)由8位數(shù)據(jù)位組成，不設(shè)起始位和停止位，其一幀數(shù)據(jù)格式如圖所示。5.1.251系列單片機的串行接口DIGITALVIRTUAL在工作方式0下，無論是發(fā)送數(shù)據(jù)還是接收數(shù)據(jù)，RXD引腳都連接串行數(shù)據(jù)線，TXD引腳都連接移位脈沖線。發(fā)送數(shù)據(jù)時，由TXD引腳送出移位脈沖，而由RXD引腳送出串行數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)時，由TXD引腳送出移位脈沖，而由RXD引腳接收串行數(shù)據(jù)。工作方式0主要用于外接移位寄存器來擴展I/O端口，或外接同步輸入輸出設(shè)備。5.1.251系列單片機的串行接口2）工作方式1發(fā)送數(shù)據(jù)時，CPU執(zhí)行一條數(shù)據(jù)寫入SBUF的指令，啟動發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從TXD引腳輸出。當發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，TI置“1”。工作方式1所傳送的波特率取決于定時器T1的溢出率和PCON中SMOD位的值。在工作方式1下，串行接口為波特率可調(diào)的10位異步通信串行接口。發(fā)送或接收的一幀數(shù)據(jù)包括1位起始位、8位數(shù)據(jù)位和1位停止位，其一幀數(shù)據(jù)格式如圖所示。發(fā)送數(shù)據(jù)5.1.251系列單片機的串行接口當RI=0、REN=1時，允許串行接口接收數(shù)據(jù)，串行接口采樣RXD引腳的狀態(tài)。當采樣到由1到0的跳變時，啟動接收器接收數(shù)據(jù)。當檢測到起始位有效時（起始位為0），開始接收一幀數(shù)據(jù)。當滿足RI=0且停止位為1或SM2=0的條件時，接收數(shù)據(jù)進入SBUF，停止位進入RB8位，同時RI置“1”；否則接收數(shù)據(jù)丟失。接受數(shù)據(jù)5.1.251系列單片機的串行接口在工作方式1下接收數(shù)據(jù)時，應(yīng)先用軟件清除RI或SM2的值。5.1.251系列單片機的串行接口3）工作方式2發(fā)送數(shù)據(jù)時，先將TB8位由軟件置“1”，然后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入SBUF，啟動發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)。寫SBUF的指令，除了將8位數(shù)據(jù)送入SBUF外，同時還將TB8裝入輸出移位寄存器的第9位，并通知發(fā)送控制電路進行一次發(fā)送，一幀數(shù)據(jù)即從TXD引腳輸出。一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，CPU自動將TI置“1”，在發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)之前，TI必須清“0”。在工作方式2下，串行接口為11位異步通信串行接口，波特率與SMOD位的值有關(guān)。發(fā)送或接收的一幀數(shù)據(jù)包括1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位奇偶校驗位和1位停止位，其一幀數(shù)據(jù)格式如圖所示。發(fā)送數(shù)據(jù)5.1.251系列單片機的串行接口當REN=1時，允許串行接口接收數(shù)據(jù)。當串行接口采樣到RXD引腳由1到0的跳變且檢測到起始位有效時，啟動接收器開始接收一幀數(shù)據(jù)。當接收器接收到第9位數(shù)據(jù)后，若同時滿足以下兩個條件：RI=0且SM2=0，或接收到的第9位數(shù)據(jù)為1，則接收數(shù)據(jù)有效，將8位數(shù)據(jù)送入SBUF，第9位送入RB8，并將RI置“1”。若不滿足上述兩個條件，則數(shù)據(jù)丟失。接受數(shù)據(jù)5.1.251系列單片機的串行接口DIGITALVIRTUAL4）工作方式3在工作方式3下，串行接口為波特率可變的11位異步通信串行接口。除了波特率不同以外，工作方式3和工作方式2完全相同。5.1.251系列單片機的串行接口在串行通信中，收發(fā)雙方對發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的波特率有一定的約定。51系列單片機的串行接口有4種工作方式，其中，工作方式0和工作方式2的波特率是固定的，工作方式1和工作方式3的波特率是可變的。下面進行具體介紹。4．串行接口的波特率設(shè)定5.1.251系列單片機的串行接口1）工作方式0的波特率設(shè)定在工作方式0下，波特率固定為fosc的1/12，與PCON中SMOD位的值無關(guān)。其計算公式為2）工作方式2的波特率設(shè)定在工作方式2下，波特率與PCON中SMOD位的值有關(guān)。當SMOD=0時，波特率為fosc的1/64；當SMOD=1時，波特率為fosc的1/32。其計算公式為5.1.251系列單片機的串行接口3）工作方式1或工作方式3的波特率設(shè)定在工作方式1或工作方式3下，波特率由定時器T1的溢出率與SMOD位的值共同決定。其計算公式為式中：T1溢出率——一次定時時間的倒數(shù)，即式中：M——定時器T1的工作方式所決定的計數(shù)器的位數(shù)；X——計數(shù)器初始值。于是5.1.251系列單片機的串行接口定時器T1用作波特率發(fā)生器時應(yīng)禁止T1中斷。5.1.251系列單片機的串行接口約定是行業(yè)制定的標準，是實際應(yīng)用中要嚴格遵守的條約，更是科技創(chuàng)新路上不可忽視的重要存在。“科技是國之利器，國家賴之以強，企業(yè)賴之以贏，人民生活賴之以好。”今天，中國把科技創(chuàng)新擺在更加重要的位置，吹響建設(shè)世界科技強國的號角，是為夢想尋找引擎、為藍圖謀劃線路。使命在肩，前程璀璨，中國科技創(chuàng)新的春天，路正寬，風正暖！5.1.251系列單片機的串行接口【例5-1】

