《Proteus仿真平臺(tái)單片機(jī)項(xiàng)目式教程》課件 項(xiàng)目6 串口通信

主講：XXX單片機(jī)技術(shù)《Proteus平臺(tái)單片機(jī)項(xiàng)目式教程》西安電子科技大學(xué)出版社單片機(jī)技術(shù)江西農(nóng)業(yè)大學(xué)南昌商學(xué)院項(xiàng)目6串口通信 課程引入1應(yīng)用效果仿真展示2基本原理（重點(diǎn)）3實(shí)物效果展示4思考題與課外拓展5一、課程引入第一步：復(fù)習(xí)舊課。前面，我們采用單片機(jī)的定時(shí)中斷，設(shè)計(jì)了一個(gè)“9分59秒”定時(shí)器。主程序：按鍵的掃描。中斷服務(wù)：T0工作在方式2實(shí)現(xiàn)1s的定時(shí)，及送顯。一、課程引入今天我們將了解單片機(jī)串行通信的特點(diǎn)。掌握單片機(jī)串行通信協(xié)議及其具體應(yīng)用編程方法。那么，什么叫通信？常見(jiàn)的通信方式有哪些？（學(xué)生討論、老師作總結(jié)）總結(jié)：（1）通信，就是信息的傳遞。（2）烽火臺(tái)、擊鼓、驛站接力、信鴿、旗語(yǔ)，電報(bào)，電話(huà)，短信，E-MAIL等。（3）串行通信和并行通信、全雙工通信，Wi-Fi，USB，NFC等。一、課程引入第二步：?jiǎn)l(fā)式引入新的問(wèn)題：串行通信、并行通信有什么不同？現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中串口通信十分常見(jiàn)，為什么計(jì)算機(jī)與外設(shè)通信采用串口居多？例如：USB接口從1.0（1996年），3.0到4.0（2019年），速度從1.5Mbps到40Gbit/s。（速度的背后：協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)、換代）第三步：提出這節(jié)課中心問(wèn)題：?jiǎn)纹瑱C(jī)如何實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)進(jìn)行串口通信？

同理，單片機(jī)的串口通信，需要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）串口通信協(xié)議是指什么？（2）單片機(jī)串口通信的特點(diǎn)？二、應(yīng)用效果仿真展示仿真平臺(tái)應(yīng)用效果展示（激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣）三、基本原理（重點(diǎn)）

1、項(xiàng)目任務(wù)：

基于Proteus仿真平臺(tái)和單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)串口通信。具體如下：

（1）將PC機(jī)鍵盤(pán)輸入的數(shù)據(jù)先發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)收到PC機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)后，回送同一數(shù)據(jù)給PC機(jī)，通過(guò)串口調(diào)試終端顯示出來(lái)。

（2）單片機(jī)同時(shí)將接收到的30-39H之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成0-9的數(shù)字顯示在數(shù)碼管上，其他的字符則直接顯示為其ASCII碼。

（3）當(dāng)串口調(diào)試終端顯示的字符與所鍵入的字符相同，說(shuō)明二者之間的通信正常。三、基本原理（重點(diǎn)）2、相關(guān)知識(shí)（1）串行通信概念

串行通信，計(jì)算機(jī)與外設(shè)通信時(shí)，數(shù)據(jù)一位一位地按順序傳送。

特點(diǎn)：傳送控制復(fù)雜、通信速度較慢。但傳輸線(xiàn)少，成本低。往往只需一根數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)，可以較大地節(jié)約通信成本。串行通信示意圖串行通信可分為同步通信和異步通信兩類(lèi)。三、基本原理（重點(diǎn)）（2）通信協(xié)議

異步通信：

在異步通信中，收、發(fā)設(shè)備時(shí)鐘獨(dú)立，互不同步，數(shù)據(jù)以字符幀為單位進(jìn)行傳輸。字符幀格式：異步通信的字符幀格式三、基本原理（重點(diǎn)）波特率（Baud）：波特率指每秒鐘傳送碼元（符號(hào)）的個(gè)數(shù)，1波特即指每秒鐘傳輸1個(gè)碼元。它是衡量異步通信傳輸通道頻寬的一個(gè)重要指標(biāo)。同步通信協(xié)議：

收、發(fā)設(shè)備時(shí)鐘同步，在數(shù)據(jù)開(kāi)始傳送前用同步字符同步收發(fā)。同步通信的字符幀格式三、基本原理（重點(diǎn)）（3）單片機(jī)串口的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

89C51單片機(jī)的串行口主要由串行口緩沖器SBUF、串行控制寄存器SCON、輸入移位寄存器和定時(shí)器T1等幾部分構(gòu)成。工作原理：發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，“MOVSBUF，A”指令將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到發(fā)送SBUF，在移位脈沖控制下，TXD向外按位輸出數(shù)據(jù)。串行口結(jié)構(gòu)示意圖三、基本原理（重點(diǎn)）串行口接收數(shù)據(jù)時(shí)，CPU不停地檢測(cè)引腳RXD上的信號(hào)，采樣到起始位低電平“0”時(shí)，在接收控制器的控制下，按設(shè)定好的波特率，每來(lái)一次移位脈沖，讀取RXD引腳上的1位數(shù)據(jù)到移位寄存器。

