第九章 单片机串行通信
(单片机原理与应用实验)实验9点对点串行通信
波特率
串行通信接口
单片机上的串行通信接口通常包括发 送数据端（TXD）、接收数据端 （RXD）和地线（GND）。
表示每秒钟传输的位数，是衡量串行 通信速度的参数。
串行通信的分类
同步串行通信与异步串行通信
同步串行通信是指发送方和接收方以相同的时钟频率进行数据传输，而异步串 行通信则没有共同的时钟频率。
02
例如，空调的温度设置、电视的频道切换等操作，都是通过性、易扩展等优点，因此
03
在智能家居领域得到广泛应用。
在工业控制中的应用
在工业控制系统中，各种传感器、执行器等设备需要实时地进行数据传输和控制。 点对点串行通信能够满足工业控制领域对实时性、可靠性和安全性的高要求。
波特率设置
波特率计算
根据通信协议的要求，计算出合 适的波特率。常用的波特率有 9600、19200、4800等。
寄存器配置
根据计算出的波特率，配置单片 机串行通信接口的相关寄存器， 以实现所需的波特率。
测试与调整
在实际通信过程中，可能需要根 据实际情况调整波特率，以确保 数据传输的稳定性和正确性。
(单片机原理与应用实 验)实验9点对点串行 通信
contents
目录
• 单片机串行通信原理 • 点对点串行通信的实现 • 单片机点对点串行通信实验步骤 • 点对点串行通信的应用 • 点对点串行通信的优缺点 • 点对点串行通信的未来发展
01
单片机串行通信原理
串行通信的基本概念
串行通信
指数据在单条线路上一位一位地传输， 具有节省传输线、成本低、远距离传 输可靠等优点。
单工、半双工和全双工串行通信
单工是指数据只能向一个方向传输，半双工是指数据可以在两个方向上传输， 但不能同时进行，全双工则是指数据可以在两个方向上同时传输。
单片机串行通信
单片机串行通信在现代电子技术的领域中，单片机串行通信扮演着至关重要的角色。
它就像是信息传递的“高速公路”，让单片机能够与外部设备或其他单片机进行高效、准确的数据交流。
串行通信，简单来说，就是数据一位一位地按顺序传输。
相较于并行通信，它所需的数据线更少，这在硬件设计上带来了极大的便利，降低了成本，也减少了布线的复杂性。
想象一下，如果每次传输数据都需要同时通过很多根线，那得是多么繁琐和容易出错！而串行通信则巧妙地解决了这个问题。
单片机串行通信有两种常见的方式：同步串行通信和异步串行通信。
异步串行通信就像是两个不太合拍的朋友在交流。
发送方和接收方各自按照自己的节奏工作，但他们通过事先约定好的一些规则来确保信息能被正确理解。
比如，规定好每个数据的位数（通常是 5 到 8 位）、起始位和停止位的形式。
起始位就像是一个打招呼的信号，告诉接收方“我要开始发数据啦”；而停止位则表示这一轮数据传输结束。
在异步通信中，双方不需要严格同步时钟，这使得它在很多应用场景中都非常灵活。
同步串行通信则更像是两个默契十足的伙伴。
发送方和接收方共用一个时钟信号，数据的传输在这个时钟的控制下有序进行。
这样可以保证数据传输的准确性和稳定性，但也对时钟的同步要求较高。
在实际应用中，单片机串行通信常用于与各种外部设备进行通信，比如传感器、显示屏、计算机等。
以传感器为例，单片机通过串行通信获取传感器采集到的温度、湿度、压力等数据，然后进行处理和控制。
为了实现串行通信，单片机通常会配备专门的串行通信接口。
比如常见的 UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和 I2C（集成电路总线）等。
UART 是一种应用广泛的异步串行通信接口。
它的硬件实现相对简单，只需要两根数据线：发送线（TXD）和接收线（RXD）。
通过设置合适的波特率（即数据传输的速率），就可以实现单片机与其他设备之间的异步通信。
SPI 则是一种同步串行通信接口，它通常需要四根线：时钟线（SCK）、主机输出从机输入线（MOSI）、主机输入从机输出线（MISO）和片选线（CS）。
单片机 串口通信原理
单片机串口通信原理
单片机串口通信是指通过串行口进行数据的传输和接收。
串口通信原理是利用串行通信协议，将数据按照一定的格式进行传输和接收。
在单片机中，串口通信一般是通过UART（通用异步收发传输器）模块来实现的。
UART模块包括发送和接收两部分。
发送部分将数据从高位到低位逐位发送，接收部分则是将接收到的数据重新组装成完整的数据。
串口通信的原理是利用串行通信协议将发送的数据进行分帧传输。
在传输的过程中，数据被分成一个个的数据帧，每帧包括起始位、数据位、校验位和停止位。
起始位和停止位用于标识数据的开始和结束，数据位则是用来存放需要传输的数据。
校验位用于校验数据的正确性。
在发送端，单片机将需要发送的数据按照一定的格式组装成数据帧，然后通过UART发送出去。
在接收端，UART接收到的数据也是按照数据帧的格式进行解析，然后重新组装成完整的数据。
通过这样的方式，发送端和接收端可以进行数据的传输和接收。
串口通信具有简单、可靠性高、适应性强等优点，广泛应用于各种领域，如物联网、嵌入式系统等。
掌握串口通信原理对于单片机的应用开发具有重要意义。
单片机串行通讯及其接口PPT课件
A 发送端
接收端
数据流 B
K
K
通信链路
发送端 接收端
两个串行通信设备之间只有一条数据线，数据传输 可以沿两个方向，但需要分时进行。
.
