单片机串行通信接口的C51语言编程.ppt

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1、第6章单片机串行通信接口的C51语言编程6.1串行数据通信的基本概念6.251系列单片机的串行通信接口6.3串行通信接口的C51语言编程6.3本章小结6.5实训六单片机之间的单工通信返回首页教学提示51系列单片机内部有一个可编程全双工串行通信接口，它具有UART的全部功能，该接口不仅可以同时进行数据的接收和发送，还可以作同步移位寄存器使用。该串行口有4种工作方式，帧格式有8位、10位和11位3种，并能设置各种波特率。在介绍关于串行通信的基础知识后，本章重点讲述51系列单片机的串行口及其通信应用。教学要求理

2、解串行数据通信的基本概念，包括串行数据通信的分类、串行通信数据的传送方向、串行数据通信的接口电路；掌握异步串行通信的两个重要指标，字符帧格式，波特率；掌握51系列单片机串行口的结构及工作原理；掌握51系列单片机串行口的控制寄存器；掌握51系列单片机串行口的工作方式及其波特率生成方法；掌握51系列单片机串行通信的两种编程方式：查询方式，中断方式。6.1串行数据通信的基本概念6.1.1串行数据通信的分类6.1.2串行通信数据的传送方向6.1.3串行数据通信的接口电路在单片机应用系统中，经常会遇到数据通信的问题

3、，如在单片机与外围设备之间、一个单片机应用系统与另一个单片机应用系统之间、单片机应用系统与PC之间的数据传送都离不开通信技术。6.1.1串行数据通信的分类两个实体之间的通信有两种基本方式：并行通信和串行通信，如图6.1所示。图6.1两种通信方式的示意图按照串行数据的时钟控制方式，串行通信可分为异步通信和同步通信两类。1.异步通信在异步通信(AsynchronousCommunication)中，数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送，通过传输线被接收端一帧一帧地接收。发送端和

4、接收端可以由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟彼此独立，互不同步。字符帧格式、波特率是异步通信的两个重要指标。在异步通信中，接收端是依靠字符帧(CharacterFrame)格式来判断发送端是何时开始发送及何时结束发送的。字符帧也称为数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位4部分组成，如图6.2所示。1)字符帧图6.2异步通信的字符帧格式在异步串行通信中，两个相邻字符帧之间是否有空闲位，由用户来决定。2)波特率波特率(BaudRate)为每秒钟传送二进制数码的位数，也称为比特数，单位为b

5、/s，即位/秒。波特率用于表征数据传输的速率，波特率越高，数据传输速率越大。但波特率和字符的实际传输速率不同，字符的实际传输速率是每秒内所传送的字符帧的帧数，和字符帧格式有关。通常，异步通信的波特率为50～9600b/s。异步通信的优点是不需要传送同步时钟，字符帧长度不受限制，故设备简单。缺点是字符帧中因包含起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。2.同步通信同步通信(SynchronousCommunication)是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传输一帧信息。这里的信息帧和异步通信的字符

6、帧不同，通常有若干个数据字符，如图6.3所示。信息帧通常由同步字符SYN、数据字符和校验字符CRC这3部分组成。在同步通信中，同步字符可以采用统一的标准格式，也可以由用户约定。图6.3同步通信的信息帧格式同步通信的优点是数据传输速率较高，通常可达56000b/s或更高，其缺点是要求发送时钟和接收时钟必须保持严格同步。同步通信的同步方法有外同步、自同步两种，如图6.4所示。图6.4同步通信的同步方法6.1.2串行通信数据的传送方向按照数据传送方向，串行通信可分为单工(Simplex)传送、半双工(HalfD

7、uplex)传送和全双工(FullDuplex)传送3种制式，如图6.5所示。图6.5单工、半双工和全双工串行通信示意图6.1.3串行数据通信的接口电路串行接口电路的种类和型号很多，能够完成异步通信的硬件电路称为UART，即通用异步接收器/发送器；能够完成同步通信的硬件电路称为USRT；既能够完成异步又能同步通信的硬件电路称为USART。从本质上说，所有的串行接口电路都是以并行数据形式与CPU接口，以串行数据形式与外部逻辑接口。它们的基本功能都是从外部逻辑接收串行数据，转换成并行数据后传送给CPU，或从C

8、PU接收并行数据，转换成串行数据后输出到外部逻辑。在单片机应用系统中，数据通信主要采用异步串行通信。在设计通信接口时，必须根据需要选择标准接口，并考虑传输介质、电平转换等问题。采用标准接口后，能够方便地把单片机和外围设备、测量仪器等有机地连接起来，从而构成一个测控系统。异步串行通信接口主要有RS-232C、RS-449、RS-422、RS-423和RS-485，20mA电流环等，它们都是在RS-232接口标准的基础上经过改进而