单片机原理及接口技术项目5 MCS-51单片机的串行通信
《单片机原理及接口技术》课程实验大纲
《单片机原理及接口技术》课程实验大纲课程名称：《单片机原理及接口技术》实验英文名称：《MCU principles and interface technologies》experiment课程性质：专业选修课程课程编号：0510085所属系部：机电工程学院总学时：14学时预备知识：电路、数字电子技术课程在教学计划中的地位作用：本课程是机械电子工程专业的一门重要专业选修课程。
目前单片机技术开发和应用水平已成为一个国家工业化发展水平的标志之一。
单片机原理及其应用已成为从事电子技术的工程技术人员必须掌握的基础理论和基本技能之一。
通过本课程的学习使学生实践上掌握单片计算机的基本组成、工作原理及常用接口技术，建立单片机系统整体概念，使学生具备单片机应用系统软、硬件开发的初步能力。
教学方式：理论与实践相结合教学的目的与要求：通过本课程的学习，使学生掌握单片机的硬件结构、MCS-51的指令系统、MCS-51汇编语言程序设计、MCS-51的中断系统、MCS-51的定时器/计数器、MCS-51的串行口、MCS-51单片机扩展存储器的设计、MCS-51扩展I/O接口的设计、MCS-51 与键盘、显示器的接口设计、MCS-51单片机与D/A转换器和A/D转换器的接口、MCS-51的功率接口、MCS-51的串行通信技术及其扩展接口。
进一步理解MCS-51单片机的开发装置、工作原理、编程方法，学会使用开发机进行程序。
课程教材：《单片机原理及接口技术》蔡美琴主编高等教育出版社参考书目：1．《单片机程序设计基础》周航慈主编北京航天航空大学出版社2. 《单片机原理及其接口技术》胡汉才主编清华大学出版社编写日期：2012年6月制定课程内容及学时分配：发光二极管显示各相状态。
要求：掌握步进电机控制系统的硬件设计方法；熟悉步进电机驱动程序的设计与调试，提高单片机应用系统设计和调试的能力。
正确连接电路，编写程序，调试运行。
实验一P1口亮灯实验一、实验目的1.学习P1口的使用方法；2.学习延时子程序的编写。
单片机串口通信原理
单片机串口通信原理
单片机串口通信原理是指通过串口进行数据的发送和接收。
串口通信是一种异步通信方式，它使用两根信号线（TXD和RXD）进行数据的传输。
在发送数据时，单片机将待发送的数据通过串口发送数据线（TXD）发送出去。
发送的数据会经过一个串口发送缓冲区，然后按照一定的通信协议进行处理，并通过串口传输线将数据发送给外部设备。
在接收数据时，外部设备将待发送的数据通过串口传输线发送给单片机。
单片机接收数据线（RXD）会将接收到的数据传
输到一个串口接收缓冲区中。
然后，单片机会根据通信协议进行数据的解析和处理，最后将数据保存在内部的寄存器中供程序使用。
串口通信协议通常包括数据位、停止位、校验位等信息。
数据位指的是每个数据字节占据的位数，常见的有8位和9位两种。
停止位用于表示数据的结束，常用的有1位和2位两种。
校验位用于检测数据在传输过程中是否发生错误，常见的校验方式有奇偶校验和无校验。
总的来说，单片机串口通信原理是通过串口发送数据线和接收数据线进行数据的传输和接收，并通过一定的通信协议进行数据的解析和处理。
这种通信方式可以实现单片机与外部设备的数据交换，广泛应用于各种嵌入式系统和物联网设备中。
单片机原理及接口技术
单片机原理及接口技术在当今数字化时代，单片机已经成为嵌入式系统设计中不可或缺的重要组成部分。
本文将介绍单片机的工作原理以及与外部设备进行通信的接口技术。
单片机工作原理单片机是一种集成了处理器、存储器和输入输出设备等功能模块的微型计算机系统。
它通常由中央处理器（CPU）、存储器（RAM和ROM）、计时器（Timer）、串行通信接口（UART）和引脚（Port）组成。
单片机的工作原理可以简要描述为以下几个步骤：1.初始化：单片机在上电时会执行初始化程序，设置各种工作模式、配置寄存器等。
2.执行程序：单片机会根据存储器中存储的程序指令序列来执行相应的操作，包括算术逻辑运算、控制流程等。
3.输入输出操作：单片机通过输入输出接口与外部设备进行通信，如传感器、执行器等。
4.中断处理：单片机可以在特定条件下触发中断请求，暂停当前执行的程序，转而执行中断服务程序，处理相应的事件或信号。
单片机接口技术单片机与外部设备的通信主要依赖于接口技术，包括数字输入输出接口、模拟输入输出接口以及通信接口等。
数字输入输出接口数字输入输出接口用于与二进制设备进行通信，通过配置相应的引脚工作在输入或输出模式，实现信号的采集与输出。
常用的数字输入输出方式包括GPIO口、SPI接口、I2C接口等。
模拟输入输出接口模拟输入输出接口用于处理模拟信号，包括模拟输入端口和模拟输出端口。
模拟输入端口通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号，模拟输出端口则通过数模转换器将数字信号转换为模拟信号。
通信接口通信接口是单片机与外部设备进行数据交换的重要手段，主要有串行通信接口（UART）、并行通信接口（Parallel）、CAN接口等。
通过这些通信接口，单片机可以实现与其他设备的数据交换与通信。
结语单片机原理及接口技术是嵌入式系统设计的基础知识，通过深入了解单片机的工作原理和接口技术，可以更好地应用单片机进行系统设计与开发。
希望本文对读者有所帮助，谢谢！以上是关于单片机原理及接口技术的简要介绍，希望能对读者有所启发。
MCS51单片机原理及应用实验指导书
《MCS51单片机原理及应用》实验指导书唐山学院电工电子实验教学中心年月前言一．单片机原理实验的任务单片机原理实验是单片机原理及应用课程的一部分，它的任务是：1.通过实验进一步了解和掌握单片机原理的基本概念、单片机应用系统的硬件设计及调试方法。
2.学习和掌握单片机应用系统程序设计技术。
3.提高应用计算机的能力及水平，提高逻辑思维及动手能力。
二．实验设备单片机实验所使用的设备由计算机、单片机实验开发系统（见下图0-1），其中计算机是软件开发平台，主要完成程序编辑、编译、下载程序等任务；单片机实验开发系统是硬件开发平台，是基于51/196单片机的扩展实验系统。
计算机和单片机实验开发系统之间是通过RS232串行接口进行通信的。