15
3）全双工方式：数据可同时在两个方向上传送。
3种方式中， 1）全双工方式的效率最高； 2）半双工方式配置和编程相对灵活，传输成本较低 ； 3）串行通信设备常选用半双工方式。
如果SM2=0，则不论第9位数据是“1”还是“0”，都将前 8位数据送入SBUF中，并置“1” RI，产生中断请求。
方式1时，如果SM2=1，则只有收到停止位时才会激活 RI，没有收到有效的停止位时，RI清0。
方式0时，SM2必须为0。
.
35
（3）REN——允许串行接收位 由软件置“1”或清“0”。
.
10
2. 校验和方法
特点：校验和方法效率更高，可靠性更高。
.
11
2、同步通信
同步通信是一种数据连续传输的串行通信方式， 通信时发送方把需要发送的多个字节数据和校验信息 连接起来，组成数据块。
发送时，发送方只需在数据块前插入1～2个特殊 的同步字符，然后按特定速率逐位输出(发送)数据块 内的各位数据。
.
13
Байду номын сангаас
9.1.1.3 串行通信方式
1）单工方式：这种方式只允许数据按一个固定 的方向传输。
A 发送端
数据流 通信链路
B 接收端
数据传输仅能从发送设备传输到接收设备。
.
14
2）半双工方式：数据可以从A发送到B，也可以 由B发送到A。但A、B之间只有一根传输线，因此同 一时刻只能作一个方向的传送。其传送方向由收发 控制开关K切换。平时一般让A、B方都处于接收状 态，以便能够随时响应对方的呼叫。
简述单片机串行通信的波特率
简述单片机串行通信的波特率摘要：一、单片机串行通信的基本概念二、波特率的定义及意义三、波特率的计算方法四、波特率与通信距离、数据速率的关系五、如何选择合适的波特率六、结论正文：一、单片机串行通信的基本概念单片机串行通信是指单片机通过串行接口与其他设备进行数据传输的过程。
在这个过程中，数据是一位一位地按照一定的时间间隔依次传输，从而实现数据的远程传输和控制。
串行通信在电子设备、计算机网络等领域有着广泛的应用。
二、波特率的定义及意义波特率（Baud Rate）是衡量串行通信数据传输速率的重要指标，它表示每秒钟传输的比特数。
波特率越高，数据传输速率越快。
在实际应用中，波特率决定了通信的稳定性和可靠性，因此选择合适的波特率至关重要。
三、波特率的计算方法波特率的计算公式为：波特率= 数据速率/ 传输位数。
其中，数据速率指的是单位时间内传输的比特数，传输位数指的是每个数据帧中数据的位数。
四、波特率与通信距离、数据速率的关系波特率与通信距离和数据速率之间存在一定的关系。
通信距离较远时，信号衰减较大，可能导致数据传输错误，此时应降低波特率以提高通信的可靠性。
而数据速率较高时，传输时间较短，可以适当提高波特率以提高传输效率。
五、如何选择合适的波特率选择波特率时，应综合考虑通信距离、数据速率、传输可靠性等因素。
在保证通信可靠性的前提下，尽量选择较高的波特率以提高传输效率。
此外，还需注意波特率与通信协议的兼容性，确保不同设备之间的顺畅通信。
六、结论单片机串行通信的波特率是衡量数据传输速率的重要指标，选择合适的波特率对保证通信的稳定性和可靠性具有重要意义。
串行通信
17
9.2 MCS-51串行口及控制寄存器
一、串行接口控制： 1.数据缓冲器SBUF： 发送SBUF和接收SBUF共用一个地址99H。 1）发送SBUF存放待发送的8位数据，写入SBUF将同 时启动发送。发送指令： MOV SBUF，A 2）接收SBUF存放已接收成功的8位数据，供CPU读取。 读取串行口接收数据指令： MOV A，SBUF
25
9.3 MCS-51串行通信工作方式及应用
4.发送：写入SBUF，同时启动发送，一帧发送结束， TI=1。 接收：REN=1，允许接收。
接收完一帧，若RI=0且停止位为1 (或 SM2=0)，将接 收数据装入SBUF，停止位装入RB8，并使
RI=1；
否则丢弃接收数据，不置位RI。
26
9.3 MCS-51串行通信工作方式及应用
波 特 率
1/12 fosc （固定不变） 2SMOD/32 T1 溢出率 2SMOD/64 fosc 2SMOD/32 T1 溢出率
传 送 位 数
8（数据） 10（起始位、8位数据位、 停止位） 11（第9位为1：地址； 为0：数据） 11位 （同方式2）
发送 端
RXD TXD TXD TXD
接收 端
地线
发送接 收器
接收发数据线 发送接 收器 送器
地线
10
