第9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。
单片机单片机课程设计-双机串行通信
单片机单片机课程设计-双机串行通信单片机课程设计双机串行通信在当今的电子信息领域，单片机的应用无处不在。
而双机串行通信作为单片机系统中的一个重要环节，为实现设备之间的数据交换和协同工作提供了关键的技术支持。
一、双机串行通信的基本原理双机串行通信是指两个单片机之间通过串行接口进行数据传输的过程。
串行通信相较于并行通信，具有线路简单、成本低、抗干扰能力强等优点。
在串行通信中，数据是一位一位地按顺序传输的。
常见的串行通信协议有 UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和 I2C（内部集成电路）等。
在本次课程设计中，我们主要采用 UART 协议来实现双机串行通信。
UART 协议包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。
起始位用于标识数据传输的开始，通常为逻辑 0；数据位可以是 5 位、6 位、7 位或 8 位，具体取决于通信双方的约定；奇偶校验位用于检验数据传输的正确性，可选择奇校验、偶校验或无校验；停止位用于标识数据传输的结束，通常为逻辑 1。
二、硬件设计为了实现双机串行通信，我们需要搭建相应的硬件电路。
首先，每个单片机都需要有一个串行通信接口，通常可以使用单片机自带的UART 模块。
在硬件连接方面，我们将两个单片机的发送端（TXD）和接收端（RXD）交叉连接。
即单片机 A 的 TXD 连接到单片机 B 的 RXD，单片机 B 的 TXD 连接到单片机 A 的 RXD。
同时，还需要共地以保证信号的参考电平一致。
此外，为了提高通信的稳定性和可靠性，我们可以在通信线路上添加一些滤波电容和上拉电阻。
三、软件设计软件设计是实现双机串行通信的核心部分。
在本次课程设计中，我们使用 C 语言来编写单片机的程序。
对于发送方单片机，首先需要对 UART 模块进行初始化，设置波特率、数据位、奇偶校验位和停止位等参数。
然后，将要发送的数据放入发送缓冲区，并通过 UART 发送函数将数据一位一位地发送出去。
对于接收方单片机，同样需要对 UART 模块进行初始化。
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。
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
单片机原理及应用第三版课后答案
单片机原理及应用第三版课后答案1. 第一章题目答案:a) 单片机的定义: 单片机是一种集成电路，具有CPU、存储器和输入输出设备等功能，并且可以根据程序控制进行工作的微型计算机系统。
b) 单片机的核心部分是CPU，它可以通过执行程序指令来完成各种计算、逻辑和控制操作。
c) 存储器分为程序存储器和数据存储器，程序存储器用于存放程序指令，数据存储器用于存放数据和暂存中间结果。
d) 输入输出设备用于与外部环境进行数据交换，如开关、LED、数码管等。
e) 单片机的应用广泛，包括家电控制、智能仪器、工业自动化等领域。
2. 第二章题目答案:a) 单片机中的时钟系统用于提供CPU运行所需的时序信号，常见的时钟源有晶体振荡器和外部信号源。
b) 时钟频率决定了单片机的运行速度和精度，一般通过控制分频器、定时器等来调整时钟频率。
c) 单片机中的中断系统用于处理紧急事件，如外部输入信号、定时器溢出等，可以提高系统的响应能力。
d) 中断源包括外部中断、定时器中断和串口中断，通过编程设置中断向量和优先级来处理不同的中断事件。
e) 中断服务程序是处理中断事件的程序，包括保存现场、执行中断处理和恢复现场等步骤。
3. 第三章题目答案:a) I/O口是单片机与外部设备进行数据交换的接口，包括输入口和输出口两种类型。
b) 输入口用于接收外部信号，如开关、传感器等，可以通过编程设置输入口的工作模式和读取输入口的状态。
c) 输出口用于控制外部设备，如LED、继电器等，可以通过编程设置输出口的工作模式和输出口的状态。
d) I/O口的工作模式包括输入模式、输出模式和双向模式，可以根据具体应用需求设置相应的模式。
e) 串行通信接口是单片机与外部设备进行数据传输的一种常见方式，包括UART、SPI和I2C等多种通信协议。
4. 第四章题目答案:a) 定时器的作用是产生指定时间间隔的定时信号，可以用于延时、计时、PWM等功能。
b) 单片机的定时器一般由计数器和一些控制寄存器组成，通过编程设置定时器的工作模式和计数值。
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
单片机串行通信的奇偶校验位
单片机串行通信的奇偶校验位在单片机的串行通信中，为了保证数据的正确性，通常会使用奇偶校验位来进行数据校验。
奇偶校验位是一种简单有效的数据校验方法，它可以检测出数据传输过程中的错误，并进行纠正。
本文将从奇偶校验位的原理、应用和实现方法三个方面进行介绍。
一、奇偶校验位的原理奇偶校验位是通过在数据传输时添加一个校验位来实现的。
校验位的值可以是0或1，它的值是根据数据位中1的个数来确定的。
如果数据位中1的个数是偶数，那么校验位的值就是0；如果数据位中1的个数是奇数，那么校验位的值就是1。
在接收端，接收到数据后，再次计算数据位中1的个数，如果计算出来的结果与接收到的校验位不一致，就说明数据传输过程中出现了错误。