图0-1 单片机原理实验设备单片机实验开发系统配有开关电源、单片机、晶振、存储器、可编程并行接口芯片、键盘显示控制芯片、24键键盘、六位LED数码管显示、A/D及D/A转换芯片、简单输出口2个、简单输入口1个、逻辑电平输入开关、发光二极管显示电路，并配有小直流电机、步进电机、继电器、音响等驱动电路。
在计算机软件的控制下可完成单片机基本实验及综合设计性实验项目。
所有的MCS51单片机原理及应用课程实验都是在这套实验系统上完成的。
三．对参加实验学生的要求1.阅读实验指导书，复习与实验有关的理论知识，明确实验目的，了解内容和方法。
2.按实验指导书要求进行接线和操作，经检查和指导老师同意后再通电。
3.在实验中注意观察思考，记录有关数据和程序，并由指导教师复查后才能结束实验。
4.实验后应断电并返回WINDOWS下关闭计算机，整理实验台，恢复到实验前的情况。
5.认真写实验报告，按规定格式写出程序流程图、程序、并分析实验结果、完成思考题等。
字迹要清楚，结论要明确。
爱护实验设备，遵守实验室纪律。
*注：本实验指导书适用于MCS51单片机原理及应用A、单片机原理及应用B等课程。
目录第一章MC51单片机原理及应用实验 (3)实验一P1口实验（验证性） (3)实验二外部中断实验（验证性） (5)实验三定时器实验 (7)实验四串行口实验--串并转换实验 (9)实验五数码显示实验 (11)实验六A/D转换实验 (13)实验七数字电子钟实验（综合性） (15)实验八D/A转换实验 (16)实验九简单I/O口扩展实验 (18)实验十步进电机实验 (20)实验十一直流电机实验 (22)实验十二PC机与单片机串行通信实验 (24)实验十三继电器与电子音响实验 (26)实验十四8255可编程并行接口实验 (28)实验十五键盘显示接口实验 (30)第二章单片机开发实验系统及TMSD调试程序 (32)第一节单片机开发实验系统 (32)第二节TMSD源语言调试程序简介 (35)第一章MCS51单片机原理及应用实验实验一P1口实验一．实验目的1.学习P1口的使用方法。
MCS51单片机的结构
MCS51单片机的结构MCS-51单片机是Intel公司设计开发的一种高度集成的8位微控制器（microcontroller），主要应用于嵌入式系统中。
它采用了Harvard 架构，包含一个CPU核心、片内存储器、外围接口和定时器/计数器等功能模块。
在本文中，我将详细介绍MCS-51单片机的结构。
MCS-51单片机的结构主要分为以下几个部分：1.中央处理器（CPU）核心：MCS-51单片机的CPU核心采用了8位的数据总线和地址总线，以及一组功能强大的指令集。
该CPU支持多种指令，包括数据传送指令、算术逻辑指令、位操作指令和条件跳转指令等。
它还包括一个累加寄存器和标志寄存器，用于存储操作数和标志位信息。
2.存储器部分：MCS-51单片机包含片内存储器和片外存储器。
片内存储器主要用于存储程序代码和数据，包括ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）。
ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据和临时变量。
片外存储器通过地址线和数据线与单片机连接，可以扩展存储器容量。
3.输入输出（I/O）接口：MCS-51单片机通过多个I/O口与外部世界进行数据交互。
每个I/O 口包含一组引脚，可以用作输入或输出。
这些引脚可以通过配置寄存器来选择其功能。
MCS-51单片机还支持中断输入，可以用于实现外部设备的中断功能。
4.定时器/计数器（Timer/Counter）：MCS-51单片机内置了多个定时器/计数器模块，用于生成精确的时间延迟或测量外部事件的时间间隔。
定时器可以产生周期性的中断信号，用于实现定时任务。
计数器可以计数外部事件的脉冲数量，用于测量时间间隔。
5.串行通信接口：MCS-51单片机内置了一个串行通信接口，可以用于与其他设备进行数据传输。
该接口支持异步串行通信协议，如UART（通用异步收发器）或SPI（串行外围接口）等。
它可以通过配置寄存器来设置通信参数，如波特率和数据格式等。
6.时钟电路：MCS-51单片机需要一个精确的时钟源来驱动内部运算和外设操作。
单片机原理及其接口技术--第5章 MCS-51单片机中断系统
下来，这称为保护现场，由用户自己编程完成。
保护断点和现场后即可执行中断服务程序，执行完毕， CPU由中断服务程序返回主程序。 主目录 上一页 下一页 结 束
15
……
响应
单片机原理及其接口技术
主程序A
断点
返回
中断返回过程如下：
RETI 中断服务程序B
首先恢复原保留寄存器的内容和标志位的状态，这称为恢 复现场，由用户编程完成。 然后，再加返回指令RETI，RETI指令的功能是恢复PC值， 使CPU返回断点，这称为恢复断点。 恢复现场和断点后，CPU将继续执行原主程序，中断响应 过程到此为止。 主目录 上一页 下一页 结 束
主目录 上一页 下一页 结 束
单片机原理及其接口技术
5.2.2 中断标志与中断控制
1．中断标志
(1) 定时器控制寄存器TCON
SFR之一，锁存中断请求标志，字 节地址88H，可位寻址。
其结构、位名称、位地址及其功能 如表5.1所示。
主目录 上一页 下一页 结 束
单片机原理及其接口技术 表5.1 TCON的结构、位名称、位地址和功能
单片机原理及其接口技术
第5章 MCS-51单片机中断系统
教学目标 5.1 中断概述 5.2 MCS-51中断系统 5.3 中断系统的应用 本章小结 思考题与习题主目录上一页来自下一页结束
单片机原理及其接口技术
教学目标
通过本章教学，要求达到以下目标： 1．熟记MCS-51 5个中断源及其中断入口地址。 2．熟悉TCON、SCON、IE、IP的结构、控制 作用和设置方法。 3．理解MCS-51中断响应过程。 4．了解中断响应等待时间。 5．理解中断请求撤除情况和应对措施。 6．熟悉中断优先控制的方法。 7．掌握中断应用程序的编制方法。
MCS-51单片机串行通信
9.1 串行通信概述
• ④停止位 表示发送一个数据的结束，用高电平表示，占1 位、1.5 位或2 位。 • 线路空闲时，线路处于逻辑“1”等待状态，即空闲位为1。 空闲位是异步通信特征之一。异步通信中数据传送格式如 图9.1 所示。 • 图9.1 异步通信数据帧格式
图9.1 异步通信数据帧格式
9.1 串行通信概述