9.1 串行数据通信的基础知识
五、异步串行通信的信号形式：
1、远距离直接传输数字信号，信号会发生畸变， 因此要把数字信号转变为模拟信号再进行传送。 可利用光缆、专用通信电缆或电话线。 方法：通常使用频率调制法（频带传送方式）。
11
9.1 串行数据通信的基础知识
TXD 写入 发 SBUF 送 (a) 时 序 RXD输出
单片机原理及应用课件项目9串行口通信教材课程
I2C协议的代码实现和应用案 例
提供示例代码，演示如何在单片机中实现I2C协议的通信和控制外设。
SPI协义的数据传输模式和信号 电平
解释SPI协议中的数据传输模式和信号电平，包括主从模式和主控制。
SPI协议的代码实现
提供示例代码，演示如何在单片机中实现SPI协议的数据传输。
I2C协议的工作原理和应用
深入讲解I2C协议的工作原理和常见应用场景，如传感器通信和设备控制。
I2C协议的通信流程和帧格式
介绍UART协议中数据的格式和常用的指令集，以及如何读写UART数据。
UART协议的数据收发的代码实现
提供示例代码，演示如何在单片机中实现UART协议的数据发送和接收。
UART的中断应用和调试方法
探讨UART中断的应用场景和实现方法，以及如何在调试过程中使用中断。
SPI协议的工作原理和应用
详细介绍SPI协议的工作原理、数据传输模式和常见应用场景，如外设控制和 存储器读写。
介绍调试串口通信的常用方法和工具，如串口调试助手和示波器。
常用串行通信协议：UART、 SPI、I2C
介绍常见的串行通信协议，包括UART、SPI和I2C的原理和应用领原理和常见应用场景，如串口通信和外部设备控制。
UART协议的数据格式和指令 集
探索串行口通信在单片机中的实际应用，如传感器数据采集、外设控制和与 其他设备的通信。
串行口通信的流程和步骤
详细解释串行口通信的工作流程和实现步骤，从初始化到发送和接收数据的 过程。
串行口通信的硬件电路设计和 接口定义
介绍设计串行口通信所需的硬件电路，包括电平转换、串口芯片和接口定义。
单片机教程 第9章-串口通信
9.2
MCS-51单片机串行接口
方式1所传送的波特率取决于定时器T1的溢出 率和特殊功能寄存器PCON中SMOD的值,即方式1的
波特率=(2SMOD/32)×定时器T1的溢出率。
②方式1接收：当串行口置为方式1,且REN=1 时,串行口处于方式1输入状态。它以所选波特率 的16倍的速率采样RXD引脚状态。
示字符的结束。异步传送的字符格式如图所示。 ①字符帧：也叫数据帧，由起始位、数据位、奇 偶校验位和停止位4个部分组成。
9.1
串行通信基础
9.1
串行通信基础
②波特率：就是数据的传送速率,即每秒钟传送的 二进制位数，单位：位/秒。 说明：要求发送端与接收端的波特率必须一 致。波特率越高，传送速度越快。
9.1
串行通信基础
下图为以上两种通信方式的示意图。由图可知, 假设并行传送N位数据所需时间为T,那么串行传送 的时间至少为NT,实际上总是大于NT的。
9.1
串行通信基础
9.1.1
串行通信的分类
1、异步通信
异步传送的特点是数据在线路上的传送不连
续。在传送时,数据是以一个字符为单位进行传送
的。它用一个起始位表示字符的开始,用停止位表
;清0接收中断标志 ;接收数据 ;取奇偶校验位 ;偶校验时转L1 ;奇校验时RB8为0转出错处理
;偶校验时RB8为1转出错处理 ;奇偶校验对时存入数据 ;修改指针 ;恢复现场 ;中断返回 ;出错处理 ;中断返回
L1: L2:
ERR:
9.2
MCS-51单片机串行接口
4、方式3 方式3为波特率可变的9位异步通信方式,除了
fOSC 2 SMOD 64
T 1溢出率2 SMOD 32
串行通信及实验
第9章 串行通信及实验
两相邻字符帧之间
• 在串行通信中，两相邻字符帧之间可以没 有空闲位，也可以有若干空闲位，这由用 户来决定。图9.2（b）表示有3个空闲位的 字符帧格式。
第9章 串行通信及实验
9.1.1.3 波特率（baud rate） • 异步通信的另一个重要指标为波特率。 • 波特率为每秒钟传送二进制数码的位数，
2 6 16 15 14 7 13 8
MAX232
第9章 串行通信及实验
9.2.4 RS-232C总线规定 • RS-232C标准总线为25根，采用标准的D型
25芯插头座。各引脚的排列如图9.7所示。
第9章 串行通信及实验
简单的全双工系统
