80C51单片机的串行口PPT课件
单片机原理及应用第6章80C51单片机的串行口
单片机原理及应用第6章80C51单片机的串行口80C51单片机是一种基于哈佛架构的8位单片机，具有强大的串行口功能。
串行口是一种通信接口，可以通过单根线传输数据。
本章将介绍80C51单片机的串行口原理及其应用。
一、80C51单片机的串行口原理80C51单片机的串行口包含两个寄存器，分别是SBUF（串行缓冲器）和SCON（串行控制寄存器）。
SBUF寄存器用来存储待发送或接收到的数据，SCON寄存器用来配置和控制串行口的工作模式。
80C51单片机的串行口有两种工作模式：串行异步通信模式和串行同步通信模式。
1.串行异步通信模式串行异步通信是指通信双方的时钟频率不同步，通信的数据按照字符为单位进行传输，字符之间有起始位、数据位、校验位和停止位组成。
80C51单片机的串行口支持标准的RS-232通信协议和非标准通信协议。
在串行异步通信模式下，SCON寄存器需要配置为相应的工作模式。
首先，需要选择串行口的工作模式。
80C51单片机支持第9位，即扩展模式，可以用来检测通信错误。
其次，需要设置波特率。
波特率是指数据每秒传输的位数，用波特率发生器（Baud Rate Generator，BRGR）来控制。
然后，需要设置起始位、数据位和停止位的配置，包括数据长度（5位、6位、7位或8位）、停止位的个数（1位或2位）。
在发送数据时，将待发送的数据通过MOV指令传送到SBUF寄存器，单片机会自动将数据发送出去。
在接收数据时，需要检测RI（接收中断）标志位，如果RI为1，表示接收到数据，可以通过MOV指令将接收到的数据读取到用户定义的变量中。
2.串行同步通信模式串行同步通信是指通信双方的时钟频率同步，在数据传输时需要时钟信号同步。
80C51单片机的串行同步通信支持SPI（串行外设接口）和I2C（串行总线接口）两种协议。
在串行同步通信模式下，SCON寄存器需要配置为相应的工作模式。
首先，需要选择串行口的工作模式。
80C51单片机支持主从模式，可以作为主设备发送数据，也可以作为从设备接收数据。
2.3 80C51单片机的并行端口结构
80C51单片机的并行端口结构80C51共有4个8位的并行I/O口，分别记作P0、P1、P2、P3。
被归入专用寄存器。
I/O端口有串行和并行之分，串行I/O端口一次只能传送一位二进制信息，并行I/O端口一次能传送一组二进制信息。
（1）并行I/O口的功能①PO口：电路中包括一个数据输出锁存器和两个三态数据输入缓存器，另外还有一个数据输出的驱动和控制电路。
这两组端口用来作为CPU与外部数据存储器、外部程序存储器和I/O扩展口的总线接口，而不像P1、P3直接用做输出口。
P0.０～P0.7，P0口是8位双向I/O口，P0.i引脚可以是P0.0到P0.7的任何一位，即在P0口有8个与上图相同的电路组成。
该8位都是漏极开路（漏极开路即高阻状态，适用于输入/输出，其可独立输入/输出低电平和高阻状态）输出，每个引脚可以驱动8个LS型TTL负载且内部没有上拉电阻，执行输出功能时外部必须接上拉电阻（10K 即可）。
若要执行输入功能，必须先输出高电平方能读取该端口所连接的外部数据；若在访问外部存储器（RAM、ROM）和扩展的I/O口时，P0可作为地址总线（A0~A7）和数据总线（D0~D7），分时进行工作。
在指令的前半周期，P0口作为地址总线的低8位，在指令的后半周期为8位的数据总线。
P1口的各个单元：输入缓冲器：在P0口中，有两个三态的缓冲器，三态门有三个状态，即在其输出端可以是高电平、低电平和高阻状态（或称为禁止状态）。
上面一个是读锁存器的缓冲器，也就是说，要读取D锁存器输出端Q的数据，那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制端（上图中标号为…读锁存器‟端）有效。
要读取P0.i引脚上的数据，也要使标号为…读引脚‟的这个三态缓冲器的控制端有效，引脚上的数据才会传输到我们单片机的内部数据总线上。
D锁存器：存储器中可以存放电荷，加一个小的存储器的单元，并在它的面前加一个开关，要让这一位输出时，就把开关打开，信号就进入存储器的单元，然后马上关闭开关，这一位的状态就被保存下来，直到下一次命令让它把开关再打开为止，这就是锁存器。
80C51单片机的串行口
80C51单片机的串行口在单片机的世界里，80C51 单片机凭借其稳定性和广泛的应用一直占据着重要的地位。
而串行口作为 80C51 单片机的重要通信接口，发挥着至关重要的作用。
要理解 80C51 单片机的串行口，首先得知道串行通信的概念。
简单来说，串行通信就是数据一位一位地依次传输，相比并行通信，它只需要较少的数据线，这在很多场景下能大大减少硬件成本和布线难度。
80C51 单片机的串行口有 4 种工作方式，分别是方式 0、方式 1、方式 2 和方式 3。