9.1 串行通信概述
• 3．波特率 • 波特率是数据传递的速率，指每秒传送二进制数据的位数， 单位为位/秒（bit/s）。 • 例9.1 假设微型打印机最快的传送速率为30 字符/秒，每 个字符为10 位，计算波特率。 • 解： • 波特率＝10 b/字符×30字符/s＝300 b/s • 每一位代码的传送时间Td 为波特率的倒数： • Td＝1/300＝3.3 ms • 异步通信的波特率一般在50～19 200 b/s 之间，常用于 计算机到终端机和打印机之间的通信、直通电报以及无线 电通信的数据发送等。
异步10位收发 异步11位收发 异步11位收发
9.2 串行口结构与工作原理
• SM2：多机通信控制位。 • a．用于方式2和方式3。若SM2＝1，则允许多机通信。 多机通信协议规定，若第9位数据(RB8)为1，则表明本帧 数据为地址帧。否则，若第9位数据(RB8)为0，则表明本 帧数据为数据帧。 • 当一个8051(主机)与多个8051(从机)进行通信时，令所有 从机的SM2都置1。主机要与某个从机通信，首先发送一 个与该从机相一致的地址帧(每个从机的地址必须惟一)， 且第9位为1，所有从机接收到数据后，将第9位送入RB8 中。 • 若RB8＝1，说明是地址帧，将数据装入SBUF，且置RI ＝1，即中断所有从机，若从机判断出该地址帧数据与本 机号(地址)一致，则置SM2＝0，准备接收主机发来的数 据。其他从机仍然保持SM2＝1。
MCS-51单片机原理及接口技术
3. 以直接地址为目的的传送指令： MOV direct ，#data ; direct ← data MOV direct1,direct2 ; direct1 ←（direct2) MOV direct,A ; direct ←(A) MOV direct ，@Ri ; direct ←((Ri)) MOV direct,Rn ; direct ←（Rn)
•
数据传送和交换类指令主要有以下几种：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 内部数据传递指令 数据指针赋值指令 片外数据传送指令 ROM数据访问指令 栈操作指令 数据交换指令
一、内部RAM单元间的数据传递
1. 以累加器为目的的传送指令： MOV A，#data ; A ← data MOV A,direct ; A ←（direct) MOV A,Rn ; A←（Rn) MOV A,@Ri ; A←((Ri))
30H
Eg:MOV 30H,#33H 33H
30H
XX 30H
33H
30HLeabharlann 31HEg:MOV 30H,31H
55H
XX
55H
A
Eg:MOV 30H,A
30H XX
地址
30H 33H
33H
R0
Eg:MOV 30H,@R0 55H
55H
取出
30H 78H 30H
78H
30H XX
R3
Eg:MOV 30H,R3 33H
例：加数存放在内部RAM的41H（高位）和 40H（低位），被加数存放在43H（高位）和42H （低位），将它们相加，和存放在46H~44H中。 程序： CLR C MOV A， 40H ADD A， 42H MOV 44H，A MOV A， 41H ADDC A， 43H MOV 45H，A CLR A ADDC A， #00H MOV 46H，A
推荐-基于MCS51的两片单片机之间的串行通信接口设计
昆明学院20XX 届毕业（设计）（设计）题目基于MCS51的两片单片机之间的串行通信接口设计子课题题目姓名学号所属院系自动控制与机械工程学院专业年级 10级通信技术专业指导教师任杰20XX年 5月随着电子技术的发展，单片机的应用也越来越多及越来越重要，而串行通信理论和单片机的开发相结合使电路板的线路少，成本低了，而且在远距离传输时，避免了很多条的线路特性不同而被广泛地使用。
而RS232是一种比较成熟的串口，所以本次设计使用RS232串口，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。
本次设计就是要利用单片机来完成一个系统，实现两单片机之间的串行通信。
并且使用DS18B20温度传感器，由一台单片机测量温度后传到另外一台单片机上显示。
串口通讯是单片机的一个重要应用，它既可以实现单片机对计算机的数据传输，同时计算机也可以对单片机进行控制。
在本次设计中，我需要克服的问题有怎样把两串口与单片机连接和设置传输的格式，和怎样采集温度，怎样显示等问题，总之，在本次设计中我需要对单片机有一定的基础，同时数电和模电也需要好好温习下。
对于画设计的系统电路图有很大的帮助。
而且我希望通过本次设计，可以很好的学习单片机，同时喜欢上单片机的设计。
其中单片机中，MCS51单片机上的通用异步接收/发送器UART，通过RXD 和TXD可与部电路进行串行异步通信，数据的发送由TXD端送出，数据的接收由RXD 端输入。
关键词:串行通信RS-232串口波特率MCU serial munication is a important application. In munication field, there are two types of data munication mode: parallel munication and serial munication. With the development of puter network and hierarchical distributed microputer application system, the function of the munication is more and more important. munication refers to puter information transmission to the outside world, both transmission between the puter and the puter,Also includes the puter and external device, such as terminals, printers, and transmission between devices such as disk. Serial munication refers to