• 在最简单的全双工系统中，仅用发送数据、 接收数据和信号地三根线即可，对于MCS51单片机，利用其RXD（串行数据接收端） 线、TXD（串行数据发送端）线和一根地 线，就可以构成符合RS-232C接口标准的全 双工通信口。
• 另一种常用的电平转换电路是MAX232， 图9.6为MAX232的引脚图。
第9章 串行通信及实验
图9.6 MAX232引脚图
1 3 4 5 11 10 12 9
C1+ C1C2+ C2T1IN T2IN R1OUT R2OUT
Vs+ VsVCC GND T1OUT T2OUT R1IN R2IN
第9章 串行通信及实验
串行通信的优点与缺点
• 两种基本通信方式比较起来，串行通信方 式能够节省传输线，特别是数据位数很多 和远距离数据传送时，这一优点更为突出； 串行通信方式的主要缺点是传送速度比并 行通信要慢。
第9章 串行通信及实验
9.1.1 串行通信的分类 • 按照串行数据的时钟控制方式,串行通信可
单片机原理及其接口技术--第9章 串行接口及串行通信技术
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结
束
单片机原理及其接口技术
位地址 9FH SCON SM0 9EH SM1 9DH 9CH 9BH SM2 REN TB8 9AH RB8 99H TI 98H RI
见表9-1
接收中断标志
发送中断标志
接收数据第9位 发送数据第9位 接收控制 0：禁止
1：允许 1：多机
多机通信 0：双机
教学目标
通过本章教学，要求达到以下目标：
1. 串行通信的基本概念：了解并行/串行通信的
概念；理解串行通信中的异步/同步通信的基 本概念；理解波特率的概念，学会计算波特率 的方法；4了解串行通信的三种制式及校验方 法。
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结
束
单片机原理及其接口技术
2. AT89C51串行口：串行接口结构及其功能；
单片机原理及其接口技术
4. 多机通信原理：理解多机通信的原理、过程
和编制多机通信应用程序的方法。
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结
束
单片机原理及其接口技术
9.1 串行通信基础知识
计算机与外界的信息交换称为通信。通信的基
本方式可分为并行通信和串行通信两种。
所谓并行通信是指数据的各位同时在多根数据
线上发送或接收。
单片机原理及其接口技术
异步通信信息帧格式如图9.4所示。
第n-1字符 帧 奇 偶停 起 校止 始 8位数据 验位 位 第n字符帧 奇 偶 停 校 止 验 位 第n+1字符帧 起 始 位 8位数据
8位数据
空闲位
D7 0/1 1
0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1
单片机串行通信
单片机串行通信单片机串行通信是现代数字通信技术中一种重要的通信方式，它广泛应用于各个领域，包括工业控制、通信网络、物联网等。
本文将介绍单片机串行通信的原理、应用以及常见的串行通信协议，并探讨其在实际应用中的具体实现方法。
一、单片机串行通信的原理单片机串行通信是通过发送和接收串行数据来实现信息传输。
串行通信相对于并行通信，具有线路简单、传输距离远、可靠性高等优点。
一般来说，单片机串行通信包括数据传输、时钟同步和通信协议等几个方面。
在单片机串行通信中，数据传输是通过发送和接收端口进行的。
发送端通过将数据一位一位地发送给接收端，而接收端则通过接收数据位并根据时钟同步信号来重构原始数据。
时钟同步是为了确保发送端和接收端能够在同样的速率下进行数据传输，通常通过外部时钟源或者定时器来提供。
通信协议是单片机串行通信的关键。
常见的串行通信协议有UART、SPI和I2C等。
UART是最常见的串行通信协议，它使用异步通信方式进行数据传输，通常包括起始位、数据位、校验位和停止位等。
SPI是一种同步串行通信协议，通常由一个主设备和一个或多个从设备组成，通过主设备发送和接收数据。
而I2C是一种多主多从的串行通信协议，通过两根线路实现通信，并能够在一个总线上连接多个设备。
二、单片机串行通信的应用单片机串行通信在各个领域都有广泛的应用。
在工业控制领域，单片机串行通信被用于实现与各种传感器、执行器之间的数据传输，如温度传感器、压力传感器、电机控制等。
在通信网络领域，单片机串行通信被用于实现计算机与外设之间的数据传输，如打印机、调制解调器等。