方式 0 是同步移位寄存器输入/输出方式。
在这种方式下，数据以 8 位为一帧，低位在前，高位在后，没有起始位和停止位。
它通常用于扩展并行 I/O 口，例如外接串入并出的移位寄存器 74LS164 或并入串出的移位寄存器 74LS165。
方式 1 是 8 位异步通信方式，波特率可变。
这是最常用的串行通信方式之一。
一帧数据由 1 位起始位（低电平）、8 位数据位（低位在前）和 1 位停止位（高电平）组成。
发送和接收都是通过专门的寄存器来实现的。
方式 2 是 9 位异步通信方式，波特率固定。
一帧数据由 1 位起始位、8 位数据位、1 位可编程的第 9 位数据和 1 位停止位组成。
这种方式常用于多机通信，第 9 位数据可以作为地址/数据的标识位。
方式 3 与方式 2 类似，也是 9 位异步通信方式，但波特率可变。
串行口的波特率是一个非常关键的概念。
波特率决定了数据传输的速度。
在 80C51 单片机中，方式 0 和方式 2 的波特率是固定的，而方式 1 和方式 3 的波特率则是由定时器 T1 的溢出率来决定的。
通过设置定时器 T1 的工作方式和初值，可以得到不同的波特率，以适应不同的通信需求。
在实际应用中，要使用 80C51 单片机的串行口进行通信，还需要对相关的寄存器进行配置。
比如，串行控制寄存器 SCON 用于设置串行口的工作方式、接收/发送控制等；电源控制寄存器 PCON 中的 SMOD 位用于控制方式 1、2、3 的波特率加倍。
串行通信工作方式
在RI=0的条件下，用指令置REN=1即可开始串行接收。TXD端输出移位脉冲，数据依次 由低到高以fosc/12波特率经RXD端接收到SBUF中，一帧数据接收完成后硬件置接收中断标 志位RI为1。若要再次接收一帧数据，应该用指令MOV A，SBUF将上一帧数据取走，并用指 令将RI清零。用方式0通信时，多用查询方式。
1.2 串行工作方式1
方式1是一帧10位的异步串行通信方式，包括1个起始位，8个数据 位和一个停止位。波特率可变，由定时器/计数器T1的溢出率和SMOD （PCON.7）决定。其帧格式如下：
起始 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 停止
1、 数据发送
发送时只要将数据写入SBUF，在串行口由硬件自动加入起始位和停 止位，构成一个完整的帧格式。然后在移位脉冲的作用下，由TXD端串 行输出。一帧数据发送完毕后硬件自动置TI=1。再次发送数据前，用指 令将TI清零。
单片机原理与应用
串行通信工作方式
80C51串行通信共有4种工作方式，由串行控制寄存器SCON 中SM0 SM1决定。
1.1 串行工作方式0（同步移位寄存器工作方式）
以RXD（P3.0）端作为数据移位的输入/输出端， 以TXD（P3.1）端输出移位脉冲。 移位数据的发送和接收以8位为一帧，不设起始位和停止位，无论输入 /输出，均低位在前高位在后。 其帧格式为：
1.3 串行工作方式2
串行接口工作方式2为9位异步通信接口，传送一帧数据有11位。1位起 始位(低电平信号)，8位数据位(先低位后高位)，1位可编程位，1位停止位 (高电平信号)。其格式如下：
起始位
数据位
0
D0
D1
D2
D3
D4
D5 D6
单片机原理及应用 第四章 80C51单片机的功能单元
Vcc
R （上拉电阻）
P1·X 引脚
1
读引脚
输入缓冲器
驱动能力：P1、P2、P3可驱动4个LSTTL负载 P0可驱动8个LSTTL负载
2、用作输入口 两种工作方式：
读锁存器 读引脚
1）读锁存器
将端口锁存器的内容读入内部总线，经过运算和变换，再 写回到端口锁存器。
称为 读—修改—写指令
例：ANL P1，#0FH
1、用作输出口 可直接与外设相连，不必外加字锁节存寻器址
输出指令：
MOV P1，A MOV P1，#data
；MOV P1，Rn ；MOV P1，@Ri
MOV P1，direct 位操作
MOV P1.X , C
P1·0位
读锁存器
内部总线 1
写锁存器
例： MOV P1，#0FH
输入缓冲器
1 D P1·X Q CL 锁存器 Q 0
4、作为双向口使用 准双向口
80C51的4个I/O口在进行数据的输入输出操作时， 均可作为双向口使用。即，同一口线既作为输入 口，又用作输出口。
操作方法：以P1口为例 MOV P1， A
；直接使用输出指令
··· ··· MOV P1，#0FFH MOV A，P1
；锁存器置1 ；输入指令
80C51的P1由输出口转为输入口时，需先将锁 存器置1，然后使用输入指令。
P1、P2、P3口： 4个TTL负载
五、80C51的外部总线
4.2 定时/计数器
单片微机系统特点：面向测控系统
要求单片微机能够提供实时功能，以实现定时、 延时或实时时钟；也常要求计数功能，以实现 对外部事件计数