using a data line, to transmit data a bit a ground in turn, each data holds a fixed length of time. Its just a few lines can exchange information between the systems, especially used in puter and puter, puter and remote munication between the peripherals. When using a serial port munication sending and receiving to each and every one of the characters are in fact a a delivery, each one is or is zero.This design is to use single chip microputer to plete a system, realize the serial munication between the two MCU. And USES DS18B20 temperature sensor, temperature is measured by a single-chip puter and send to other displayed on a single chip microputer. For single chip microputer serial port munication is of great significance, not only can realize the MCU data transmission to the puter side, but also can realize the puter control of the microcontroller. Due to its less cable, wiring simple, so in the long distance transmission, has been widely used, MCS - 51 series microcontroller with a universal asynchronous receiver/transmitter UART, RXD by pin [P3. O] and TXD [P3.1] with external sound circuit B full duplex serial asynchronous munication, send data sent by the TXD end, when receiving data from the RXD input.Keywords: serial munications RS - 232 serial port baud rate目录8第一章绪论为了提高系统管理的先进性和安全性，计算机工业自动控制和检测系统越来越多地采用集总分散系统。
《单片机原理与接口技术》第7章 串行接口
PCON寄存器的D7位为SMOD，称为波特率倍增位。即当SMOD=1时，波 特率加倍; 当SMOD=0时，波特率不加倍。 通过软件可设置SMOD=0或SMOD=1。因为PCON无位寻址功能，所以， 要想改变SMOD的值，可通过相应指令来完成: ANL ORL MOV PCON，#7FH PCON，#80H PCON，#00H ;使SMOD=0 ;使SMOD=1 ;使SMOD=0
高等职业教育 计算机类课程规划教材
大连理工大学出版社
第7章
7.1 7.2 7.3 7.4
串行接口
串行通信的基本概念 MCS-51 单片机串行接口及控制寄存器 MCSMCSMCS-51 单片机串行口的工作方式 串行口的应用
7.1 串行通信的基本概念
7.1.1 数据通信的概念 计算机的CPU与外部设备之间、计算机与计算机之间的信息交换称 为数据通信。 1.并行通信 1.并行通信 并行通信是数据的各位同时进行传送（发送或接收）的通信方式。 其优点是数据传送速度快; 缺点是数据有多少位，就需要多少根传送线。 2.串行通信 2.串行通信 串行通信是数据的各位一位一位顺序传送的通信方式。
7.3
7.3.1 方式0 方式0
MCS-51单片机串行口的工作方式 MCS-51单片机串行口的工作方式
串行口工作于方式0下，串行口为8位同步移位寄存器输入/输出口， 其波特率固定为fosc/12。
数据由RXD（P3.0）端输入或输出，同步移位脉冲由TXD（P3.1）端 输出，发送、接收的是 8位数据。不设起始位和停止位，低位在前，高 位在后。其帧格式为:
起始0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 TB8/RB8 停止1
51单片机串口原理
51单片机串口原理
51单片机串口原理是指通过串行通信协议实现数据的发送与
接收的一种通信方式。
串口通信可以用于串联外部设备与单片机进行数据传输，如与计算机、传感器、模块等进行数据交互。
串口通信由发送端与接收端组成。
发送端将要发送的数据转换成串行数据流，通过串行引脚将数据发送到接收端。
接收端接收到串行数据流后，将其转换为并行数据并进行相应的处理。
51单片机的串口通信主要依靠两个寄存器：TBUF（发送缓冲器）和RBUF（接收缓冲器）。
发送端通过向TBUF写入数据
实现数据发送，接收端通过读取RBUF来获取接收到的数据。
串口通信的波特率是指每秒钟传送的位数，它是串口通信中十分重要的参数。
串口通信的波特率由波特发明，并以其名字命名。
常见的波特率有9600、38400、115200等。
串口通信使用的是异步串行通信，即数据以比特为单位依次传送。
在每个数据字节的前后，都有一个起始位和一个或多个停止位。
起始位用于通知接收端数据的到来，停止位用于标记数据的结束。
在51单片机中，通过设置相应的寄存器来配置串口的波特率、数据位数、停止位数和校验位。
通过配置串口通信的参数，可以实现不同设备之间的数据传输。
以上就是51单片机串口通信的基本原理，通过串口通信可以
实现单片机与外部设备之间的数据交互，为嵌入式系统的开发提供了方便和灵活性。
51单片机的串口通信分析