設(shè)兩機通信的波特率為2400bit/s，若fosc=6MHz，串行接口處于工作方式1，試計算定時器T1的初值X。【問題分析】

定時器T1作為波特率發(fā)生器使用時，通常將其工作方式設(shè)置為工作方式2，但要禁止T1中斷，以免產(chǎn)生不必要的中斷帶來頻率誤差。5.1.251系列單片機的串行接口【解】

由串行接口工作方式1的波特率計算公式可得初值X為 X=-fosc

X=-當SMOD=0時，X≈250=FAH；當SMOD=1時，X≈243=F3H。表列出了一些常用波特率及其產(chǎn)生條件。串行接口的

工作方式波特率

（bit/s）fosc

（MHz）SMOD定時器T1工作方式初始值工作方式0100000012××××工作方式2375000121×××工作方式1

或工作方式3120011.0592002E8H240011.0592002F4H480011.0592002FAH960011.0592002FDH1920011.0592102FDH5.1.251系列單片機的串行接口知識鏈接設(shè)置串行接口波特率的步驟如下。（1）寫TMOD，設(shè)置定時器T1的工作方式。（2）給TH1和TL1賦值，設(shè)置定時器T1的初值X。（3）置位TR1，啟動定時器T1工作，即啟動波特率發(fā)生器。例5-1中波特率的設(shè)置參考代碼如下。TMOD=0x20; /*定時器T1工作在工作方式2下*/TL1=0xF3; /*設(shè)置初值，波特率為2400bit/s*/TH1=0xF3;TR1=1;5.1.3串行接口擴展技術(shù)當單片機本身的并行端口不能滿足需要時，可以通過串行接口進行擴展。此時采用工作方式0，外接一個串行輸入并行輸出的移位寄存器，可以實現(xiàn)由串行到并行的轉(zhuǎn)換。常用的移轉(zhuǎn)換芯片有4094、74LS164等。另外，串行接口也可以外接并行輸入串行輸出的移位寄存器，來實現(xiàn)由并行到串行的轉(zhuǎn)換，常用的轉(zhuǎn)換芯片有4014、74LS165等。

筆段LCD液晶顯示器

字符LCD液晶顯示器5.1.3串行接口擴展技術(shù)1．串行接口擴展并行輸出端口利用51系列單片機的串行接口擴展并行輸出端口的接線圖如圖所示，圖中的74LS164芯片為串行輸入并行輸出移位寄存器。當一幀數(shù)據(jù)寫入SBUF時，串行接口將8位數(shù)據(jù)以fosc/12的波特率從RXD引腳輸出（低位在前），同時由TXD引腳輸出同步移位脈沖。一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，硬件將TI置“1”，請求中斷。在再次發(fā)送數(shù)據(jù)之前，必須用軟件將TI清“0”。5.1.3串行接口擴展技術(shù)視野拓展74LS164芯片的引腳排列如圖所示。各引腳功能如下。A、B：串行數(shù)據(jù)輸入端。Q0～Q7：并行數(shù)據(jù)輸出端。