在物联网领域，单片机串行通信被用于实现各种设备之间的数据传输，如智能家居、智能车辆等。
三、单片机串行通信的具体实现方法单片机串行通信的具体实现方法根据不同的通信协议而有所不同。
以UART为例，实现单片机与外设的串行通信可以通过以下步骤进行：Step 1：初始化串口在单片机中设置串行通信的波特率、数据位、校验位和停止位等参数，以及接收和发送缓冲区。
单片机：串行通信技术
Single-Chip microcomputer
串行通信技术
2、同步通信方式 为了提高通信效率，可以采用同步通信方式。同步通信的数据格式。
在每一个数据块传送开始时，采用一个或两个同步字符作为起始标志，使 收发双方保持同步。同步字符可由用户自行定义。收发双方必须要保持相 同的数据格式和同步字符
Single-Chip microcomputer
设置T0为16位定时器，方式1 装入时间常数
总中断允许 定时器T0中断允许 定时器T0启动 设置串行口为方式0 n为每次定时100ms的计数值，
Single-Chip microcomputer
串行通信技术
void Timer0 (void) interrupt 1 using 1 { n++; if ( n = = 10) // 当n为10，则1s定时到，发送数据到串行口 { n = 0; SBUF = ~k; // 由于LED是低电平点亮，故要将数据取反后， // 送入串行数据输出缓冲器SBUF中 while (TI= = 0); //等待数据发送完毕，只有数据发送完后，TI方为1 TI = 0; // 清除TI，这样才可以进行下一次数据发送 k = k<<1; // 发送的数据移位，点亮下一个LED灯 if( k = = 0x100) k = 0x01; // 如果最后的LED灯点亮了，重新开始 } TH0 = 0x3c; // 重新装入时间常数 TL0 = 0xb0; return; } Single-Chip microcomputer
Single-Chip microcomputer
串行通信技术
串行通信方式
串行通信分为两种基本方式：异步通信和同步通信 1、异步通信方式 这种方式在传送数据时，用一个起始位表示一个字符的开始，用一个停 止符表示字符的结束
单片机串口通信
最简单的PC与单片机通信只要三根线就可以了接地线。由于51系列单片机的串行口使用的是TTL电平，因此在PC机和单片机间要有232电平转换电路。
图10-5 PC与单片机通信图
简单的单片机之间利用串行口进行通讯不需要232电平转换了，只要在软件设计上注意波特率设置统一就可以了。但是如果传输距离比较远的话还是需要加上232电平转换。 在软件设计上，如没有什么特殊要求的话基本上与前面的与PC机程序一样。
SM1
方式
方式0
在方式0状态下，串行口为同步移位寄存器方式，其波特率是固定的，为fosc/12。数据由RXD端出入，同步移位脉冲由TxD端输出，发送、接收的是8位效据，不设起始比和停止位，低位在前，高位在后。。 在方式0的发送状态，当一个数据写入串行口发送缓冲器SBUF时，串行口将数据以fosc/12的波特率由低位到高位从TxD引脚输出，发送完中断标志TI置1，TxD引脚输出同步脉冲。
复杂协议的设计就困难多了。一般协议由若干个字节组成，由一个固定的启始字节开始；后面跟的是数据段的说明，说明究竟数据段中存放的是数据还是命令数据量有多少；再后面是若干个字节的数据段；数据段后面是校验码；最后还要跟着结束字节。当接收方接收到启始字节后，启动接收过程，直到接收到结束字节，然后进行数据的校验。如果校验数据出错，则接收方还需要向发送方发出重发命令；发送方在发送出一个数据包后也必须等待接收方的回答。
10.1 串行口的结构
51系列单片机内部有全双工串行口，提供了4种工作方式。波特率可由软件设置，由片内的定时器/计数器产生。接收、发送均可工作在查询方式或中断方式，使用十分灵活。串行口除了用于数据通讯外，还可以非常方便地构成一个或多个并行输入/输出口，或作串，并转换，或用来驱动键盘和显示器。
单片机串行通信
串行接口及串行通信1．串行通信的基础知识串行数据通信要解决两个关键技术问题，一个是数据传送，另一个是数据转换。
所谓数据传送就是指数据以什么形式进行传送。
所谓数据转换就是指单片机在接受数据时，如何把接收到的串行数据转化为并行数据，单片机在发送数据时，如何把并行数据转换为串行数据进行发送。
