第6章 串口通信

的速率要有共同的约定。
1．TTL电平通信 TTL平通信时，直接将单片机A的TXD端接 单片机B的RXD端，单片机A的RXD端接单片机B 的TXD端。需要强调的是，两个单片机系统必 须要共地，只有共地线的情况下，它们的高 低电平才可统一地被系统识别。
当一个单片机连接两个或两个以上的单片 机时，可以采用一机对多机通信。通常一个系 统中单片机之间的距离都不会太远，设计系统 时，尽量使单片机之问的通信距离缩短（一般 不超过10米），距离越短，通信越可靠。若数 据线过长，很有可能受自身结构限制和外界的 干扰而在通信过程中造成数据错误。
☞串行口相关的SFR(SCON,PCON)
串行口控制寄存器SCON(98H)
SCON
SM0
SM1
SM2
REN
TB8
RB8
TI
RI
☞ SM0，SM1：串行口4种工作方式的选择位。
0 0 1
1
0 方式0：8位移位寄存器I/O,波特率固定为 fosc/12 1 方式1：8位UART（1+8+1位）， 波特率可变,按公式计算 0 方式2：9位UART（1+8+1+1位）， 波特率固定=fosc x1/32或1/64 1 方式3：9位UART（1+8+1+1位）， 波特率可变，按公式计算
RS-422A双机通信接口电路
4．RS-485通信 RS-485是RS-422A的变型。RS-422A用于全 双工，而RS-485则用于半双工。RS-485是一种 多发送器标准，在通信线路上最多可以使用32 对差分驱动器／接收器。如果在一个网络中连 接的设备超过32个，还可以使用中继器。 RS-485的信号传输采用两线间的电压来表 示逻辑1和逻辑0。由于发送方需要两条传输线， 接收方也需要两条传输线。传输线采用差动信 道，所以它的干扰抑制性极好，又因为它的阻 抗低，无接地问题，所以传输距离可达1200m， 传输速率可达lMbps。
通信速度和通信距离
通常的标准串行接口，都要满足可靠传输 时的最大通信速度和传送距离指标，但这两个 指标具有相关性，适当降低传输速度，可以提 高通信距离，反之亦然。例如，采用TTL传输 时，最大传输速度20Kb/s，最大传输距离5m。 采用RS-232C标准进行数据传输时，最大的传 输速度为20 kb/s，最大的传输距离为15 m。 而采用RS-422A标准时，最大的传输速度可达 10 Mb/s，最大的传输距离为300 m，适当降低 传输速度，传输距离可达1200 m。
3．RS-422A通信
RS-422A输出驱动器为双端平衡驱动器。如 果其中一条线为逻辑1态，另一条线就为逻辑0 态，比采用单端不平衡驱动对电压的放大倍数 大一倍。差分电路能从地线干扰中拾取有效信 号，差分接收器可以分辨200mV以上电位差。若 传输过程中混入了干扰和噪声，由于差分放大 器的作用，可使干扰和噪声相互抵消，因此可 以避免或大大减弱地线干扰和电磁干扰的影响。 RS-422A传输速率在90kbps时，传输距离可达 1200m。
51单片机的串行接口
SBUF （发） A 累 加 器 波 特 率 发 生 器
T1
引脚 (门)移位寄存器 TxD 发送控制器 TI
CPU
内 部
1
接收控制器 RI
去申请中断
SBUF （收）
引脚 移位寄存器
RxD
SBUF物理上是两个东西，但公用一个地址（99H）
为什么串行通信的波特率会和定时器T1有 密切关系呢？ 从上述框图可以看出，定时器T1(仅T1)定 时期间到的溢出信号不仅连到TF1，令TF1=1； 同时另一路会连到（发送/接收）移位寄存器， 让位按照T1溢出的节拍移出/移入。通常我们 会用定时器T1工作在模式2，8位可重载方式， 避免每次重赋TH1、TL1以减少时间误差。
SCON M0 M1 M2 REN TB8 RB8 TI RI
0
1
0
0
0
0
0
0
**** 定时/计数器方式寄存器TMOD
0 0 1 0 0 0 0 0
GATE
C/ T
M1
M0
GATE
C/ T
M1
M0
定时器1
定时器0
乙机接收程序： #include <reg51.h> void main ( ) //主函数 { unsigned char sel； TMOD = 0x20；//T1工作于方式2 SCON = 0x40； //串口工作于方式1 REN = 1； TH1 = 0x72； TL1 = 0x72； TR1 = 1； while（1） { while（RI == 0）； RI = 0； P1 = SBUF； } }
第六章
51单片机的串口通信 及其接口
单片机串口通信的基本概念
单片机的双机通信有短距离和长距离之 分，1m之内的通信称为短距离，1000m左右的 通信称为长距离。若要更长距离通信，如几 十或几千千米，就需要借助其他无线设备方 可实现。 通常单片机通信可以有以下4种实现方式： TTL电平通信(双机串行口直接互连)、RS-232C 通信、RS-422A通信、RS485通信等。