：清“0”端，低電平有效。CLK：時鐘脈沖輸入端，上升沿有效。GND：接地端。VCC：接電源端。74LS164芯片5.1.3串行接口擴展技術(shù)【例5-2】利用74LS164芯片擴展串行接口，實現(xiàn)對8位信號燈的流水控制。串行接口控制8位信號燈的原理圖如圖所示?！締栴}分析】

單片機在工作方式0下，通過RXD引腳發(fā)送串行數(shù)據(jù)，串行數(shù)據(jù)的傳送是否完成可通過TI的狀態(tài)來判斷。5.1.3串行接口擴展技術(shù)#include<reg51.h>unsignedchardat=0x01; /*定義發(fā)送數(shù)據(jù)*/voiddelay1(unsignedinti); /*延時函數(shù)聲明*/main(){ unsignedchari; SCON=0x00; /*串行接口工作在工作方式0*/ while(1){ for(i=0;i<8;i++){ SBUF=～dat; /*傳送8位數(shù)據(jù)*/ while(!TI); /*查詢TI是否由0變?yōu)?*/【參考代碼】5.1.3串行接口擴展技術(shù)

TI=0; /*軟件使TI清“0”*/ dat<<=1; /*輸出數(shù)據(jù)左移1位*/ delay1(12000); } }}voiddelay1(unsignedintt){ inti; for(i=0;i<t;i++);}5.1.3串行接口擴展技術(shù)利用51系列單片機的串行接口擴展并行輸入端口的接線圖如圖所示，圖中的74LS165芯片為并行輸入串行輸出移位寄存器。在滿足REN=1和RI=0的條件下，串行接口從RXD引腳以fosc/12的波特率輸入數(shù)據(jù)（低位在前），當接收完8位數(shù)據(jù)后，硬件將RI置“1”，請求中斷。在再次接收數(shù)據(jù)之前，必須由軟件將RI清“0”。2．串行接口擴展并行輸入端口5.1.3串行接口擴展技術(shù)視野拓展74LS165芯片74LS165芯片的引腳排列如圖所示。各引腳功能如下。SH/：移位/置數(shù)端，低電平有效。D0～D7：并行數(shù)據(jù)輸入端。QH、

：串行數(shù)據(jù)輸出端。CP、

：時鐘脈沖輸入端。GND：接地端。VCC：接電源端。5.1.3串行接口擴展技術(shù)【例5-2】并行轉(zhuǎn)串行電路圖如圖所示，74LS165將指撥開關(guān)S1～S8的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，通過RXD引腳傳輸給單片機。編寫程序?qū)崿F(xiàn)如下功能：單片機將指撥開關(guān)的狀態(tài)反映到P0所連接的LED上。5.1.3串行接口擴展技術(shù)【問題分析】

74LS165加載了S1～S8上的并行數(shù)據(jù)后，依照TXD引腳傳來的移位脈沖，將數(shù)據(jù)一位一位地從RXD引腳傳入單片機中。當SBUF數(shù)據(jù)填滿后產(chǎn)生RI中斷，然后將緩沖器SBUF中的數(shù)據(jù)通過P0輸出。并行轉(zhuǎn)串行程序設(shè)計流程如圖所示。5.1.3串行接口擴展技術(shù)/**************************

并行轉(zhuǎn)串行***************************/#include<reg52.h>sbitload=P3^1; /*聲明P3^1位置*/main(){ SCON=0x11; /*串行接口工作在工作方式0，REN=1，RI=1*/ while(1) {【參考代碼】5.1.3串行接口擴展技術(shù) load=0; /*輸出負脈沖，讓74LS165加載數(shù)據(jù)*/ if(load==0); /*延長負脈沖寬度*/ if(load==0); /*延遲負脈沖寬度*/ load=1; /*恢復(fù)高電平*/ RI=0; /*清除RI*/ while(RI==0); /*等待RI輸入中斷*/ P0=SBUF; /*RI=1時（接收完成），輸出至P0*/ }}課堂小結(jié)1串行通信的基本知識251系列單片機的串行接口3串行接口擴展技術(shù)C設(shè)計遠程報警器