80C51系列单片微机提供2个（8051型）或3个 （8052型）16位的定时/计数器，可程控为4种 工作方式
第5章80C51单片机的串行口
新标准RS-485改善了传输特性，应用广泛！
2013-8-4 17
5.2 80C51单片机的串行口
1个全双工串口：通信或接口扩展
5.2.1 80C51串行口的结构
99H
SBUF 写SBUF TH1 TL1 发送控制器 1 T1溢出率 读SBUF ÷2 0 SMOD ÷16 接收控制器
特点
易于实现 效率不高
同步通信 （发、收时钟直接连接，效率高。板内元件间的SPI接口）
2013-8-4 5
串行通信的传输方向
单工
发送 接收
半双工
发送
时间1
接收
接收
时间2
发送
全双工
发送 接收 发 送 接收
80C51有1个全双工串行口
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6
信号的调制与解调
RS-232C RS-232C
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数据输出：
写入SBUF RXD（数据） TXD（移位脉冲） TI（中断标志） TCY
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
RXD 80C51 TXD
P1.0
A B CP
74LS164
CR GND
CLR用于对74LS164清0
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数据输入：
REN=1 RI=0 RXD（数据输入） D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
+10V -10V
80C51
TXD RXD
+ 11 12 10 9
MAX232
TXD（移位脉冲）
RXD 80C51 TXD
第6章6.2节 UART串行接口
4. 多机通信
图6-9多机通信连接图
6．2．4 串行口应用举例
例1、用两片8位串入并出移位寄存器74HC164扩展16位输 出接口。 图6-10是利用74HC164扩展的16位发光二极管接口电路。 编程使这16个发光二极管交替为间隔点亮状态，循环交 替时间为2秒钟。 。
解：
图6-10 利用串行口扩展输出接口
发送操作：数据写入发送缓冲寄存器SBUF （99H），串行口即把数据以设定的波特率从 TXD端送出（低位在前பைடு நூலகம்， 发送完后置中断标 志TI=1。 MOV TMOD, #data MOV SBUF, #data JNB TI, $ CLR TI RET
接收操作：REN是串行口接收器允许接收控制位。 当RI=0，软件置REN为1时，即开始从RXD端以设定 的波特率输入数据（低位在前）， 当接收到数据 时，置中断标志RI=1。
图6-7
通信方式示意图
4. 通信协议 计算机之间进行数据传输时的一些约定，包括通信方 式、帧格式、波特率、命令码的约定等 。
6．2．2 80C51串行口简介 80C51串行口简介
1. 串行口结构与工作原理
80C51的串行口是一个可编程的全双工 串行通信接口，通过软件编程它可以做通 用异步接收和发送器UART（Universal Asynchronous Receiver／Transmitter）， 也可做同步移位寄存器用。其帧格式可设 置8位、10位或11位，并能设置不同的波特 率 。
6．2 UART串行接口 UART串行接口
教学目的：了解80C51系列单片机UART串行接口的结 构、原理及应用；能够采用查询方式进行串行通信。 教学重点：1. UART串行接口的工作原理； 2. UART串行接口的4种工作方式的编 程、应用。 教学难点：1 .多机通信方式 2. 波特率值的设置
51单片机-串行口ppt课件
为发送时CPU是主动的，不会产生重叠错误。
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8.2.2 80C51串行口的控制寄存器
SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工 作方式、接收/发送控制以及设置状态标志：
SM0和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：
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●SM2，多机通信控制位，主要用于方式2和方式3。 当接收机的SM2=1时可以利用收到的RB8来控制是否 激活RI（RB8＝0时不激活RI，收到的信息丢弃； RB8＝1时收到的数据进入SBUF，并激活RI，进而在 中断服务中将数据从SBUF读走）。当SM2=0时，不 论收到的RB8为0和1，均可以使收到的数据进入 SBUF，并激活RI（即此时RB8不具有控制RI激活的 功能）。通过控制SM2，可以实现多机通信。
