80C51單片機(jī)的串行通信接口

教學(xué)內(nèi)容

串口通信基礎(chǔ)知識(shí)80C51單片機(jī)串行口的結(jié)構(gòu)80C51單片機(jī)串行口的工作方式0及應(yīng)用1教學(xué)要求

掌握串行通信相關(guān)的基本概念掌握80C51單片機(jī)串行口數(shù)據(jù)收發(fā)的過(guò)程學(xué)會(huì)80C51單片機(jī)串行口工作方式0的使用2計(jì)算機(jī)串行通信基礎(chǔ)隨著多微機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，計(jì)算機(jī)的通信功能愈來(lái)愈顯得重要。計(jì)算機(jī)通信是指計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備或計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的信息交換。計(jì)算機(jī)通信有并行通信和串行通信兩種方式。在多微機(jī)系統(tǒng)以及現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)中信息的交換多采用串行通信方式。3并行通信并行通信通常是將數(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)線(xiàn)同時(shí)進(jìn)行傳送。并行通信特點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單、傳輸速度快；由于傳輸線(xiàn)較多，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本高且接收方的各位同時(shí)接收存在困難。4串行通信串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線(xiàn)上逐位地傳送。串行通信的特點(diǎn)：傳輸線(xiàn)少，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本低，且可以利用電話(huà)網(wǎng)等現(xiàn)成的設(shè)備，但數(shù)據(jù)的傳送控制比并行通信復(fù)雜、速度慢。

5異步通信與同步通信異步通信：異步通信是指通信的發(fā)送與接收設(shè)備使用各自的時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過(guò)程。為使雙方的收發(fā)協(xié)調(diào)，要求發(fā)送和接收設(shè)備的時(shí)鐘盡可能一致。6異步通信與同步通信異步通信是以字符（構(gòu)成的幀）為單位進(jìn)行傳輸，字符與字符之間的間隙（時(shí)間間隔）是任意的，但每個(gè)字符中的各位是以固定的時(shí)間傳送的，即字符之間不一定有“位間隔”的整數(shù)倍的關(guān)系，但同一字符內(nèi)的各位之間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍。7異步通信的數(shù)據(jù)格式異步通信的特點(diǎn)：不要求收發(fā)雙方時(shí)鐘的嚴(yán)格一致，實(shí)現(xiàn)容易，設(shè)備開(kāi)銷(xiāo)較小，但每個(gè)字符要附加2～3位用于起止位，各幀之間還有間隔，因此傳輸效率不高。8異步通信與同步通信同步通信時(shí)要建立發(fā)送方時(shí)鐘對(duì)接收方時(shí)鐘的直接控制，使雙方達(dá)到完全同步。此時(shí)，傳輸數(shù)據(jù)的位之間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍，同時(shí)傳送的字符間不留間隙，即保持位同步關(guān)系，也保持字符同步關(guān)系。發(fā)送方對(duì)接收方的同步可以通過(guò)兩種方法實(shí)現(xiàn)。9同步通信的數(shù)據(jù)格式傳送的數(shù)據(jù)和控制信息都必須由規(guī)定的字符集（如ASCII碼）中的字符所組成。圖中幀頭為1個(gè)或2個(gè)同步字符SYN（ASCII碼為16H）。SOH為序始字符（ASCII碼為01H），表示標(biāo)題的開(kāi)始，標(biāo)題中包含源地址、目標(biāo)地址和路由指示等信息。STX為文始字符（ASCII碼為02H），表示傳送的數(shù)據(jù)塊開(kāi)始。數(shù)據(jù)塊是傳送的正文內(nèi)容，由多個(gè)字符組成。數(shù)據(jù)塊后面是組終字符ETB（ASCII碼為17H）或文終字符ETX（ASCII碼為03H）。然后是校驗(yàn)碼。典型的面向字符的同步規(guī)程如IBM的二進(jìn)制同步規(guī)程BSC。10串行通信的傳輸方向單工是指數(shù)據(jù)傳輸僅能沿一個(gè)方向，不能實(shí)現(xiàn)反向傳輸。半雙工是指數(shù)據(jù)傳輸可以沿兩個(gè)方向，但需要分時(shí)進(jìn)行。全雙工是指數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸。