1.1 数据传送单片机的串行通信使用的是异步串行通信，所谓异步就是指发送端和接收端使用的不是同一个时钟。
异步串行通信通常以字符（或者字节）为单位组成字符帧传送。
字符帧由发送端一帧一帧地传送，接收端通过传输线一帧一帧地接收。
1. 字符帧的帧格式字符帧由四部分组成，分别是起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。
如图9.1所示：1）起始位：位于字符帧的开头，只占一位，始终位逻辑低电平，表示发送端开始发送一帧数据。
2）数据位：紧跟起始位后，可取5、6、7、8位，低位在前，高位在后。
3）奇偶校验位：占一位，用于对字符传送作正确性检查，因此奇偶校验位是可选择的，共有三种可能，即奇偶校验、偶校验和无校验，由用户根据需要选定。
4）停止位：末尾，为逻辑“1”高电平，可取1、1.5、2位，表示一帧字符传送完毕。
图9.1 字符帧格式异步串行通信的字符帧可以是连续的，也可以是断续的。
连续的异步串行通信，是在一个字符格式的停止位之后立即发送下一个字符的起始位，开始一个新的字符的传送，即帧与帧之间是连续的。
而断续的异步串行通信，则是在一帧结束之后不一定接着传送下一个字符，不传送时维持数据线的高电平状态，使数据线处于空闲。
其后，新的字符传送可在任何时候开始，并不要求整倍数的位时间。
2. 传送的速率串行通信的速率用波特率来表示，所谓波特率就是指一秒钟传送数据位的个数。
每秒钟传送一个数据位就是1波特。
即：1波特＝1bps（位/秒）在串行通信中，数据位的发送和接收分别由发送时钟脉冲和接收时钟脉冲进行定时控制。
时钟频率高，则波特率高，通信速度就快；反之，时钟频率低，波特率就低，通信速度就慢。
单片机串行通信-精品文档
电话线
远程通信连接
14
单片机应用技术
1.串行通信基础
TXD 计 RXD 算 机 甲
TXD RXD 计 算 机 乙
计 算 机 甲
TXD RXD 4 5 6 20
TXD RXD 4 5 6 20
计 算 机 乙
近程通信连接
15
单片机应用技术
1.串行通信基础
RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路
MC1488
SCO N (98H) 0 0 1 1
SM0
SM1
SM2
REN
TB8
RB8
TI
RI
SM0、SM1：工作方式设置位
0：8位同步移位寄存器 ，fosc/12 1：10位异步收发器（8位数据），波特率可变 0：11位异步收发器（9位数据），fosc/64或fosc/32 1：11位异步收发器（9位数据），波特率可变
抗干扰能力差
单端输入输出。为了提高信噪比，不得不采用比较大的电压摆幅。
18
单片机应用技术
1.串行通信基础
RS-485接口
TTL 电平
双向仅需2条线
TTL 电平
RS-485用于半双工 最多可以使用32 对差分驱动器/接收器。还可以用中继器。 RS-485干扰抑制性好。因为阻抗低，无接地问题，传输距 离可达1200米，传输速率可达1Mbps。
6
单片机应用技术
1.串行通信基础 以字符（构成的帧）为单位 字符间是异步的 字符内各位是同步的 数据格式 ：
一个字符帧 空 闲 起 始 位 数据位 校 验 位 停 止 位 空 闲
下一字符 起始位
LSB
MSB
7
单片机应用技术
1.串行通信基础
单片机串行通信
1.单片机串行通信的概述在通信领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串行通信。
随着计算机网络化和微机分级分布式应用系统的发展，通信的功能越来越重要。
通信是指计算机与外界的信息传输，既包括计算机与计算机之间的传输，也包括计算机与外部设备，如终端、打印机和磁盘等设备之间的传输。
串行通信是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。
其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。
使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符实际上都是一次一位的传送的，每一位为1或者为0。
在串行通信中，把通信接口只能发送或接收的单向传送办法叫单工传送；而把数据在甲乙两机之间的双向传递，称之为双工传送。