起 空始 闲位
一个字符帧 数据位
校停 验止 位位
空 下一字符 闲 起始位
LSB
MSB
异步通信的特点：不要求收发双方时钟的
严格一致，实现容易，设备开销较小，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。
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2、同步通信
同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制， 使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均 为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即 保持位同步关系，也保持字符同步关系。发送方对接收方 的同步可以通过两种方法实现。
波特率=2SMOD/32×T1的溢出率 = 2SMOD × fosc/[ 32 × 12×（2K-初值）]
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3、传输距离与传输速率的关系
串行接口或终端直接传送串行信息位流的
单片机基础_80C51
5. 串行I/O口 目前高档 8 位单片机均设置了全双工串行 I/O 口，用以 实现与某些终端设备进行串行通信，或者和一些特殊功能 的器件相连接的能力，甚至用多个单片机相连构成多机系 统。随着应用的拓宽，有些型号的单片机内部还包含有二 个串行I/O口。 6. 定时器/计数器
3. 控制线：共4根。
· RST（VPD：备用电源引入端，当电源发生故障，电源降到下限值时， 备用电源经此端向内部 RAM提供电压，以保护内部RAM中的数据不 丢失）——复位输入信号，高电平有效。在振荡器工作时，在RST上 作用两个机器周期以上的高电平，将器件复位。 ·/EA（Vpp：编程电压,具体电压值视芯片而定）——片外程序存储 器访问允许信号，低电平有效。/EA=1，选择片内程序存储器(80C51 为4KB，80C52为8KB) ；/EA=0，则程序存储器全部在片外而不管片 内是否有程序存储器。 使用80C31时，必须接地，使用8751编程时，施加 21V的编程电 压。 · ALE（PROG：编程脉冲）——地址锁存允许信号，输出。 在访问片外存储器或 I/O 时，用于锁存低八位地址，以实现低八 位地址与数据的隔离。即使不访问外部存储器，ALE端仍以固定的频 率输出脉冲信号(此频率是振荡器频率的1/6)。在访问外部数据存储器 时，出现一个ALE脉冲。
在单片机中，常把寄存器（如工作寄存器、特殊功能 寄存器、堆栈等）在逻辑上划分在片内 RAM 空间中，所 以可将单片机内部 RAM 看成是寄存器堆，有利于提高运 行速度。
当内部 RAM 容量不够时，还可通过串行总线或并行 总线外扩数据存储器。
4. 并行I/O口
单片机往往提供了许多功能强、使用灵活的并行输入 /输出引脚，用于检测与控制。有些I/O引脚还具有多种功 能，比如可以作为数据总线的数据线、地址总线的地址线、 控制总线的控制线等。单片机 I/O 引脚的驱动能力也逐渐 增大，甚至可以直接驱动外扩的LED显示器。
80C51串行口通信
80C51串行口通信80C51串行口的结构TXD 是80C51单片机的P3.1口RXD 是80C51单片机的P3.0口T1 溢出率是定时器1 的溢出率 SMOD是发送速率倍频的 16分频T1每溢出一次发送一位，里面复杂咱们不管，每次发送完后TI申请中断，就是串口每次发送完一个字节去申请一个中断，每接受完一个字节它也要申请一次中断。
接受完了通过移位寄存器SBUF 取走。
发送也用SBUF .单片机上有两个物理上独立的接受，发送缓冲器SBUF,它们占用同一地址99H；接受器是双缓冲结构；发送缓冲器，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠错误。
解释下这句话意思：物理上独立的但是地址相同，但是具体内部构造咱们不去了解它。
2个寄存器一个负责发一个负责收，接受是双缓冲的结构。
如果去取数据A=SBUF ; 发送数据SBUF =A; 就是说SBUF =A 就把A发出去了。
A= SBUF 就是把 SBUF的值给取出来给了A。
单片机的串口就是这么简单。
主要要搞好中断和比特率。
80C51串行口的控制寄存器SCON是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、接受/发送控制以及设置状态标志；有此图课看出地址诶98H 能对8整除所以可以进行位操作。
