情景四 单片机串行通信的实现讲解

任务一 串口控制数码管电路的设计与制作
《单片机技术与应用》
2、单片机的串行接口
89S52单片机内部集成有一个功能很强的全双工串行通信口，设有2个相互独
立的接收、发送缓冲器，可以同时接收和发送数据。串行口内部缓冲器的结构，
发送缓冲器只能写入而发不送能读出，接收缓冲器门只电能路读出而不能写入，T因X而D(P两3.个1) 缓
RS232
USB
网络
并行、 串行接口的应用？
I2C SPI
计算机
扫描仪
硬盘
鼠标
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相关知识：串行通信基本知识
1、串行通信简介
串行通信是指一个数据的所有位 按一定的顺序和方式，一位一位地 通过串行输入/输出口进行传送，如 图所示。由于串行通信是按数据的 逐位顺序传送，在进行串行通信时， 只需一根传输线。在传送的数据位 数多且通信距离很长时，这种传输 方式的优点就显得很突出了。
串行通信方式
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（1）异步通信和同步通信
串行通信是将构成数据或字符的每个二进制码位，按照一 定的顺序逐位进行传送，其传送有两种基本的通信方式：
1） 同步通信方式(Synchronous Communication) 同步通信的基本特征是发送与接收保持严格的同步。由 于串行传送是逐位顺序进行的，为了约定数据是由哪一位开 始传送，需要设定同步字符。这种方式速度快，但是硬件复 杂。
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相关知识：串行通信基本知识
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串行通信 数据是一位一位传送的 优点：传输线少，连线简单 缺点：速度慢 适用于远距离 或数据量少的通信
1位 串行
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相关知识：串行通信基本知识
常见的串行通信接口:
项目目标导读
知识教学点
1.单片机串行通信的概念 。 2.串口编程的方法及要点 。 3.复杂单片机控制系统软硬件的设计方法 。
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方法切入点
1.采用“项目引导、任务驱动”的教学方式，通过实际项 目的分析和实施，了解几种串行接口的原理和实际应用。
参考学时：6学时～8学时
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字符 字符1 字符2
符n-1 字符n 字 符 字符)
图 同步通信数据传送格式
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2）异步通信方式 异步通信方式规定了传送格式，数据通常是以字符或字节
为单位组成数据帧进行传送的。每个数据均以相同的帧格式 传送。异步通信中一帧数据的格式如图所示，每帧信息由起 始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成，帧与帧之间用高 电平分隔开。
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（2）串行通信中数据的传送方向
串行通信制式：单工(a)、半双工(b)和全双工(c)
(simplex half duplex full duplex)
发
收 A站
A站 发送器
(b)
单工通信
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5) RB8：接收数据第9位。在方式2和方式3时， RB8存放接收到的第9位数据。RB8也可用作奇偶校 验位。在方式1中，若SM2=0，则RB8是接收到的停 止位。在方式0中，该位未用。
6)TI：发送中断标志位。TI=1，表示已结束一帧数 据发送，可由软件查询TI位标志，也可以向CPU申 请中断。
9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
工作方式选择 多机通信控制位 允许串行接收位
JBC RI ，rel
接收中断标志 发送中断标志
接收数据的第9位 发送数据的第9位
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例1)：SM设0串S行M口1工：作串在行方口式工1，作允方许式接选收，择则位指。令其为状：态组 合所M对OV 应S的CO工N,作#0方10式100如00表B（所50示H）。
表 串行口工作方式
SM0 SM1
工作方式
功能
波特率
00 01
方式0 方式1
8位同步移位寄存器 10位UART
fosc/12 可变
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3) REN：串行接受允许控制位。该位由软件置位 或复位。当REN=1，允许接收；当REN=0，禁止 接收。
4) TB8：方式2和方式3中要发送的第9位数据。该 位由软件置位或复位。在方式2和方式3时，TB8 是发送的第9位数据。在多机通信中，以TB8位的 状态表示主机发送的是地址还是数据：TB8=1表 示地址，TB8=0表示数据。TB8还可用作奇偶校 验位。
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同步通信是一种连续传送数据的通信方式，一 次通信传送多个字符数据，称为一帧信息。数据传 输速率较高，通常可达56000bps或更高。其缺点是 要求发送时钟和接收时钟保持严格同步。
同步通信的数据帧格式如图所示。
同步 数 据 数 据 … 数据字 数 据 校 验 (校验
本任务是利用51单片机的串口通信实现 对LED数码管的控制。
图 并行通信方式
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任务分析
用51单片机的串口通信实现对LED数码管的控制，采用串 行通信方式0和串入并出移位寄存器74LS164，数码管接在 74LS164的并口输出端。要求LED数码管能以2S的时间间隔循 环显示0～9十个数字。
相关知识：串行通信基本知识
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P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0
P2.7
89C51
RD WR
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
CS
RD WR
8255
并行通信示意图
TXD RXD 89C51
发送 接收
RXD TXD
外设
串行通信示意图
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相关知识：串行通信基本知识
《单片机技术与应用》