51单片机的串口通信分析1. 简介串口通信是51单片机中常用的通信方式之一，它能够实现通过串行端口将数据传输到其他设备或与其他设备进行通信。
本文将对51单片机的串口通信进行分析与讨论。
2. 串口通信原理串口通信主要包括数据传输、数据格式和通信协议三个方面。
在51单片机中，串口通信使用了UART（通用异步收发传输）协议。
UART协议通过选择适当的波特率、数据位、校验位和停止位等参数，实现串口数据的稳定传输。
3. 串口通信硬件连接在51单片机中，串口通信需要将单片机的串行端口与外部设备连接起来。
一般情况下，串口通信需要使用串口线连接单片机的TXD引脚和RXD引脚与外部设备的对应引脚。
4. 串口通信程序设计51单片机的串口通信程序设计主要包括串口初始化和数据发送与接收两个步骤。
在程序设计中，需要设置适当的波特率、数据位、校验位和停止位等参数，并编写相应的发送和接收函数来实现数据的发送和接收功能。
5. 串口通信应用实例串口通信在51单片机的应用非常广泛，可以用于与PC机的通信、与传感器的通信、与其他单片机的通信等等。
在实际应用中，可以通过串口通信实现数据的传输、控制信号的发送与接收等功能。
6. 总结51单片机的串口通信是一种常用且有效的通信方式，通过合理设置通信参数和编写相应的程序，可以实现稳定的数据传输和通信功能。
在应用中，可以根据具体需求选择适当的串口方式和协议来实现串口通信功能。
以上为本文对51单片机的串口通信进行的简要分析与讨论，希望对读者有所帮助。
参考文献：1. 参考书籍12. 参考书籍2。
单片机原理及接口技术讲解
单片机原理及接口技术讲解单片机（Microcontroller）是一种集成电路芯片，内含有中央处理器（CPU）、存储器、输入输出端口、定时器计数器、串行通信接口等核心模块，可用于控制、计算、存储和通信等多种功能。
单片机的工作原理是通过处理器执行存储在存储器中的指令来实现各种功能。
它的内部包含一个由晶体管、逻辑门等构成的微处理器，负责执行计算和控制指令。
单片机的芯片上还集成了存储器，用于存储程序指令和数据。
输入输出端口可以与外部设备进行数据交互，定时器计数器可以实现精确的定时和计数功能。
通过串行通信接口，单片机可以与其他设备进行数据传输和通信。
单片机的接口技术是指单片机与外部设备进行数据传输和通信的技术。
常见的接口技术包括并行接口、串行接口、模拟接口等。
并行接口是通过多个并行数据线同时传输数据的接口技术。
常见的并行接口有通用并行接口（GPIO）、地址总线、数据总线等。
通用并行接口（GPIO）是一组可编程的并行输入输出线，可以被程序员控制来进行数据的输入输出。
地址总线用于传输内存或外设的地址信息，数据总线用于传输数据信息。
串行接口是通过单个数据线按照一定的时间顺序传输数据的接口技术。
常见的串行接口有串行通信接口（UART）、串行外设接口（SPI）、I²C接口等。
串行通信接口（UART）是一种通用的串行数据通信接口，用于将数据转换为串行格式进行传输。
串行外设接口（SPI）是一种高速串行接口，用于在单片机与其他外设之间进行数据传输和通信。
I²C接口是一种双线制的串行接口，用于在多个设备之间进行数据传输和通信。
模拟接口是通过模拟信号进行数据传输和通信的接口技术。
模拟接口包括模数转换接口、数字模拟转换接口等。
模数转换接口用于将模拟信号转换为数字信号，数字模拟转换接口用于将数字信号转换为模拟信号。
单片机接口技术的选择取决于具体应用的需求。
并行接口适合需要大量数据同时进行传输的场景，串行接口适合需要高速传输的场景。
单片机原理与接口技术(第3版)[李晓林]-第5章
![单片机原理与接口技术(第3版)[李晓林]-第5章](https://img.taocdn.com/s3/m/bea6c904f78a6529647d5368.png)
在串行口允许接收时，每接收完一帧数据，由硬件自动 将RI位置为1。CPU响应中断时，并不清除RI中断标志， 也必须在中断服务程序中由软件对TI标志清0。
09:32
单片机原理与接口技术(第3版).李晓林.电子工业出版社
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4. 中断控制寄存器
2)中断允许控制
----IE寄存器
5.2.3 定时/计数器对输入 信号的要求 5.2.4 定时/计数器的应用 5.3 串行通信接口 5.3.1 串行通信基础知识 5.3.2 MCS-51串行通信接 口 5.3.3 串行通信接口的应用
习题与思考题
5.2.2 定时/计数器的工作 方式
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单片机原理与接口技术(第3版).李晓林.电子工业出版社
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单片机原理与接口技术(第3版).李晓林.电子工业出版社
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5.1.1 中断系统概述
（1）中断源
（2）中断优先级控制
----中断系统的基本问题
（3）中断响应的过程 1) 检测中断
2) 保护现场 3) 中断服务
4) 清除中断标志位
5) 恢复现场
6) 中断返回
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3
5.1 中断系统
中 断 是 指 计 算 机 在 执 行某
----中断概念
一程序的过程中，由于计算机系
统内、外的某种原因而必须终止
原程序的执行，转去完成相应的
处理程序，待处理结束之后再5-1 所示。实现这种中断功 能的硬件系统和软件系统统称为 中断系统。
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单片机原理与接口技术(第3版).李晓林.电子工业出版社
ch10-MCS51串行通信
串行口的结构
内部总线
接收、发送缓冲器SBUF在物理上是独立的，因此
可以进行全双工通信。虽然它们使用同一地址99H， 但发送缓冲器只能写入，不能读出，而接收缓冲器 18 只能读出，不能写入。
串行口的结构
内部总线
在接收时，串行数据通过引脚RXD（P3.0）进入。经移位寄