●SMO 和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：如下图串行口有4种工作方式。
0 、1、2、3。
f方式0 可以看出是移位寄存器就是一位一位移位了，波特率是固定的晶振除以12Fosc(oscillator 振荡器)，方式1 是10位异步收发器（8位数据），波特率可变。
一下 2、3类同。
我们主要掌握方式1就OK。
用的最多的也是方式1。
波特率用软件控制，设置多少就多少。
由于选择方式1所以SMO SM1就是 01 。
●SM2，多机通信控制位，主要用于方式2和方式3。
当接收机的SM2=1时可以利用收到的RB8来控制是否激活RI（RB8＝0时不激活RI，收到的信息丢弃；RB8＝1时收到的数据进入SBUF，并激活RI，进而在中断服务中将数据从SBUF读走）。
80C51串行通信接口
发送时，只需将发送数据输入SBUF，CPU将自动启动和完成串行数据的发送； 接收时，CPU将自动把接收到的数据存入SBUF，用户只需从SBUF中读出接收数据。
2、串行控制寄存器SCON
SCON
D7
D6
位名称
SM0 SM1
位地址
9FH 9EH
3、电源控制寄存器PCON
PCON 位名称
D7
D6 D5 D4 D3
D2
D1
D0
SMOD — — — GF1 GF0 PD IDL
SMOD=1，串行口波特率加倍。PCON寄存器不能进行位寻址。
SM0、SM1：串行口工作方式选择位。用于选择四种工作方式
SM0
SM1
方式
0
0
方式0
0
1
方式1
1
0
方式2
1
单片机原理与应用
80C51串行通信接口
80C51系列单片机有一个全双工的串行口，这个口既可以 用于网络通信，也可以实现串行异步通信，还可以作为同步移位 寄存器使用。
串行口特殊功能寄存器
1、串行数据缓冲器SBUF
在逻辑上只有一个，既表示发送寄存器，又表示接收寄存器，具有 同一个单元地址99H，用同一寄存器名SBUF。
1
方式3
功能 移位寄存器方式 8位异步通信方式 9位异步通信方式 9位异步通信方式
波特率 fosc/12 可变 fosc/32或fosc/64 可变
单片机原理与应用
功能
工作方式 选择
D5 SM2 9DH
多机通信控 制
D4 REN 9CH
接收 允许
D3
第8章80C51的串行总线扩展
MSB
D6 D5~D2 D1
LSB
单片机读（从器件输出）时，在选通有效的情况下，SCK的下降 沿时从器件将数据放在MISO线上，单片机延时并采样MISO线，将 数据位读入。然后将SCK置为高电平形成上升沿，数据被锁存。
单片机写（从器件输入）操作类似。
2020/5/9
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【例8-3】单片机与具有SPI总线接口的E2PROM器件X25F008的
2020/5/9
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基本操作子程序
1.应答位检查 （正常操作时F0标志为 “0”，否则为“1”） ASKC:SETB SDA
SETB SCL CLR F0;预设F0=0 MOV C,SDA JNC EXIT;应答正常 SETB F0 ;应答不正常 EXIT:CLR SCL RET
2.发送一个字节（先将欲发送的数据送入A中）
它可以使具有I2C总线的单片机（如PHILIPS公司的8xC552 ）直接 与具有I2C总线接口的各种扩展器件（如存储器、I/O口、A/D、D/A、 键盘、显示器、日历/时钟）连接。
对不带有I2C接口的单片机（如89C51）可采用普通的I/O口结合软 件模拟I2C串行接口总线时序的方法，完成I2C总线的串行接口功能。
MOV @R0,#11H INC R0 MOV @R0,#22H
RET END
R0 @R0,#33H R0 @R0,#44H R0 @R0,#55H R0 @R0,#66H R0 @R0,#77H R0
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【例8－2】接口电路如前图所 示。编程实现从AT24C02的50H57H单元读出8个字节数据，并 将其存入内部RAM的40H-47H单 元。
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5.读取n个字节（由E2PROM） 入口条件：R1发送缓冲区首址
单片机基础(第3版——第8章
/输出。 方式0实现数据并行输入/输出“并入串出”芯片 （74165）用于பைடு நூலகம்并行输入数据通过移位形成位串, 传送
给串行口；而“串入并出”芯片（74164）则接收串 行口的串行数据, 通过移位形成8位并行数据输 出。