單工半雙工全雙工11信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)利用調(diào)制器（Modulator）把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，然后送到通信線(xiàn)路上去，再由解調(diào)器（Demodulator）把從通信線(xiàn)路上收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。由于通信是雙向的，調(diào)制器和解調(diào)器合并在一個(gè)裝置中，這就是調(diào)制解調(diào)器MODEM。12串行通信的錯(cuò)誤校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)：在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)位尾隨的1位為奇偶校驗(yàn)位（1或0）。奇校驗(yàn)時(shí)，數(shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)與校驗(yàn)位“1”的個(gè)數(shù)之和應(yīng)為奇數(shù)；偶校驗(yàn)時(shí)，數(shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)與校驗(yàn)位“1”的個(gè)數(shù)之和應(yīng)為偶數(shù)。接收字符時(shí)，對(duì)“1”的個(gè)數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)不一致，則說(shuō)明傳輸數(shù)據(jù)過(guò)程中出現(xiàn)了差錯(cuò)。代碼和校驗(yàn)(了解)循環(huán)冗余校驗(yàn)（了解）13傳輸速率與傳輸距離傳輸速率比特率：每秒鐘傳輸?shù)男畔⒘?。單位：?秒（bps）波特率：每秒傳輸碼元的數(shù)目。單位：波特（baud）二進(jìn)制時(shí)兩者數(shù)值上相等。傳輸距離與傳輸速率的關(guān)系串行接口或終端直接傳送串行信息位流的最大距離與傳輸速率及傳輸線(xiàn)的電氣特性有關(guān)。傳輸距離隨傳輸速率的增加而減小。如波特率為9600時(shí)最大距離為76m。一般異步通信的波特率為50～19200b/s14RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C是EIA（美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)）1969年修訂RS-232C標(biāo)準(zhǔn)。RS-232C定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的物理接口標(biāo)準(zhǔn)。1、機(jī)械特性RS-232C接口規(guī)定使用25針連接器，連接器的尺寸及每個(gè)插針的排列位置都有明確的定義。（陽(yáng)頭）15RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)2、功能特性16RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)3、電氣特性：RS-232C采用負(fù)邏輯電平。在TXD和RXD引腳上電平定義：邏輯1：-3V～-15V邏輯0：+3V～+15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線(xiàn)上電平定義：信號(hào)有效：+3V～+15V信號(hào)無(wú)效：-3V～-15V17RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)4、過(guò)程特性過(guò)程特性規(guī)定了信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系，以便正確地接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。18RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)4、過(guò)程特性(a)無(wú)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)方式（b）聯(lián)絡(luò)線(xiàn)短接（偽連接）方式近程通信連接（距離<15m）19RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)5、RS-232C電平與TTL電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路MAX3232芯片20RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)6、采用RS-232C接口存在的問(wèn)題傳輸距離短，傳輸速率低有電平偏移抗干擾能力差針對(duì)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題，EIA制定了新的串行通信標(biāo)準(zhǔn)RS-422A和RS-485。（了解）2180C51串行口的結(jié)構(gòu)有兩個(gè)物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF；接收器是雙緩沖結(jié)構(gòu)。2280C51串行口數(shù)據(jù)收發(fā)過(guò)程串行口的發(fā)送和接收都是以SBUF的名稱(chēng)進(jìn)行讀或?qū)憽．?dāng)向SBUF發(fā)出寫(xiě)命令時(shí)，即是向發(fā)送緩沖器SBUF裝載并開(kāi)始由TXD引腳向外串行地發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，發(fā)送完后中斷標(biāo)志TI置1；當(dāng)串行口接收中斷標(biāo)志RI=0時(shí)，置允許接收位REN為1就會(huì)啟動(dòng)接收過(guò)程，一幀數(shù)據(jù)進(jìn)入輸入移位寄存器，并裝載到接收SBUF中，同時(shí)使RI=1。執(zhí)行讀SBUF命令，則可以由接收緩沖器SBUF取出數(shù)據(jù)，并存于某個(gè)指定的位置。2380C51串行口的控制寄存器80C51的串口的工作狀況受兩個(gè)特殊功能寄存器的控制：串口控制寄存器SCON和電源控制寄存器PCON。SCON的格式及各位的功能位序

D7D6D5D4D3D2D1D0位符號(hào)

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0SM1方式功能說(shuō)明波特率00方式0移位寄存器方式fosc/1201方式110位UART（8位數(shù)據(jù)）可變10方式211位UART（9位數(shù)據(jù)）fosc/64或者fosc/3211方式311位UART（9位數(shù)據(jù)）可變2480C51串行口的控制寄存器SCON的格式及各位的功能位序

D7D6D5D4D3D2D1D0位符號(hào)

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRIREN：接收使能位。REN=0：禁止接收數(shù)據(jù)；REN=1：允許接收數(shù)據(jù)。TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位。方式1下，發(fā)送停止位之前，由硬件置位。TI=1表示幀發(fā)送結(jié)束，TI由軟件清“0”。RI：接收中斷標(biāo)志位。方式1下，收到停止位之前，由硬件置位。RI=1表示幀接收結(jié)束，RI由軟件清“0”。2580C51串行口的控制寄存器PCON的格式及各位的功能位序

D7D6D5D4D3D2D1D0位符號(hào)

SMODSMOD：波特率倍增位。當(dāng)SMOD=1時(shí)，串行口波特率增加一倍，當(dāng)SMOD=0時(shí)，串行口波特率為設(shè)定值。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，SMOD=0。2680C51串行口的工作方式0方式0串行口為同步移位寄存器的輸入輸出方式。主要用于擴(kuò)展并行輸入或輸出口。數(shù)據(jù)由RXD（P3.0）引腳輸入或輸出，同步移位脈沖由TXD（P3.1）引腳輸出。發(fā)送和接收均為8位數(shù)據(jù)，低位在先，高位在后。波特率固定為fosc/12。方式0數(shù)據(jù)輸出時(shí)序2780C51串行口的工作方式0方式0數(shù)據(jù)輸入時(shí)序方式0輸出電路與輸入電路2880C51串行口的工作方式0應(yīng)用舉例29小結(jié)80C51單片機(jī)串口工作方式0：同步移