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。
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。
串行通信是数据的各位在同一根数据线上 依次逐位发送或接收。
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(a) 发 收
B站
B站 接收器
发 收 A站
(c)
收
发 B站
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（2）串行通信中数据的传送方向
单工：广播
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双工：电话与制作
（3）串行通信中的奇偶校验
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串行通信的关键不仅是能够传送数据，更重要的是要能 正确地传送；但是串行通信的距离一般较长，线路容易受到 干扰，要保证完全不出错不太现实，尤其是一些干扰严重的 场合。在单片机通信中，最为简单又应用广泛的就是奇偶校 验的方法。
注意：TI在任何工作方式下都必须由软件清0。
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10 11
方式2 方式3
11位UART 11位UART
fosc/64或fosc/32 可变
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2) SM2：多机通信控制器位。在方式0中，SM2 必须设成0。在方式1中，当处于接收状态时，若 SM2=1，则只有接收到有效的停止位“1”时，RI 才能被激活成“1”(产生中断请求)。在方式2和方 式3中，若SM2=0，串行口以单机发送或接收方 式工作，TI和RI以正常方式被激活并产生中断请 求；若SM2=1，RB8=1时，RI被激活并产生中断 请求。
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（3）串行通信中的奇偶校验
奇偶校验的特点是按字符校验，即在发送每个字符数 据之后都附加一位奇偶校验位(1或0),当设置为奇校验时， 数据中1的个数与校验位1的个数之和应为奇数；反之则为 偶校验。收、发双方应具有一致的差错检验设置，当接收1 帧字符时，对1的个数进行检验，若奇偶性(收、发双方)一 致则说明传输正确。奇偶校验只能检测到那种影响奇偶位 数的错误，比较低级且速度慢，一般只用在异步通信中。
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异步通信的字符帧也叫数据帧，由起始位、数据位、奇 偶校验位和停止位等4部分组成。
① 起始位：位于字符帧开头，只占一位，为逻辑0低电 平，用于向接收设备表示发送端开始发送一帧信息。
② 数据位：紧跟起始位之后，用户根据情况可取5位、 6位、7位或8位，低位在前，高位在后。
③ 奇偶校验位：位于数据位之后，仅占一位，用来表 征串行通信中采用奇校验还是偶校验，由用户决定。
④ 停止位：位于字符帧最后，为逻辑1高电平。通常可 取1位、1.5位或2位，用于向接收端表示一帧字符信息已经 发送完，也为发送下一帧作准备。
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在异步通信中，接收与发送之间必须有两项规定： a) 帧格式的设定。即帧的字符长度、起始位、数据位、 停止位，以及奇偶校验形式等的设定。例如，以ASCII码传 送，7位数据位，1位起始位，1位停止位，奇校验方式。这 样，一帧的字符总数是10位，而一帧的有用信息是7位。 b) 波特率的设定。波特率反映了数据通信位流的速度， 波特率越高，数据信息传送越快。常用的波特率有300、600、 1200、2400、4800、9600、19200和38400等。
冲器可以共用一个地址S9B9UHF。两个缓冲器统称为串行通信特殊串功能寄存器SBUF。
(99H)
行
内
发送控制器
口
同
控
部 总 线
步 时 钟
串行口中 断
≥1
TI RI
接收控制器
制 寄 存 器
接收 SBUF
(98H) 输入移位寄存器
RXD(P3.0)
(99H)
串行口内部缓冲器的结构
任务一 串口控制数码管电路的设计与制作 2、单片机的串行接口
情景四 单片机串行通信的实现
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项目导读
任务一、串口控制数码管电路的设计与制作 任务二、LED动态显示器
知识归纳 项目小结 练习题
项目目标导读
学习
目标
掌握使用单片机进行RS485总线 通信的编程方法 掌握电平转换器件RS232的使用 方法 学会Proteus VSM虚拟终端 （VITUAL TERMINAL）的使用 学会使用Proteus软件设计并仿真 I2C器件扩展单片机存储器的方 法 掌握单片机进行I2C通信的编程 方法 学会Proteus VSM虚拟I2C调试器 的使用方法 学会SPI总线时钟芯片DS1302的 使用方法
《单片机技术与应用》
串行数据缓冲器SBUF SBUF是串行口缓冲寄存器，包括发送寄存器和接收
寄存器，以便能以全双工方式进行通信。此外，在接收 寄存器之前还有移位寄存器，从而构成了串行接收的双 缓冲结构，这样可以避免在数据接收过程中出现帧重叠 错误。发送数据时，由于CPU是主动的，不会发生帧重 叠错误，因此发送电路不需要双重缓冲结构。
任务一 串口控制数码管电路的设计与制作 2、单片机的串行接口
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任务一 串口控制数码管电路的设计与制作
《单片机技术与应用》
89S52的串行口设有两个控制寄存器： 串行控制寄存器SCON和波特率选择特殊功能寄存器PCON。
(1)控制寄存器SCON（98H）
设定工作方式、接收/发送控制以及设置状态标志
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技能
目标
能编写RS485、24C01和DS1 302的汇编程序
根据任务要求能构建单片机 最小应用系统
会使用单片机4个I/O端口连 接外部设备
能够编写常见的顺序程序、 循环程序、延时子程序和查表 程序
设计RS485通信、I2C存储器 扩展和SPI总线实时时钟控制 系统，对电路中的故障进行分 析判断并加以解决
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任务导入
计算机与外界的信息交换称为“通 信”。通信的基本方式有两种：并行方式 和串行方式。并行通信（即并行数据传送） 是指计算机与外界进行通信（数据传输） 时，一个数据的各位同时通过并行输入/ 输出口进行传送，如图所示。并行通信的 优点是数据传送速度快，缺点是一个并行 的数据有多少位，就需要多少根传输线， 在数据的位数较多、传输距离较远时不太 方便。