二、奇偶校验位的应用奇偶校验位广泛应用于串行通信中，例如RS232、RS485、SPI、I2C等通信协议中。
在这些通信协议中，奇偶校验位可以有效地检测出数据传输过程中的错误，从而保证数据的正确性。
在实际应用中，奇偶校验位通常被用于传输重要的数据，例如密码、控制指令等。
三、奇偶校验位的实现方法在单片机中实现奇偶校验位通常有两种方法：硬件实现和软件实现。
硬件实现是通过单片机内部的硬件电路来实现奇偶校验位的计算和校验。
在硬件实现中，单片机内部的UART模块通常都会提供奇偶校验位的功能。
在使用UART进行串行通信时，只需要设置相应的参数即可开启奇偶校验位的功能。
软件实现是通过单片机的程序来实现奇偶校验位的计算和校验。
在软件实现中，需要编写相应的程序来计算数据位中1的个数，并根据计算结果来确定校验位的值。
在接收端，同样需要编写相应的程序来计算接收到的数据位中1的个数，并与接收到的校验位进行比较，从而判断数据传输是否正确。
总之，奇偶校验位是一种简单有效的数据校验方法，它可以在串行通信中保证数据的正确性。
在实际应用中，我们可以根据具体的需求选择硬件实现或软件实现的方法来实现奇偶校验位的功能。
串行通信
20
2功率控制寄存器PCON
单片机的串行通信及仿真
PCON中只有一位SMOD与串行口工作有关 ：
SMOD（PCON.7） 波特率倍增位。在串行口方式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。
21
串行口的工作方式
一、方式0
单片机的串行通信及仿真
方式0时，串行口为同步移位寄存器的输入输出方式。主要用于扩展 并行输入或输出口。数据由RXD（P3.0）引脚输入或输出，同步移位 脉冲由TXD（P3.1）引脚输出。发送和接收均为8位数据，低位在先， 高位在后。波特率固定为fosc/12。 1、方式0输出
写入SBUF RXD（数据） TXD（移位脉冲） TI（中断标志）
TH1 TL1 1
控制门 发送控制器
÷16
TI
去串口中断
≥1
A
T1溢出率
÷2
0 SMOD
接收控制器 移位寄存器
RI
RXD SBUF
13
接收数据过程
单片机的串行通信及仿真
在进行通信时，当CPU允许接收时，即SCON的REN位
设置1时，外界数据通过引脚RXD（P3.0）串行输入， 数据的最低位首先进入移位寄存器，一帧接收完毕后再 并行送入接收数据缓冲寄存器SBUF中，同时将接收控 制位即中断标志位RI置位，向CPU发出中断请求。
RXD 位采样脉冲 RI（中断标志） 起始
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
停止位
25
方式2和方式3
单片机的串行通信及仿真
方式2或方式3时为11位数据的异步通信口。TXD为数据发送引脚，RXD为 数据接பைடு நூலகம்引脚
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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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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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
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。
单片机原理及应用知识点各章总结
单片机原理及应用知识点各章总结单片机原理及应用知识点各章总结第一章：单片机基础知识概述单片机是一种集成电路，包含中央处理器、存储器和输入输出设备。
它具有微型化、低功耗、可编程等特点，在现代电子设备中得到广泛应用。
该章节主要介绍了单片机的基本组成、工作原理和分类。
第二章：单片机内部结构单片机主要由中央处理器、内存和外设组成。
中央处理器负责指令执行和数据处理，内存用于存储程序和数据，外设用于与外界进行通信。
内部结构包括中央处理器的各个模块以及与之连接的总线和时钟。
第三章：单片机编程语言单片机编程语言包括汇编语言和高级语言。
汇编语言直接操作硬件，编程效率高；高级语言更易学习和使用，但运行效率相对低。
该章节介绍了常用的汇编语言指令和高级语言的编程方法。
第四章：单片机输入输出技术单片机输入输出技术是单片机与外界进行数据交换的重要方式。
该章节介绍了常见的输入输出方式，包括并行输入输出、串行输入输出、模拟输入输出和中断输入输出等。
同时介绍了GPIO口的工作原理和使用方法。
第五章：单片机中断技术中断技术是单片机实现多任务的一种重要方式。
该章节介绍了中断的概念、分类和工作原理。
同时介绍了中断优先级、中断屏蔽和中断向量表等相关知识。
还介绍了中断服务程序的编写方法和注意事项。
第六章：单片机定时器和计数器定时器和计数器是单片机中常见的计时和计数装置。
该章节介绍了定时器和计数器的工作原理和使用方法。
还介绍了定时器和计数器在实际应用中的常见用途，如延时、频率测量和PWM 控制等。
第七章：单片机串行通信接口串行通信接口是单片机与外界进行数据通信的一种常见方式。
该章节介绍了串行通信的基本概念和工作原理。
同时介绍了常用的串行通信协议，如UART、SPI和I2C等。