在双工传送方式中又分为半双工传送和全双工传送。
半双工传送是两机之间不能同时进行发送和接收，任一时该，只能发或者只能收信息。
51系列单片机有一个可编程的全双工串行通信接口，它可作异步接收发送器用，也可做同步移位寄存器用，其帧格式可有8位、10位或11位，并能设置各种波特率，给使用带来很大的灵活性。
51系列单片机有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们只占用同一地址99H，可同时发送、接送数据。
发送缓冲器只能写入，不能读出，接收缓冲器只能读出、不能写入。
串行发送接收的速率与波特率发生器产生的移位脉冲同频。
51系列单片机用定时器T1或直接用CPU时钟作为通信波特率发生器的输入，在串行接口的不同工作方式中，波特率发生器从两个输入信号中选择一个分频，产生移位脉冲来同步串口的接收和发送，移位脉冲的速率即是波特率。
接收器是双缓冲结构，在前一个字节被从接收缓冲器SBUF读出之前，第二字节即开始被接收。
但是，若在第二个字节接收完毕后，前一个字节还未被CPU 读取的话，第二个字就会覆盖第一个字节，造成第一个字节的丢失。
接收器是双缓冲结构，串行口的发送和接收都是以特殊功能寄存器SBUF的名义进行读或写的。
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T a)
8T b)
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9.1.2串行通信的两种基本方式
串行通信本身又分为异步传送和同步传送两种 基本方式。
TB8
说明
RB8
TI
RI
波特率
移位寄存器工作方式 8位数据位的UART工作方式
fOSC/12 可变
1
1
0
1
2
3
9位数据位的UART工作方式
9位数据位的UART工作方式
fOSC/64，fOSC/32
可变
单片机原理及应用 位 D7
串行口控制寄存器SCON：地址98H
D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 RI 位功能 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI
D6
D5
D4 REN
D3 TB8
D2 RB8
D1 TI
D0 RI
SM1 SM2
TI：发送中断标志位，TI=1时，申请中断， CPU响应中断后，发送下一帧数据。TI必须由 软件清0。 RI：接收中断标志位，RI=1时申请中断，要 求CPU取走数据。RI必须由软件清0。 SCON中的所有位都能由软件清0。
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第9章
串行通信
9.1 串行通信的一般概念
9.2 8051的串行口
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9.1 串行通信的一般概念
实际应用中，计算机的CPU与外部设备之间常常要 进行信息的交换，计算机之间也需要交换信息，所有 这些信息的交换均称为“通信”。
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9.1.1 并行通信与串行通信
并行通信，是指数据的各位同时进行传送的方式。其特 点是传输速度快，但当距离较远，位数又多时导致了通 信线路复杂且成本高。 串行通信，是指数据一位一位的顺序传送的通信方式。 其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现通 信，从而大大的降低了成本，特别适用于远距离通信， 但传送速度慢。
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2．同步传送(了解)
所谓同步传送就是去掉异步传送时每个字符的起始位 和停止位的成帧标志信号，仅在数据块开始处用同步字符 来指示。
同步传送的有效数据位传送速率高于异步传送，可达 50千波特。其缺点是硬件设备较为复杂，因为它要求要有 时钟来实现发送端和接收端之间的严格同步，而且对时钟 脉冲信号的相位一致性还要求非常严格，为此通常还要采 用“锁相器”等措施来保证。
SM2：允许方式2和方式3的多机通讯控制位。 当串行口在方式2或方式3下进行数据接收时， 如果SM2=1,允许多机通信.