80C51串行口寄存器结构
8.2.2 串行口控制机制
80C51串行口通过控制寄存器、中断功能和波特率设置实现串行通 信控制。
1.串行口控制寄存器（SCON）－98H
■ SM0、SM1——串行口工作方式选择位。其状态组合所对应的 工作方式为:
■ SM0SM1＝00，工作方式0；SM0SM1＝01，工作方式1； SM0SM1＝10，工作方式2；SM0SM1＝11，工作方式3。
工作方式0时, 移位操作(串入或串出)的波特率是固定的, 为单片机晶振频率的1/12, 若晶振频率用fosc表示, 则波特率＝fosc/12。按此波特率的一个机器周期进行 一次移位, 若fosc＝6 MHz, 则波特率为500 kb/s, 即 2 μs移位一次。
利用串行口方式0实现数据并行输入/输出
8.3.3 串行工作方式2 和3
串行工作方式2和3都是11位为一帧的串行通信方式, 即 1个起始位、9个数据位和1个停止位。
在这两种工作方式下, 字符还是8个数据位, 只不过增 加了一个第9数据位(D8）, 它是一个可编程位, 其 功能由用户设定。
在发送数据时, 应予先在串行口控制寄存器SCON的 TB8 位中把第9个数据位的内容准备好。
单片机基础（第3版）
第8章 80C51单片机串行通信
1. 串行通信基础知识 2. 80C51串行口 3. 80C51串行口工作方式 4. 串行通信数据传输速率 5. 串行通信应用
C51单片机的存储器结构ppt课件
线上可以最大扩展64K的RAM，可独立寻址，有公 用指令系统〔MOVX传送指令〕，不能用于数据的 运算及处置，所以仅有4条指令，两条读，两条写， 用于普通数据的存放，地址为0000H－FFFFH。寻 址方式采用存放器间接寻址的方式，如MOVX A , @DPTR.，指令中DPTR，开辟在特殊功能存放器 〔SFR〕中，是一个16位的数据存储器〔数据指针
图3-3 内部数据存储器构造
7FH
用户区
30H 2FH
位寻址区
20H 1FH
工作寄存 器区
00H
〔1〕任务存放器区〔00H~1FH〕
共32个单元，又分为4组，每组8个单元，都用 R0~R7表示，如图3-4所示，
1FH
R7
3组
18H
R0
17H
R7
2组
10H
R0
0FH
R7
1组
08H
R0
07H
R7
06H
3-5所示， 指令MOV A , @R0 操作表示。 可以用〔〔R0〕〕=(40H)=AAH表示。
40H 1 0 1 0 1 0 1 0 30H 2FH 20H 1FH 00H 0 1 0 0 0 0 0 0 R0
注：
★ 在存放器寻址中〔Rn〕，这4组存放器，由 用户运用中经过PSW中的RS1和RS0的设定，来确 定用户运用的组。
1000H 0FFFH
外部程序储 存器64K （ROM）
80H 7FH 内部数据
储存器
128B （SRAM) 00H
0000H
内部程序储 存器4K
（ROM）
0000H
★内部数据存储器和外部数据存储器相互之间独立编址，
第2章 80C51系列单片机的
２１
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
８０C５１结构和引脚 ８０ ５１结构和引脚 ５１
2．１．１ 标准型单片机的组成与结构 ． ＡＴ８９ ５１／Ｓ５２属于标准型单片 ８９Ｓ ／Ｓ５２ ＡＴ８９Ｓ５１／Ｓ５２属于标准型单片 其基本组成如图２ 机，其基本组成如图２- １所示
ＡＴ８９ ５１／Ｓ５２的内 ８９Ｓ ／Ｓ５２ 图２ ２为ＡＴ８９Ｓ５１／Ｓ５２的内 部结构框图
２．２．２ 程序存储器
１． 程序存储器的结构 ＡＴ８９ ５１有６４ＫＢＲＯＭ ８９Ｃ ＡＴ８９Ｃ５１有６４ＫＢＲＯＭ 的寻址 区，其中００００Ｈ～０ＦＦＦＨ 的４ＫＢ 其中００００Ｈ～０ ００００Ｈ～ 地址区可以为片内ＲＯＭ 和片外ＲＯＭ 公用， 地址区可以为片内ＲＯＭ 和片外ＲＯＭ 公用， １０００Ｈ １０００Ｈ ～ＦＦＦＦＨ 的６０ ＫＢ 地址区 为片外ＲＯＭ 所专用。 ００００Ｈ～ Ｈ～０ 为片外ＲＯＭ 所专用。在００００Ｈ～０Ｆ ＫＢ地址区 片内ＲＯＭ 地址区， ＦＦＨ 的４ＫＢ地址区，片内ＲＯＭ 可以占 用，片外ＲＯＭ 也可以占用，但不能为两者 片外ＲＯＭ 也可以占用， 同时占用。 同时占用。
访问ＲＯＭ ３． 访问ＲＯＭ 的过程
是以程序计数器ＰＣ 读ＲＯＭ 是以程序计数器ＰＣ 作为 １６位地址指针的 依次读相应地址Ｒ 位地址指针的， １６位地址指针的，依次读相应地址Ｒ 中的指令和数据，每读一个字节， ＯＭ 中的指令和数据，每读一个字节， （ＰＣ）＋１ ＰＣ，这是 这是ＣＰＵ （ＰＣ）＋１→ＰＣ，这是ＣＰＵ 自动 形成的。但是有些指令有修改ＰＣ 形成的。但是有些指令有修改ＰＣ 的功 例如转移类指令和ＭＯＶＣ 指令， 能，例如转移类指令和ＭＯＶＣ 指令， 将按修改后的ＰＣ１６位地址读 ＰＣ１６ ＣＰＵ 将按修改后的ＰＣ１６位地址读 ＲＯＭ。