存器进入接收缓冲器SBUF，再由SBUF把数据输出到片内数据 总线上，构成了串行接收的双缓冲结构，以免在数据接收过程 中出现下一帧数据到来时，前一帧数据还没有读走而丢失，即 19 帧重叠错误。
这种方式不适用于两个MCS-51单片机间的通讯。
25
方式0输出（发送）
串行口作为并行输出口使用时，要有“串入 并出”的移位寄存器（例如CD4094或74LSl64、 74HCl64等）配合，其电路连接如下所示。
RxD TxD 8051 A B 74LS164 MR
CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
35
方式1——8位异步串行通信方式
方式1接收（输入）
接收数据时，SCON的REN位应处于允许接收 状态（软件置REN=1）。在此前提下，串行口以 16倍波特率的速率采样RXD端，当采样到从“1” 向“0”状态跳变时，就认定是接收到起始位。随 后在移位脉冲的控制下，把接收到的数据位移入 接收寄存器中。直到停止位到来之后置位中断标 志RI，通知CPU从SBUF中取走接收到的一个字符。
29
机器周期 写SCON RxD TxD
00
01
02
03
04
05
06
07
RI
方式0接收时，串行控制寄存器SCON中的REN位为串行口 允许接收控制位。REN=1且接收中断标志位RI=0时，单片机内 部产生一个正脉冲，单片机开始接收数据。数据通过RxD(P3.0） 引脚输入数据，同时TxD（P3.1）为同步移位脉冲输出端。接 收器也以fosc/12的固定频率采样RxD引脚的数据信息，当单片 机接收完8位数据信息后，接收中断标志位RI置1，向CPU申请 中断，表示已经接收完一帧数据，开始准备接收下一组数据。 30
MCS-51单片机的串行口及串行通信技术
MCS-51单⽚机的串⾏⼝及串⾏通信技术数据通信的基本概念串⾏通信有单⼯通信、半双⼯通信和全双⼯通信3种⽅式。
单⼯通信：数据只能单⽅向地从⼀端向另⼀端传送。
例如，⽬前的有线电视节⽬，只能单⽅向传送。
半双⼯通信：数据可以双向传送，但任⼀时刻只能向⼀个⽅向传送。
也就是说，半双⼯通信可以分时双向传送数据。
例如，⽬前的某些对讲机，任⼀时刻只能⼀⽅讲，另⼀⽅听。
全双⼯通信：数据可同时向两个⽅向传送。
全双⼯通信效率最⾼，适⽤于计算机之间的通信。
此外，通信双⽅要正确地进⾏数据传输，需要解决何时开始传输，何时结束传输，以及数据传输速率等问题，即解决数据同步问题。
实现数据同步，通常有两种⽅式，⼀种是异步通信，另⼀种是同步通信。
异步通信在异步通信中，数据⼀帧⼀帧地传送。
每⼀帧由⼀个字符代码组成，⼀个字符代码由起始位、数据位、奇偶校验位和停⽌位4部分组成。
每⼀帧的数据格式如图7-1所⽰。
⼀个串⾏帧的开始是⼀个起始位“0”，然后是5〜8位数据（规定低位数据在前，⾼位数据在后），接着是奇偶校验位（此位可省略），最后是停⽌位“1”。
起始位起始位"0”占⽤⼀位，⽤来通知接收设备，开始接收字符。
通信线在不传送字符时，⼀直保持为“1”。
接收端不断检测线路状态，当测到⼀个“0”电平时，就知道发来⼀个新字符，马上进⾏接收。
起始位还被⽤作同步接收端的时钟，以保证以后的接收能正确进⾏。
数据位数据位是要传送的数据，可以是5位、6位或更多。
当数据位是5位时，数据位为D0〜D4；当数据位是6位时，数据位为D0〜D5；当数据位是8位时，数据位为D0〜D7。
奇偶校验位奇偶校验位只占⼀位，其数据位为D8。
当传送数据不进⾏奇偶校验时，可以省略此位。
此位也可⽤于确定该帧字符所代表的信息类型，“1"表明传送的是地址帧，“0”表明传送的是数据帧。
停⽌位停⽌位⽤来表⽰字符的结束，停⽌位可以是1位、1.5位或2位。
停⽌位必须是⾼电平。
接收端接收到停⽌位后，就知道此字符传送完毕。
mcs-51单片机原理
mcs-51单片机原理
MCS-51单片机原理概述
MCS-51单片机是一种经典的8位单片机，由Intel公司于20
世纪80年代开发。
它采用CISC（复杂指令集计算机）架构，内置了大量的功能模块，如中央处理器、内存、输入输出接口等。
MCS-51单片机广泛应用于嵌入式系统中，可用于控制、
监测、通信等各种应用场景。
MCS-51单片机的核心是8051系列的中央处理器，它是一个8
位的寄存器-累加器结构，具有128字节的内部RAM和4KB
的内部ROM。
8051中央处理器支持多种指令集，包括数据传
输指令、逻辑运算指令、算术指令等，使得程序编写更加灵活和高效。
除了中央处理器，MCS-51单片机还包括一些重要的外设模块。
其中，I/O口模块用于与外部设备进行数据交互，可以输入、
输出数字信号。
定时器模块通过产生定时信号来进行时间控制。
串行通信接口模块可用于与其他设备进行串行通信，如UART （通用异步收发器）。
此外，MCS-51单片机还可以连接外部
存储器，使得处理器的存储容量得到扩展。
MCS-51单片机的工作原理是根据程序存储在ROM中的指令
依次执行。
程序的执行过程由基于中央处理器的控制器和各个外设模块共同完成。
控制器从ROM中获取指令，将其解码为
相应的动作，并通过总线系统与各个外设模块进行数据传输。
通过不断执行指令，单片机可以实现各种功能。
总之，MCS-51单片机是一种高度集成的8位单片机，具有强
大的功能和灵活性。
它通过中央处理器和外设模块的协同工作，实现了各种嵌入式系统的控制和通信功能。
MCS-51单片机原理及接口技术
2 5 6 9 12 15 16 19
19 18 9 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8
1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q
MCS-51
A 1 3 2 74LS32
RD WR PSEN ALE/P TXD RXD
74LS273引脚封装图 引脚封装图
MCS-51与74LS273的接口电路图 与 的接口电路图
ห้องสมุดไป่ตู้
4.3.1简单I/O接口芯片的扩展 4.3.1简单I/O接口芯片的扩展 简单I/O