RS-485用于半双工
任务5 用串行口控制信号灯
1. 任务要求
在甲机中编写控制LED发光二极管亮灭方式及 状态的程序，利用异步串行通信方式将相关控制信 息传送给乙机，由乙机执行后实现。
2.任务步骤与要求
1) 预习
单片机的定时器T1方式2的使用。
定时/计数器方式寄存器TMOD：
GATE
C/ T
0
波特率： 单片机或计算机在串口通信时的速率用波 特率表示，它定义为每秒传输二进制代码的位
数，即1波特=1位／秒，单位是bps(位／秒)。
如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包
含10位(1个起始位、1个停止位、8个数据位)，
这时的波特率为lO位×240个／秒=2400 bps。
在串行通信中，收、发双方对发送或接收数据
在高噪声污染的环境中，通过使用光纤介 质可减少噪声的干扰，通过光电隔离可以提高 通信系统的安全性。
标准RS-232C：最初用于计算机远程通信 时的调制解调器上，即通常我们所说的“猫”。 当使用“猫”时，上表中9条信号线都要用到。 但我们用RS-232C标准进行两个单片机之间通 信时，只需要用到表中的三条线：RXD，TXD和 GND。
2．RS-232C通信 RS-232C是EIA(美国电子工业协会)1969 年制定的通信标准。RS-232C定义了数据终端 设备(DTE)与数据通信设备(DCE)之间的物理 接口标准。
RS-232C标准接口引脚定义
插针序号 1 2 3 信号名称 DCD RXD TXD 功能 载波检测 接收数据(串行输入) 发送数据(串行输出)
4) 调试并运行程序 对甲机片内SBUF输入#0FEH等内容，运行甲、 乙机程序，观察乙机8个LED的显示内容。 3. 任务总结与分析 (1) 程序运行的结果是，乙机能够根据甲机 的数据显示相应的内容。这说明甲、乙之间能够进 行数据的传送，即通信。
(2) 从本任务的电路连接上我们看到，甲、乙双 方只连接了三根线，一根用于接收，一根用于发送， 第三根为共地线。其中，RXD为单片机系统的接收数 据端，TXD为发送数据端。显然，单片机内部的数据 向外传送（例如从甲机传送给乙机）时，不可能8位 数据同时进行，在一个时刻只可能传送一位数据（例 如，从甲机的发送端TXD传送一位数据到乙机的接收 端RXD），8位数据依次在一根数据线上传送，这种通 信方式称为串行通信。它与以前所介绍的并行数据传 送不同。 例如通过P0口传送数据时，就是8位数据同时进行 的，这种通信方式称为并行通信。
全双工串行接口(UART) ☞数据通信的几个术语： 并行：数据各位同时进行传送 串行：数据逐位顺序进行传送 ☞全双工:(串行通信)收/发可同时进行 半双工:(串行通信)收/发不可同时进行 ☞异步串行通信:以字符为单位进行传送 同步串行通信:以数据块为单位进行传送 波特率(bps.):单位时间传送的位数
M1
M0
GATE
C/ T
0
M1
0
1
0
0
0
0
2) 连接电路
按下图将两套任务电路板中的RXD和TXD端对应 相连，并将两套CPU电路板共地。
图7.1
任务5电路图(TT5)
3) 输入程序
编制程序，使甲、乙双方能够进行通信。要求： 将甲机的数据发送给乙机，使得乙机的8个发光二级 管按甲机的安排实现亮点流动显示。 甲机发送程序参考如下： #include <reg51.h> #include <intrins.h> unsigned char sel；
抗干扰能力
通常选择的标准接口，在保证不超过其使 用范围时都有一定的抗干扰能力，以保证可靠 的信号传输。但在一些工业测控系统中，通信 环境十分恶劣，因此在通信介质选择、接口标 准选择时，要充分考虑抗干扰能力，并采取必 要的抗干扰措施。例如在长距离传输时，使用 RS-422A标准，能有效地抑制共模信号干扰。
void delay ( unsigned int d ) //延时函数 { while（--d > 0）；} void main ( ) //主函数 { TMOD = 0x20； //T1工作于方式2 SCON = 0x40； //串口工作于方式1 TH1 = 0x72； TL1 = 0x72； 1 1 1 1 TR1 = 1； 波特率 110 32 12(256 x) 32 12(256 144 ) sel = 0xFE； while（1） { SBUF = sel； while（TI = = 0）； TI = 0； delay（50000）； sel = _crol _（sel，1）； } }
DTE就绪(数据终端准备就绪)