一幀數(shù)據(jù)接收完后，被存入接收SBUF，RI位由硬件置1。

串行口結(jié)構(gòu)示意圖三、基本原理（重點(diǎn)）（4）串行口控制寄存器SCON串行工作方式選擇：SCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名稱(chēng)SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI功能工作方式選擇位多機(jī)通信控制位允許串行接收使能發(fā)送數(shù)據(jù)第接收數(shù)據(jù)第發(fā)送中斷標(biāo)志位接收中斷標(biāo)志位SM0SM1工作方式功能波特率00方式8位同步移位寄存器fosc/1201方式10位UART可變（T1溢出率）10方式11位UARTfosc/64或fosc/3211方式11位UART可變（T1溢出率）三、基本原理（重點(diǎn)）（5）串行口工作方式1）方式0：同步移位寄存器方式0輸出數(shù)據(jù)串行口工作時(shí)序圖三、基本原理（重點(diǎn)）2）方式1：10位UART發(fā)送數(shù)據(jù)：10位的幀格式：接收數(shù)據(jù)：三、基本原理（重點(diǎn)）3）方式2：11位UART發(fā)送數(shù)據(jù)：11位的幀格式：接收數(shù)據(jù)：三、基本原理（重點(diǎn)）4）方式3:11位UART通常，我們可以通過(guò)查表6-4就可以快速得到常見(jiàn)的波特率設(shè)置參數(shù)。方式3模式下，串行口也為11位UART，波特率可變。除波特率外，方式3和方式2完全相同，適用于多機(jī)通信。2）方式1和方式3，波特率：Baud=（6）串行口波特率1）方式0和方式2，波特率：Baud=三、基本原理（重點(diǎn)）3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）硬件電路設(shè)計(jì)

采用MAX232芯片，零調(diào)制三線(xiàn)經(jīng)濟(jì)型連接。利用兩位帶BCD譯碼功能的數(shù)碼管顯示單片機(jī)接收到的數(shù)據(jù)。

串口調(diào)試虛擬仿真終端監(jiān)視串口收發(fā)的數(shù)據(jù)。三、基本原理（重點(diǎn)）

（2）

程序設(shè)計(jì)

串行口一般初始化步驟：

一、確定T1的工作方式（TMOD）。T1用作波特率發(fā)生器時(shí)工作在定時(shí)模式2，則TMOD=20H。

二、計(jì)算T1的初值，裝載TH1、TL1。由表6-4可知，波特率9600bps時(shí)，fosc=11.059MHz，其誤差為0%，可設(shè)置SMOD=0，TH1=FDH，TL1=FDH，PCON=00H。

三、啟動(dòng)T1：SETB TR1。

四、確定串行口工作方式（SCON）。由表6-4可知，可配置串行口工作方式1，SM0=0，SM1=1；允許接收數(shù)據(jù)，REN=1；清除中斷標(biāo)志，TI=0，RI=0。所以，SCON=50H。

五、串口中斷設(shè)置（IE、IP）。配置串口高級(jí)中斷，PS=1，則IP=10H。允許串口中斷，ES=1。開(kāi)總中斷，EA=1。因此，IE=90H。三、基本原理（重點(diǎn)）

串行口初始化程序如下：INIT_UART：MOV TMOD，#20H ；T1工作在定時(shí)模式2，自動(dòng)重裝載的8位。MOV TL1，#0FDH ；波特率9600bps，定時(shí)初值為FDH。MOV TH1，#0FDH ；設(shè)置定時(shí)初值。MOV PCON，#00H ；設(shè)置SMOD=0。SETB TR1 ；啟動(dòng)定時(shí)器T1。MOV SCON，#50H ；串行口工作方式1，允許接收清除TI、RI。MOV IP，#10H ；配置串口中斷優(yōu)先級(jí)為高級(jí)中斷。MOV IE，#90H ；允許串口中斷，開(kāi)總中斷。三、基本原理（重點(diǎn)）

程序設(shè)計(jì)流程圖：方法：先畫(huà)出流程圖，再寫(xiě)代碼。代碼分析見(jiàn)教材，或項(xiàng)目配套工程文件中講解。思考：

請(qǐng)大家討論，怎樣編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)多機(jī)通信？三、基本原理（重點(diǎn)）源程序講解ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HINIT_UART：

；初始化。MOV SP，#60H ；SP初始化。MOV TMOD，#20H ；T1工作在重裝8位。MOV TL1，#0FAH ；波特率9600bps。MOV TH1，#0FAH ；設(shè)置定時(shí)初值。MOV PCON，#80H ；SMOD=1，加倍。MOV SCON，#50H ；串行口方式1。MOV IP，#10H ；串口為高級(jí)中斷。MOV IE，#90H ；允許串口中斷。SETB TR1 ；啟動(dòng)定時(shí)器T1。MOV P1，00H ；關(guān)掉數(shù)碼顯示。RETSTART：ACALL INIT_UART ；調(diào)用初始化。LOOP： JNB RI，$

；等待接收完成。 CLR RI ；清除接收標(biāo)志。 MOV A，SBUF；讀取數(shù)據(jù)。 PUSH ACC ；壓棧暫存數(shù)據(jù)。

CJNE A，#30H，SET1 ；

SJMP SET3 ；A=30H，跳SET3。SET1：

JC SET4 ；若CY=1，則跳SET4。 CJNE A，#39H，SET2

SJMP SET3SET2：

JNC SET4

CLR CSET3：

SUBB A，#30HSET4：

MOV P1，A ；送顯。

POP

ACC ；出?；謴?fù)數(shù)據(jù)。

MOV SBUF，A；發(fā)送接收到的數(shù)據(jù)。 JNB TI，$ ；等待發(fā)送完成。 CLR TI

；清除TI標(biāo)志。 SJMP LOOP ；繼續(xù)接收數(shù)據(jù)。 END四、實(shí)驗(yàn)箱演示實(shí)物運(yùn)行效果：五、思考題與課外拓展1、思考題：基于Proteus平臺(tái)，自己編程，獨(dú)立實(shí)現(xiàn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)檢測(cè)按鍵是否按下，每按下一次，串口發(fā)送數(shù)據(jù)十