80C51串行接口
80C51单片机的串口是一个能进行全双工异步通信或同步移位寄存器，具有4种工作方式的可编程接口。
其帧格式可为8位、10位或11位，并可以设置多种不同的波特率。
通过引脚RXD（P3.0串行数据接收引脚）和引脚TXD（P3.1 串行数据发送引脚）与外界进行通信。
80C51单片机串行口是由发送缓冲寄存器SBUF、发送控制器、发送控制门、接收缓冲寄存器SBUF、接收控制寄存器、移位寄存器和中断等部分组成。
1．SBUF在逻辑上，SBUF只有一个，既表示发送寄存器，又表示接收寄存器。
具有同一个单元地址99H。
在物理上，SBUF有两个，一个是发送寄存器，另一个是接收寄存器。
接收器是双缓冲结构；发送缓冲器，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠错误。
2．控制寄存器与串行通信有关的控制寄存器共有三个。
（1）串行控制寄存器SCONSCON是80C51的一个可位寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制。
单元地址98H,位地址9FH-98H。
寄存器及位地址表示如下：当方式0时，接收完第8位数据后，该位由硬件置位。
在其它方式下，当接收到停止位时，该位由硬件置位。
因此RI=1，表示帧接收结束，其状态既可供软件查询使用，也可以请求中断。
RI位由软件清0。
（2）电源控制寄存器PCONPCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器。
单元地址为87H。
其内容如下：在HMOS的单片机中，该寄存器中除最高位之外，其它位都是虚设的。
最高位（SMOD）是串行口波特率的倍增位，当SMOD=1时串行口波特率加倍。
系统复位时，SMOD=0。
PCON寄存器不能进行位寻址，因此表中写了“位序”而不是“位地址”。
7.2.2 80C51单片机串行通信工作方式1．串行工作方式0在方式0下，串行口是作为同步移位寄存器使用。
这时以RXD（P3.0）端作为数据移位的入口和出口，而由TXD（P3.1）端提供移位脉冲。
移位数据的发送和接收以8位为一帧，不设起始位和停止位，低位在前高位在后。
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通常不超过15米，速率20Kbps
有电平偏移
RS-232收发共地，地电流会使电平偏移出现逻辑错误。
抗干扰能力差
RS-232常用单端输入，易混入干扰。（故用大摆幅）
新标准RS-485改善了传输特性，应用广泛！
2020/7/29
20
6.2 80C51单片机的串行口
1个全双工串口：通信或接口扩展
0 D7 1 D6 1 D5 0 D4 1 D3 1 D2 0 D1 1 D0
TXD
接收 设备
D2(1)
D1 0 D0 1
RXD
时钟
数据线
10 1 10 110 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
特点：传送控制复杂、速度慢，传输线少，成本低
2020/7/29
基带传输（每个码元带有“1”或“0”这1 bit信息， 传码率与传信率相同），波特率和比特率是相同的。 常用波特率为：2400、4800、 9600、14.4K、19.2K等
传输距离与传输速率的关系
传输距离随波特率的增加而减小。
2020/7/29
12
6.1.2 串行通信接口标准
RS-232C定义的是DTE与DCE间的接口标准。
5
6.1.1 串行通信的基本概念
异步通信与同步通信
异步通信
发送 设备
以“0”作为起始 以“1”作为停止 各帧间隔时间任意
接收 设备
10100100 0
TXD
1 10100100 0
1 11100110 0
1 11100110
RXD
收、发设备时钟独立，以字符(帧)为单位传输
2020/7/29
6
异步通信帧格式
TXD
R45 XD计算 6机 20 乙
无联络线方式
联络线短接（伪连接）方式
2020/7/29
18
RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路
早期常用MC1488、MC1489
近期常用MAXM232：
片内带有自升压电路 仅需+5V电源 内含2个发送器，2个接收器
2020/7/29
19
采用RS-232C接口存在的问题
通信：并行通信与串行通信
并行通信
0
1
1
发送
0 1
设备
1 0
1
0 1 1 0 1 1 0 1
选通
状态
接收 设备
时钟 D7 D6 D5 : : : D1 D0
0 1 1