还介绍了串行通信在实际应用中的常见用途。
第八章：单片机模拟量输入输出模拟量输入输出是单片机处理模拟信号的一种重要方式。
该章节介绍了模拟量输入输出的基本概念和工作原理。
同时介绍了ADC和DAC等模拟量转换器的原理和使用方法。
STC89C52单片机串行通信
C51: uchar counter; 待发送存放变量
… SBUF = counter; 完成一次数据发送
… counter = SBUF; 完成一次数据接收
并行通信
并行传送特点：逻辑清晰，控制简单，传送速度快， 但因需要多根传输线，故一般只在近距离通信中使用。
（2）串行方式——数据的各位依次逐位传送。
串行通信
串行传送特点：控制较并行传送复杂，传输速度慢，但因 只需较少传输线，故适合于远距离通信。
有时为了节省线缆数量，即使在计算机内部， CPU和某些外设之间也可以采用非并行的传输方式 ，如IIC、SPI、USB等标准传输方式，但它们与这 里所述的串行通信有明显不同。总之，串行通信 是以微处理器为核心的系统之间的数据交换方式 ，而IIC、SPI、USB等标准接口是微处理器系统与 非微处理器型外设之间的数据交换方式。前者可
【例7-1】设单片机以1200bps的波特率发送120字节的数据 ，每帧10位，问至少需要多长时间？
解：
所谓“至少”，是指串行通信不被打断，且数据帧与帧 之间无等待间隔的情况。
需传送的二进制位数为 10×120=1200位 所需时间T=1200（位）/1200（bps）=1秒
• 7.2 串行口的结构
在全双工制式下，通信系统每端都有TXD和RXD，可以同 时发送和接收，即数据可以在两个方向上同时传送。
实际应用中，尽管多数串行通信接口电路具有全双工功能， 但仍以半双工为主（简单实用）。
7.1.2 异步通信和同步通信
在串行数据通信中，有同步和异步两种基本方式。同 步和异步的最本质区别在于通信双方是否采用使用相同的 时钟源。
单片机串行通讯与并行通讯区别
单片机串行通讯与并行通讯区别
串行通讯
一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。
串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成，成本低但送速度慢。
串行通讯的距离可以从几米到几千米。
根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。
信息只能单向传送为单工;信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双工;信息能够同时双向传送则称为全双工。
串行通讯又分为异步通讯和同步通讯两种方式。
在单片机中，主要使用异步通讯方式。
串行通讯中，两个设备之间通过一对信号线进行通讯，其中一根为信号线，另外一根为信号地线，信号电流通过信号线到达目标设备，再经过信号地线返回，构成一个信号回路。
单片机串行数据通信
第n 字符帧 … D7 1 0 起 始 位 D0 D1 D2 D3 D4 8 位数据 D5 D6 D7 1 停 止 位 0
第n ＋1 字符帧 D0 D1 …
10位的帧格式
23
2.方式1
串行口工作于模式 1 时, 为波特率可变的 8 位异步通信接 口。数据位由 P3.0 (RXD)端接收, 由P3.1(TXD)端发送。 传送 一帧信息为 10 位: 一位起始位（0）, 8 位数据位（低位在前） 和一位停止位（1）。波特率是可变的, 它取决于定时器 T1 的 溢出速率及SMOD的状态。 (1）方式1 发送过程。 用软件清除 TI后, CPU执行任何一 条以 SBUF为目标寄存器的指令, 就启动发送过程。数据由
11位的帧格式
27
方式3
方式3为波特率可变的11位UART通信方式，除了波 特率以外，方式3和方式2完全相同。
28
方式2 和方式3
串行口工作于方式2 和方式3 时, 被定义为 9 位异步通信 接口。 它们的每帧数据结构是 11 位的: 最低位是起始位 （0）, 其后是 8 位数据位（低位在先）, 第 10 位是用户定义
(2）方式2和方式3接收过程。 与方式1类似,方式2和方式3接收过程始于在 RXD端检测
到负跳变时,为此, CPU以波特率 16倍的采样速率对 RXD端不
断采样。一检测到负跳变, 16分频计数器就立刻复位, 同时把
1FFH写入输入移位寄存器。计数器的16个状态把一位时间等 分成16份, 在每一位的第7、8、9个状态时, 位检测器对 RXD 端的值采样。如果所接收到的起始位无效（为1）,则复位接 收电路, 等待另一个负跳变的到来。 若起始位有效（为 0） 则起始位移入移位寄存器, 并开始接收这一帧的其余位。 当 起始位 0 移到最左面时, 通知接收控制器进行最后一次移位。 把 8 位数据装入接收缓冲器 SBUF, 第 9 位数据装入SCON中
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2、如何启动发送和接收过程？ 发送：MOV SBUF，#0AAH 接收：侦测到RXD端1→0的跳变
3、首先移出或发送的是D0，还是D7？（9AH=10011010B） 首先移出D0位 4、在接收数据过程中采用了什么措施提供可靠性？ 对数据进行三次采样