单片机原理及应用 位 位功能
串行口控制寄存器SCON：地址98H
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 RI SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI
REN：允许串行接收位。由软件置1或清零。REN=1 允许接收，REN=0则禁止接收。
SYN 字符#1
SYN 字符#2
数据
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9.2
8051的串行口
8051单片机具有一个采用UART工作方式的全双工 的串行通信接口，可以同时发送、接收数据。它有两 个互相独立的接收、发送缓冲器。共用一个地址号 （99H）。 串行接口有四种工作方式，有的工作方式波特率 是可变的。用户可以用软件编程的方法在串行控制寄 存器SCON中写入相应的控制字节可改变串行口的功能。
TB8：是工作在方式2和方式3时，要发送的第9位数据。需要 时由软件置1或清0。在多机通信中用来表示是地址帧或是数据 帧，TB8=1为地址帧，TB8=0为数据帧。 RB8：当工作在方式2或方式3时，为接收到的第9 位数据。在 多机通信中为地址帧或数据帧的标识位。
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位 位功能
D7 SM0
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方式1：8位异步通信接口
一帧信息为10位，1位起始位，8位数据位，一 位停止位。
方式1输出：数据位由TXD端输出。CPU执行一条 数据写送缓冲器SBUF的指令，就启动发送，当发 送完数据位，置“1”中断标志位TI。
方式1输入：当REN=1，SM0、SM1=01时，接 收器以所选波特率的16倍速率采样RXD引脚，当 检测到有效起始位时开始接收一帧信息。 收到停 止位时，停止位进入RB8，且置1中断标志RI。
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9.2.1串行接口的控制寄存器
（1）串行控制寄存器SCON，字节地址98H。
SCON用于确定串行通道的操作方式和控制串行通道的某些 功能。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位 位功能
SM0 0 0
SM0 SM1 SM2 REN
SM1 0 1 方式 0 1
b)
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在异步数据传送中，CPU与外设之间事先必须 约好两项事宜：
第一、字符格式。双方要约好字符的编码形式、 奇偶校验形式、以及起始位和停止位的规定。 第二、波特率（Baud rate）。波特率是衡量 数据传送速率的指标，它要求发送站和接收站都要 以相同的数据传送速率工作。 假设串行数据的速率是120字符/秒，而每一个 字符假如为10位，则其传送的波特率为： 10位/字符×120字符/秒＝1200位/秒（二进制） 简而言之，传送采用二进制电平时，“波特” 就是每秒传送多少位。
断；编制串行中断服务程序）
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(2)波特率系数控制寄存器PCON
PCON地址为87H，最高位为SMOD，为 串行口波特率系数的控制位，SMOD为1 使波特率系数加倍。
SMOD
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9.2.2串行接口的四种工作方式
1．方式0－移位寄存器方式（了解）
串行口输出端可直接与移位寄存器相连， 也可用作扩展I/O口或外接同步输入输出设备。 利用P30、P31扩展74LS165/164、CD4014 可以扩展并行输入、输出口
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例：串行通信程序
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小结
1．通信的基本方式有哪几种？各有什么特点？ 2．简述典型异步通信的格式。 3．什么是波特率？如何计算和设置串行通信的波特率？ 4．8051单片机串行口的工作方式（重点方式1）。 5．8051单片机的进行波特率异步串行通信需做的初始化工 作。（选定正确的控制字、选择合适的波特率、启动定时器1；开放中
9.2.5 串行接口通信应用举例
（方式1）
使用中断方式时，编程要点如下： 1）选定正确的控制字，以保证串行口功能的初始 化（即设置SCON寄存器的内容）； 2）选择合适的波特率，主要是指设置定时器1的工 作方式和时间常数（设定TMOD和TH1、TL1寄存器 的内容）； 3）启动定时器1； 4）开放中断,串行口中断,总的中断； 5）编制串行中断服务程序，在串行中断服务程序 中要设置清除中断标志指令（发生发送中断时清 TI，发生接收中断时使用清 RI指令）。
0/1
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1
0
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0/1
0/1
0/1
„„
低位 a) 第 n 个字符
高位
下降沿指出下一个字符的开始 第 n＋1 个字符
起始 位
奇偶 校验
停止 位
空闲位
0
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1
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0/1
低位
高位
下降沿指出 下一个字符的开始
位的时间长度取决于波特率
1．异步传送 在异步传送中，每一个字符要用起始位和 停止位作为字符开始和结束的标志，它是以字 符为单位一个个的发送和接收的。
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第 n-1 个字符 第 n 个字符 第 n＋1 个字符 奇偶 校验 停止 位 起始 位 奇偶 校验 停止 位 起始 位
7位数据
7位数据
0/1
0/1
1
0
0/1
0/1
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其波特率为
2
பைடு நூலகம்SMOD
(T1 溢出率） 32
SMOD
2
32
f0 (12 (256 X))
假如波特率为9600b/s,计算时间常数X.
9600 1 32 11059200 (1 2 (2 5 6 X ))
算 出 X =253=FD
参见P176
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