单片机应用技术 教学课件 作者 谢敏 第6章串行通信.ppt

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1、6.1串行通信基本知识6.2MCS-51单片机的串行口结构与控制6.3MCS-51单片机串行口通信工作方式6.4串行接口异步通信应用举例6.1基本知识CPU与外部通信有两种通信方式：计算机1GND计算机2或外设GND┆计算机1GND计算机2或外设GND(a)(b)图6-1两种通信方式的示意图发送接收6.1.1串行异步通信数据是以字符为单位进行传送的。一个字符又称为一帧信息，每个字符由4个部分组成：图6-2异步通信的字符帧格式(a)无空闲位字符帧(b)有空闲位字符从起始位开始到停止位结束的全部内容称之为一帧。串行通信的字符格

2、式称之为帧格式。波特率：每秒钟传送二进制数码的位数，也叫比特数，单位为bps，即位/秒，每秒传送一个数据位就是1波特。要求发送端和接收端的波特率必须一致。6.1.2串行通信的数据通路形式发送端接收端数据线地线图6-4单工形式串行通信图6-5双全工形式串行通信接收发送端数据线Ⅰ地线接收发送端数据线Ⅱ图6-6半双工形式串行通信接收发送端数据线地线接收发送端6.1.3串并转换和串行接口通用异步接收器/发送器UART的基本组成：接收器、发送器和控制器。功能：1．数据的串行化／反串行化2.格式信息的插入和滤除及错误检验接收器发送器控

3、制部件串行输入时钟复位并行输出串行输出并行输入时钟控制信号状态信息和控制信号图6-7UART基本组成框图6.2MCS-51单片机的串行口结构与控制6.2.1串行口结构（全双工串行端口）发送控制器TI≥1接收控制器RI移位寄存器串行口中断TXDRXDSBUF门SBUF波特率发生器T1图6-8MCS-51系列单片机串行口构成6.2.2串行口控制（三个控制寄存器）1.串行口控制寄存器SCON（1）SM0、SM1串行口工作方式选择位（2）SM2用于方式2、方式3的多机通信使能控制。（3）REN允许接收控制位。（4）TB8、RB8是

4、方式2、方式3中发送、接收的第9位数据。（5）TI、RI发送、接收中断标志位。D7D6D5D4D3D2D1D0SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H表6-1串行口的工作方式SM0SM1方式说明波特率000移位寄存器工作方式fosc/120118位数据的UART工作方式可变1029位数据的UART工作方式fosc/64或fosc/321139位数据的UART工作方式可变2.电源控制寄存器PCONSMOD为串行口波特率倍增位，可由指令置1或清0。若SMOD=1

5、，则使串行口波特率加倍。当单片机复位时，SMOD=0。其它几位是CHMOS型单片机的节电工作方式控制位。D7D6D5D4D3D2D1D0PCONSMOD---GF1GF2PDIDL3.中断允许寄存器IEES为串行中断允许位。ES=0时，禁止串行中断；ES=1允许串行中断。D7D6D5D4D3D2D1D0IEEA--ESET1EX1ET0EX0位地址AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H6.3MCS-51单片机串行口通信工作方式由串行口控制寄存器SCON的SM0、SM1两位设定工作方式1.串行通信方式0：SM0SM

6、1=00移位寄存器输入/输出方式。通常外接移位寄存器实现并行I/O口的扩展。波特率固定为fosc/12，即单片机时钟频率的十二分之一，也就是一个机器周期进行一次移位。(1)数据发送过程74LS164串入并出的移位寄存器(2)数据接收过程74LS165并入串出的移位寄存器图6-9串行口方式0扩展并行输出口图6-10串行口方式0扩展并行输入口2.串行通信方式1:SMOSM1=01波特率可调的8位通用异步接口UART。发送或接收一帧数据有10位：图6-1110位的帧格式(1)数据发送过程(2)数据接收过程(3)波特率可变可以根据

7、应用的需要灵活地设置波特率。对于波特率的设置，关键是要计算定时器T1的溢出率。波特率=×定时器T1的溢出率当定时器T1作波特率发生器使用时，通常选用工作方式2（8位自动重装初值）。假定计数初值为X，则计数溢出周期为：×（256-X）溢出率为溢出周期的倒数。则波特率计算公式为：波特率=×3.串行通信方式2:SMOSM1=10串行口为9位UART图6-1211位帧格式波特率：2个固定值：当SMOD=1时，波特率=×fosc=fosc/32当SMOD=0时，波特率=×fosc=fosc/644.串行通信方式3：SMOSM1=11

8、除了波特率（同方式1）以外，方式3和方式2完全相同。6.4串行接口异步通信应用举例6.4.1单片机双机通信应用1．双机串行通信原理图6—13串行口的双机通信近距离直接通信1．双机串行通信原理图6—14单片机远距离异步通信接口电路示意图1．双机串行通信原理串行接口电路MAX232典型应用设计图6-15MA