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MCS-51可以通过特殊功能缓冲器SBUF对串行接收或串行发 送寄存器进行访问，两个缓冲器共用一个地址99H，由指令操 作决定访问哪一个缓冲器。 执行写时访问串行发送缓冲器，读时访问接收缓冲器。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。
最简方式
RXD：数据接收线
TXD：数据发送线 GND：地线 例如： PC 机上的串口COM1、COM2
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电平制
采用负逻辑，对应电平如下：
1 ： －3V ～ －15V 0 ： ＋3V ～ ＋15V
常用驱动器
典型的线驱动器MC1488(反向驱动) ±12V 供电
第9章 单片机串行通信
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单片机串行通信
9.1 串行通信基础 9.2 单片机串行接口 9.3 应用程序设计 9.4 I2C总线 9.5 SPI总线
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9.1 串行通信基础
• 9.1.1 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。
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9.1 串行通信基础 UART格式
① 起始位：在通信线上没有数据被传送时处于逻辑1状态， 当要发送数据时，首先发出一个逻辑0信号，这个逻辑0信 号就是起始位。 ② 数据位：起始位后位。数据位的个数可以是5~8位， MSC-51中常采用8位数据传送，从最低有效位开始发送。 ③ 奇偶校验位：检测有限差错。 偶校验：组成数据位和奇偶位的逻辑1个数必须是偶数。 奇校验：逻辑1的个数必须是奇数。 ④ 停止位：停止位是一个字符数据的结束标志，可以是1 位、1.5位或2位的逻辑1。停止位后，通信线又恢复逻辑1 状态。
A 发送端 接收端 K
数据流
B K 发送端 接收端
通信链路
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。
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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。
9.2.1 串行口内部工作机理及控制
应用特点： 1) 两个中断标志，RI用于接收，TI用于发送。 2) 发送/接收前都必须对RI/TI清零，一帧数据发送/接收后，RI/TI自 动置1，如要再发送/接收，必须用软件清零。 3) 方式0和1：数据发送/接收完成后，置位RI/TI，请求中断。 方式2和3：数据接收完成后，视SM2和RB8状态确定RI和请求中断。
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9.2.1 串行口内部工作机理及控制
串行口控制寄存器--SCON
SM0
SM1
SM2
REN
TB8
RB8
TI
RI
串行口工作方式设置： 00~11：方式0~方式3 方式2和方式3的多机 通信特征位 允许串行接收位： 1：允许；0：禁止
要发送的 第9位数据
接收到的第9位数据
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9.1 串行通信基础
• 9.1.2 通用异步接收器和发送器UART
UART是一个能异步传输的数据总线。 TXD：发送数据线 RXD：接收数据线 接收和发送可以单独进行，也可以同时进行。 格式严格：每个数据以相同的位串形式传输。 每个串行数据由起始位、数据位、奇偶校验位、停止位组成。 从起始到停止位结束时间称为一帧(frame)。
8位
f OSC 12
方式1
8位UART(共传 SMOD 2 (T1溢出率 ) 10位，通用 32 ) 9位UART（ 11 位） 9位UART（11 位）
2 SMOD f OSC 64
2 SMOD (T1溢出率 ) 32
方式2
方式3
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
9.2.2 串行口工作方式
RXD
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9.2 单片机串行接口
①一个串行I/O端口，通过引脚RXD(P3.0)和 TXD(P3.1)与外设进行全双工的串行异步通信。 ②4种工作方式
③两个控制寄存器，用来设置工作方式、发送接收 状态、特征位、波特率等等。 ④一个数据寄存器SBUF作为接收发送的数据缓冲。
数据流 A 发送端 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。
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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。