——串行通信標準的應(yīng)用

011211101101011011010010011001101010100100110110100101100101110110101001101110101010101011010100110100105.25.2任務(wù)工單掃一掃查看任務(wù)工單任務(wù)描述近年來，入室盜竊現(xiàn)象屢有發(fā)生，傳統(tǒng)的防盜裝置通常是在傳感器接收到異樣的信息后發(fā)出警報聲來通知戶主。由于這種防盜裝置當用戶不在家時便聽不到報警聲，形同虛設(shè)，因此，人們希望有一套防盜系統(tǒng)能夠遠程將家中的情況準確快速地傳遞給自己。遠程防盜系統(tǒng)隱蔽性強、安全性高，具有很強的使用價值。請設(shè)計一個遠程報警器，并實現(xiàn)遠程報警功能。任務(wù)實施詳細內(nèi)容掃碼觀看1．整體設(shè)計思想

2．硬件設(shè)計3．軟件設(shè)計4．仿真調(diào)試5.2.1RS-232C串行通信協(xié)議RS-232C是由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制定的，是目前使用最多的一種異步串行通信總線標準。其中“RS”是recommendedstandard（推薦標準）的縮寫，“232”是該標準的標識，“C”表示此標準已修改了三次。RS-232C定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的物理接口標準，采用標準接口后，能夠方便地把單片機、外部設(shè)備以及測量儀器等有機地連接起來構(gòu)成一個測控系統(tǒng)。例如，使用一根電話線進行通信，計算機和調(diào)制解調(diào)器（MODEM）之間的連線是根據(jù)RS-232C標準連接的，其連接方式及通信原理如圖所示。5.2.1RS-232C串行通信協(xié)議1．RS-232C的電氣標準RS-232C的電氣標準采用負邏輯，電平值為?5～?15V的低電平表示邏輯“1”；電平值為+5～+15V的高電平表示邏輯“0”。由于TTL電路采用的是正邏輯，因此RS-232C不能直接與TTL電路連接，使用時必須加上適當?shù)碾娖睫D(zhuǎn)換電路進行電平轉(zhuǎn)換，否則將使TTL電路燒毀。目前較為常用的電平轉(zhuǎn)換芯片有MAX232、MC1488和MC1489等。5.2.1RS-232C串行通信協(xié)議知識鏈接MAX232芯片是MAXIM公司推出的一款兼容RS-232C標準的芯片，其內(nèi)部有一個電源電壓變換器，可以將輸入的+5V電壓轉(zhuǎn)換成RS-232C輸出電平所需要的±12V電壓。采用這種芯片的接口電路，只需要單一的+5V電源即可。MAX232芯片的引腳結(jié)構(gòu)如圖5-31所示。其中，引腳1～6用于電源電壓轉(zhuǎn)換；引腳7～10和引腳11～14構(gòu)成兩組TTL信號電平和RS-232C信號電平的轉(zhuǎn)換電路，對應(yīng)引腳可直接與單片機串行接口的TTL電平引腳和RS-232C電平引腳相連。MAX232芯片5.2.1RS-232C串行通信協(xié)議2．RS-232C引腳功能RS-232C標準接口采用的是25位引腳（針）串行接口，如圖所示。大部分通信系統(tǒng)只用到其中的9個引腳，因此，實際工作中常采用9針串行接口，其原理圖和實物圖如圖所示。另外，在一些簡單的通信系統(tǒng)中，只使用發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)和地線3個引腳就可以完成數(shù)據(jù)通信。25針串行接口原理圖9針串行接口原理圖9針串行接口實物圖5.2.1RS-232C串行通信協(xié)議RS-232C各位引腳的定義如表所示。RS-232C引腳信號可分為數(shù)據(jù)發(fā)送與接收和聯(lián)絡(luò)兩部分，其中，RXD和TXD是數(shù)據(jù)發(fā)送與接收信號，用于DTE與DCE之間交換信息；其他信號屬于聯(lián)絡(luò)信號，用于保證信息正確地傳輸。5.2.1RS-232C串行通信協(xié)議引腳定義（助記符）引腳定義（助記符）1保護地（PG）14輔助通道發(fā)送數(shù)據(jù)（STXD）2發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD）15發(fā)送時鐘（TXC）3接收數(shù)據(jù)（RXD）16輔助通道接收數(shù)據(jù)（SRXD）4請求發(fā)送（RTS）17接收時鐘（RXC）5清除發(fā)送（CTS）18未定義6數(shù)據(jù)準備就緒（DSR）19輔助通道請求發(fā)送（SRTS）7地線（GND）20數(shù)據(jù)終端準備就緒（DTR）8接收線路信號檢測（DCD）21信號質(zhì)量檢測9未定義22振鈴指示（RI）10未定義23數(shù)據(jù)信號速率選擇11未定義24發(fā)送時鐘12輔助通道接收線路信號檢測（SDCD）25未定義13輔助通道允許發(fā)送（SCTS）