简单的I/O口扩展通常是采用 电路锁存器、 简单的 口扩展通常是采用TTL或CMOS电路锁存器、三 口扩展通常是采用 或 电路锁存器 态门等作为扩展芯片（ 态门等作为扩展芯片（74LS244、74LS245、74LS273、 、 、 、 74LS373、 74LS377等 ） ， 通过P0口来实现扩展的一种 、 等 通过 口来实现扩展的一种 方案。它具有电路简单、成本低、配置灵活的特点。 方案。它具有电路简单、成本低、配置灵活的特点。 简单的I/O口扩展主要包括： 简单的 口扩展主要包括： 口扩展主要包括 缓冲器扩展输入口（三态门： 缓冲器扩展输入口（三态门： 74LS244、74LS245等） 、 等 锁存器扩展输出口（锁存器： 锁存器扩展输出口（锁存器： 74LS273、74LS373、 、 、 74LS377等） 等
4.3 输入 输出接口扩展 输入/输出接口扩展
• MCS-51系列单片机内部有4个双向的8位并行I/O端 MCS-51系列单片机内部有4个双向的8位并行I/O端 系列单片机内部有 I/O P0、P1、P2和P3口 口：P0、P1、P2和P3口。 • 在实际的应用系统中，P0口分时地作为低8位地址 在实际的应用系统中，P0口分时地作为低 口分时地作为低8 线和数据线，P2口作为高 位地址线。这时，P0口 口作为高8 线和数据线，P2口作为高8位地址线。这时，P0口 和部分或全部的P2口无法再作通用I/O P2口无法再作通用I/O口 和部分或全部的P2口无法再作通用I/O口。 • P3口的一些口线首先要满足第二功能的要求。这 P3口的一些口线首先要满足第二功能的要求 口的一些口线首先要满足第二功能的要求。 时就需要进行单片机I/O口的扩展。 I/O口的扩展 时就需要进行单片机I/O口的扩展。 常用的I/O扩展有以下两种形式： I/O扩展有以下两种形式 常用的I/O扩展有以下两种形式： 简单I/O I/O接口芯片的扩展 简单I/O接口芯片的扩展 可编程I/O接口电路的扩展 可编程I/O接口电路的扩展 I/O
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ORG 2000H START: MOV SP,#60H JB P1.0 ,$ ;若 KC断开,则等待 SETB P1.1 ;令CD4014并行输入开关量 CLR P1.1 ;CD4014开始串行输入 MOV SCON,#10H ;令串行口方式为0,启动接收 JNB RI,$ ;等待接收 CLR RI MOV A,SBUF ;开关量送累加器A MOV 20H,A ;存入内存 ACALL OTHPRO ;转其他程序 SJMP START ;准备下次开关量输入 END
《单 片 机 原 理 与 接 口 技 术》 冯川放 主编
5.1.5 信号的调制与解调
《单 片 机 原 理 与 接 口 技 术》 冯川放 主编
5.2.7 串行通信接口电路
《单 片 机 原 理 与 接 口 技 术》 冯川放 主编
5.2 串行通信总线标准及其接口
异步串行通信接口主要有三类：RS-232接口，RS-449、RS-422和RS-485 接口以及20 mA电流环 5.2.1 RS-232C接口 RS-232C串行接口总线适用于：设备之间的通信距离不大于15m，传输速率 最大为20 kb/s。 5.2.2 RS-449、RS-422A、RS-423A标准接口 在计算机进行串行通信而要选择接口标准时，必须注意以下两点 : 1．通信速度和通信距离
单片机原理及接口技术
项目5 MCS-51单片机的串行通信
《 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术》 东北师大出版社 主编 冯川放
项目目标
知识目标：
串行通信的基本概念。 MCS-51单片机串行通信的格式规定。 MCS-51单片机串行口接收和发送数据的实现方法。 MCS-51单片机串行通信的程序设计思想。
5.3.1 串行口结构与工作原理
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5.3.2 串行口控制寄存器
1．串行口控制Biblioteka 存器(SCON)2．电源控制寄存器(PCON)
SMOD(PCON.7)：波特率倍增位。 在串行接口方式1、方式2、方式3时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1时， 波特率提高一倍。复位时，SMOD=0。
5.1.4 单工、半双工、全双工工作方式
1．单工工作方式 单工工作方式下，只允许数据沿一个固定的方向传送
2．半双工工作方式 在半双工工作方式下，数据可以双向通信，但同一时刻只能沿一个方 向进行传输，不能同时互相传送
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3.全双工工作方式
采用信道划分技术，有两条通信线路，使数据可以同时发送和接收
技能目标：
了解MCS-51单片机串行接口结构。 掌握MCS-51单片机串行接口的使用方法。 能够搭建MCS-51单片机的多机串行通信电路，同时编写
相相应的串行通信程序。
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5.1 串行通信概述
通信有并行通信和串行通信两种方式。 在多微机系统以及现代测控系统中信息的交换多采用串行通信方式。 5.1.1 同步通信和异步通信方式 1．异步通信 异步通信是指发送端和接收端可以有各自的时钟来控制数据的发送和
2．抗干扰能力
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5.3 MCS-51串行口简介
MCS-51系列单片机有一个可编程的全双工串行通信口 它可作为UART(通用异步收发 器)，也可作为同步移位寄存器 其帧格式可为8、10或11，并可以设置多种不同的波特率 通过引脚RxD和引脚TxD与外界进行通信
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程序如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0023H AJMP SBV ;转中断服务程序SBV 主程序如下： ORG 0500H MAIN: MOV SP,#6FH MOV IE,#10010000B ;允许串行口中断 MOV SCON,#00H ;串行口初始化为方式0 CLR P1.0 ;禁止CD4094并行输出 MOV A,#80H ;起始显示码送A MOV SBUF,A ;8031串行输出 LOOP: SJMP LOOP ;等待串行口输出完