0 1 T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
特点：传送控制简单、速度快，但传输线较多，成本高。
2020/7/29
4
串行通信
发送 设备
起 空始 闲位
一个字符帧 数据位
校停 验止 位位
空 下一字符 闲 起始位
D0
D7
起始位（１位）； 数据位（８位）； 奇偶校验位（１位，可无校验位）；
停止位（１位）。
特点
❖ 易于实现 ❖ 效率不高
同步通信（发、收时钟直接连接，效率高。板内元件间的SPI接口）
2020/7/29
7
串行通信的传输方向
单工
15
2020/7/29
16
过程特性 远程通信，需要调制解调器
TXD
计 RXD
M O
算 RTS D
机
E
DSR M
电话线
TXD
M O
RXD 计
D E
算 RTS 机
M DSR
2020/7/29
17
近程通信，不需要调制解调器
TXD
RXD 计 算 机 甲
TXD
RXD 计 算 机 乙
TXD
RXD 计4 算5 机6 甲 20
发送方将所发数据块求和（或各字节异或）， 产生的校验和字节附加到数据块的末尾。
接收方在接收数据时要对数据块（除校验字节 外）求和（或各字节异或），将所得的结果与 收到的“校验和”进行比较，相符则无差错， 否则就认为传送过程出现了差错。
2020/7/29
11
传输速率与传输距离 传输速率
比特率：每秒钟传送的信息量。单位：位／秒（bps） 波特率：每秒钟传送码元数目，单位：波特（Baud）
14
电气特性
RS-232C采用负逻辑电平，规定（-3～-25V）为逻辑“1”， （+3～+25V）为逻辑“0”。-3V～+3V是未定义的过渡区。 试比较：
V0101
+5
2 0.8
0
TTL电平
1
0t
V0101 +25
0
+3
t
-3
1
-25 RS232电平
电平转换电路（如MAX232）。
2020/7/29
1
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总体概述
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2
课题六 80C51单片机的串行口
6.1 计算机串行通信基础 6.2 80C51单片机的串行口 6.3 80C51单片机的串行口应用
2020/7/29
3
6.1 计算机串行通信基础
RI
功能
信号方向
保护接地
发送数据（串行输出） 接收数据（串行输入） 请求发送
DTE→DCE DTE←DCE DTE→DCE
允许发送
DTE←DCE
DCE就绪（数据建立就绪）
DTE←DCE
信号接地
载波检测
DTE←DCE
DTE就绪（数据终端准备就绪） DTE→DCE
振铃指示
DTE←DCE
2020/7/29
6.2.1 80C51串行口的结构
99H
SBUF 写SBUF
T1溢出率
读SBUF
SBUF 99H
TXD 控制门
TH1 TL1 1
发送控制器 TI 去中断逻辑
÷2
÷16
≥1
0
SMOD
接收控制器 RI
RXDቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ移位寄存器
接收发送缓冲器逻辑同名、物理分开；接收双缓冲。
发送
接收
半双工 发送 时间1 接收
接收
时间2
发送
全双工
发送
接收
80C51有1个全双工串行口
接收
发 送
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8
信号的调制与解调
RS-232C
DCE
DTE
调制解调器 ❖ 调制 ❖ 解调
电话网
RS-232C
DCE
DTE
DTE：数据终端设备 DCE：数据通信设备
2020/7/29
9
串行通信的错误校验
奇偶校验
发送字符时，数据位尾随1位奇偶校验位（1 或0）。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；偶校验时，数 据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应 为偶数。
接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发 现不一致，则说明传输数据过程中出现了差 错。
2020/7/29
10
代码和校验
机械特性
1
13
1
5
14
25
DB-25（阳头）连接器
6
9
DB-9（阳头）连接器
阳头通常用于计算机侧，阴头用于连接线侧
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13
功能特性
插针序号
1 2（3） 3（2） 4（7） 5（8） 6（6） 7（5） 8（1） 20（4） 22（9）
信号名称 PGND TXD RXD RTS CTS DSR SGND DCD DTR