5.2.1RS-232C串行通信協(xié)議3．RS-232C的通信距離和速率RS-232C規(guī)定最大的負載電容為2500pF，這個電容限制了傳輸距離和傳輸速率，在不使用調(diào)制解調(diào)器的情況下，RS-232C能夠可靠進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笸ㄐ啪嚯x為15m。對于RS-232C遠程通信，必須通過調(diào)制解調(diào)器進行連接。RS-232C接口最大傳輸速率為20000bit/s，能夠提供的傳輸速率主要有：1200bit/s、2400bit/s、4800bit/s、9600bit/s、19200bit/s等。另外，由于傳輸距離與傳輸速率成反比關(guān)系，因此適當?shù)亟档蛡鬏斔俾?，可以延長RS-232C的傳輸距離，提高通信的穩(wěn)定性。在儀器儀表或工業(yè)控制場合，最常見的傳輸速率為9600bit/s。5.2.2串行通信的發(fā)送與接收方式串行通信包含發(fā)送與接收兩部分，發(fā)送與接收雙方須采用同一方式進行通信，常采用的方式有查詢方式和中斷方式。查詢方式中斷方式5.2.2串行通信的發(fā)送與接收方式1．查詢方式查詢方式是根據(jù)TI或RI的狀態(tài)來判斷一次數(shù)據(jù)發(fā)送或接收是否完成的方式。查詢方式程序設(shè)計流程如圖所示。發(fā)送程序接受程序5.2.2串行通信的發(fā)送與接收方式發(fā)送數(shù)據(jù)時，先將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，然后查詢是否發(fā)送完畢，再決定是否發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)，即“先發(fā)后查”。接收數(shù)據(jù)時，先判斷是否接收到一幀數(shù)據(jù)，然后保存這一幀數(shù)據(jù)，再查詢是否接收到下一幀數(shù)據(jù)，即“先查后收”。5.2.2串行通信的發(fā)送與接收方式【例5-4】用查詢方式實現(xiàn)：將A機起始地址為50H的數(shù)據(jù)塊傳送到B機以50H為起始地址的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。假設(shè)數(shù)據(jù)塊的長度為5，串行接口工作在工作方式1，TI工作在工作方式2，fosc=6MHz，SMOD=1，波特率為2400bit/s。【問題分析】由TI工作在工作方式2，fosc=6MHz，SMOD=1，波特率為2400bit/s，可求得TH1=TL1=F3H。5.2.2串行通信的發(fā)送與接收方式【參考代碼】發(fā)送程序參考代碼如下#include<reg51.h>#include<absacc.h>unsignedinti;/**********串行接口初始化函數(shù)**********/voidinitial(void){ TMOD=0x20; /*T1工作在工作方式2*/ TH1=0xF3; /*定時器賦初值*/ TL1=0xF3; SCON=0x40; /*串行接口工作在工作方式1*/ PCON=0x80; /*SMOD=1*/ TR1=1; } /*T1啟動計數(shù)*/5.2.2串行通信的發(fā)送與接收方式/**********主函數(shù)**********/main(){ initial(); for(i=0;i<=5;i++) { SBUF=DBYTE[0x50+i]; /*發(fā)送數(shù)據(jù)*/ while(TI==0); /*是否發(fā)送完畢*/ TI=0; /*發(fā)送完畢，TI由軟件清“0”*/ }}5.2.2串行通信的發(fā)送與接收方式接收程序參考代碼如下#include<reg51.h>#include<absacc.h>unsignedinti;/**********串行接口初始化函數(shù)**********/voidinitial(void){ TMOD=0x20; /*T1工作在工作方式2*/ TH1=0xF3;

TL1=0xF3; SCON=0x50; /*串行接口工作在工作方式1，允許接收*/ PCON=0x80; /*SMOD=1*/ TR1=1; /*T1啟動計數(shù)*/}5.2.2串行通信的發(fā)送與接收方式/**********主函數(shù)**********/main(){ initial(); for(i=0;i<=5;i++) { while(RI==0); /*查詢是否接收完畢*/ DBYTE[0x50+i]=SBUF； /*接收數(shù)據(jù)*/ RI=0; /*接收完畢，RI由軟件清“0”*/ }}5.2.2串行通信的發(fā)送與接收方式2．中斷方式中斷方式是指CPU響應(yīng)中斷申請，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中完成數(shù)據(jù)發(fā)送與