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9.1 串行通信基础 UART格式波特率 异步通信传输的所有位信号必须保持一致的信 号持续时间。每一位的宽度由数据的传输速度决定。 波特率：每秒传输多少个二进制位 波特率 = 1/信号持续时间 50，100，150，300，600，1200，2400， 4800，9600，19200，38400，57600，115200 接收设备和发射设备需要保持相同的传送波特率。
接收器具有双缓冲结构，即在从接收缓冲器中读出前一个 已收到的字节之前，便能接收第二个字节，如果第二个字节已 经接收完毕，第一个字节还没有读出，则将丢失其中一个字节， 编程时应引起注意。
对于发送器，因为数据是由CPU控制和发送的，所以不需 要考虑。
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单片机串行接口工作方式是通过初始化设置，将两个相应控制字分 别写入串行控制寄存器SCON(98H)和电源控制寄存器PCON(87H)即可。 数据缓冲器(99H) 发送缓冲器：只管发送数据，CPU写入SBUF的时候 (MOV SBUF， A)即为发送； 接收缓冲器：只管接收数据，CPU读取SBUF的过程 (MOV A， SBUF)即为接收。 MCS-51串行口工作方式的设定、接收与发送控制以及工作状态标 志的设置都是通过对串行口控制寄存器SCON的编程确定的。SCON 为一SFR，其地址为98H，可位寻址。
方式0
[TXD]发送时钟 写SBUF [RXD]发送数据 TI D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
[TXD]接收时钟 [RXD]接收数据 RI D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
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9.2.2 串行口工作方式
方式1
[RXD]发送时钟 写SBUF [TXD]发送数据 TI
D7
TB8
停止位
[TXD]接收时钟 [RXD]接收数据 RI
起始位
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7 RB8
停止位
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串行通信实现要点 1、4种工作方式的特点是什么？分别应用于什么场合？ 方式0：并串转换 利用串口扩展并口 方式0，2的波特率固定 方式1，3的波特率可通过T1，T2（52系列）设定多个值 选取原则： 采用奇偶校验时选用方式3，9bit UART 不采用奇偶校验时选用方式1，8bit UART
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P3.0是串行数据接收端RXD，P3.1是串行数据发送端TXD。 串行接口的结构由串行接口控制电路、发送电路和接收 电路3部分组成。 发送电路由发送缓冲器(SBUF)、发送控制电路组成，用 于串行接口的发送。 接收电路由接收缓冲器(SBUF)、接收控制电路组成，用 于串行接口的接收。 两个数据缓冲器(SBUF)在物理上相互独立，在逻辑上却 占用同一字节地址99H。
；不是RI中断（即为TI中断） 转发送子程序 ACALL RECIVE ；是RI中断转接收子程序 SJMP NEXT SEN: ACALL SEND NEXT: RETI
起始位
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
停止位
[TXD]接收时钟 [RXD]接收数据 RI
起始位
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
停止位
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9.2.2 串行口工作方式
方式2, 3
[RXD]发送时钟 写SBUF [TXD]发送数据 TI
起始位
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
SM2 0 0 1 1
RB8 0 1 0 1
接收中断状态与标志 激活RI，引起中断 激活RI，引起中断 不激活RI，不引起中断 激活RI，引起中断
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9.2.2 串行口工作方式
方式 主要作用 位数 波特率
方式0
用于外接移位寄存 器，扩展I/O电路 双机通信或者与外 设电路的通信 除了方式1的功能外 ，还可用于多机通 信，以构成多微机 系统
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9.1 串行通信基础
工作流程
发送方：传送时先输出起始位‚0‛作为联络信号，接下来 的是数据位和奇偶校验位，停止位‚1‛表示一个字符的结束。 其中，数据的低位在前，高位在后。字符之间允许有不定长度的 空闲位。 接收方：传送开始后，接收设备不断检测传输线的电平状态， 当收到一系列的‚1‛(空闲位或停止位)之后，检测到一个‚0‛， 说明起始位出现，就开始接收所规定的数据位和奇偶校验位以及 停止位。 特点：所需传输线少，设备开销较小，在单片机控制系统中 得到广泛的应用。但每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧之 间还有间隔，因此传输效率不高。