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中断服务程序如下：
ORG 0100H SBV: SETB P1.0 ;点亮发光管 ACALL DELAY ;点亮一段时间 CLR TI ;清发送中断标志 RR A ;准备点亮下一位 CLR P1.0 ;灭显示 MOV SBUF,A ;串行口输出 RETI ;中断返回 DELAY:…… ;延时子程序 RET END
2．通信波特率 方式2波特率固定，可在fosc/32和fosc/64中选择，由SMOD决定。 方式1、方式3波特率可变，由MCS-51内部定时器T/C1或T/C2(8052)
的定时溢出率及方式决定。
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【例5-5】编写串行口方式1下的发送程序，采用中断控制方法。设单 片机主频为12MHz，定时器T/C1作波特率发生器，波特率为2400b/s， 发送数据在片内RAM的起始地址为BLOCK单元，数据块长度为LEN。 要求奇偶校验位在ACC.7发送，并率先发送数据块长度LEN。
n=8
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常用波特率和定时器T1初值
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5.4 串行通信工作方式
SM0 0 0
1
1
SM1 0 1
0
1
方式 0 1
2
3
说明 移位寄存器 10 位 异 步 收 发 器 (8 位 数据)
11 位 异 步 收 发 器 (9 位 数据)
1．方式2和方式3输出 方式2和方式3的发送时序 :
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2．方式2和方式3输入 方式2、方式3的接收时序:
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5.4.4 多机通信 单片机的多机通信是一台主机与多台从机之间的信息交换 主机发出的信息可以传到各个从机，而从机发出的信息只能被主机接 收各从机之间不能直接通信。 MCS-51进行多机通信时只能工作在方式2和方式3。 通信过程中，主机发出的两类信息: 一类是用来确定需要和主机通信的从机地址 另一类是数据。这两类信息可用第9位特征位加以区分。
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主从多机通信的具体过程如下: 使所有从机的SM2位置1，以便接收主机发来的地址。 主机发出一帧地址信息，其中包括8位需要与之通信的从机地址，第9
位为1。 所有从机接收到地址帧后，各自将所接收到的地址与本机地址相比较
，对于地址相同的从机，使SM2位清0以接收主机随后发来的所有信 息；对于地址不符合的从机，仍保持SM2=1的状态，对主机随后发来 的数据不予理睬，直至发送新的地址帧。 主机给已被寻址的从机发送控制指令和数据(数据帧的第9位为0)。
11 位 异 步 收 发 器 (9 位 数据)
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5.4.1 方式0 方式0时，串行接口为同步移位寄存器的输入输出方式，主要用于扩 展并行输入或输出接口。
1．方式0输出
2. 方式0输入
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方式0发送电路: 方式0接收电路 :
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【例5-4】根据图5-33所示电路，编写MCS-51串行输入开关量并把 它存入20H单元的程序。要求控制开关KC断开(KC=1)时8031处于 等待状态，KC合上(KC=0)时8031开始输入和进行模拟。
CD4014是并行输入和串行输出的同步移位寄存器。其中，Q8为串行输 出端，CLK为同步移位脉冲输入端，P/S为控制端。若P/S=0，则CD4014 可以串行输出数据(并行输入端关闭)；若P/S=1，则CD4014可以并行输入 数据(串行输出端关闭)。 开关KC接到P1.0，因此程序中采用查询P1.0得到开关KC的状态。当KC闭 合时通过对P1.1的控制而完成开关量的输入
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5.3.3 波特率的设置
串行通信的4种工作方式对应着3种波特率 :
1.对于方式0，波特率是固定的，为单片机时钟的1/12，即fosc/12。 2.对于方式2，波特率有两种可供选择，即 fosc/32 和 fosc/64。 对应于以下公式：
波特率= fosc×2SMOD/64
3.对于方式1和方式3，波特率都由定时器T1的溢出率来决定， 对应 于以下公式： 波特率=(2 SMOD/32)×定时器T1的溢出率
定时器T1的溢出率则和所采用的定时器工作方式有关， 并可用以下 公式表示： 定时器T1的溢出率= fosc/12×(2n-X)
X为定时器T1的计数初值，n为定时器T1的位数，对于定时器 方式0 ，取n=13；对于定时器方式1，取n=16；对于定时器方式2、3，取
。 接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步
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5.2.3 波特率和收/发时钟 1．波特率
波特率是数据传送速率的规定，即单位时 间内传送的信息量，以每秒传送的位数(bit) 表示，单位为波特。
1波特＝1位/秒 2．接收/发送时钟
《单 片 机 原 理 与 接 口 技 术》 冯川放 主编
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5.5 串行口应用举例
5.5.1 用串行口扩展I/O口 串行口方式0是同步移位寄存器的通信方式，利用它可以把串行口设置成“并 入串出”的并行输入口，或“串入并出”的并行输出口