单片机第7章 串行口 v.ppt
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① 通信采用全双工异步通讯机制 ② 设置标准通信波特率 ⑶ 编写51与上位机串口接收、发送程序实现通信
12
内容概要 串行口的基本工作原理 与串行口有关的特殊功能寄存器 串行口的4种工作方式 串行口多机通信的工作原理 双机串行通信的软件编程。
串行口为全双工的通用异步收发（UART）。全双工就 是两个单片机之间串行数据可同时双向传输。异步通信， 就是收、发双方使用各自的时钟控制发送和接收过程，这 样可省去收、发双方的一条同步时钟信号线，连接简单且 易实现。
14
b b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b00
bb00 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7
图7-1 串行口的内部结构图
15
7.1.1 串行口控制寄存器SCON 串行控制寄存器SCON用于设置串行口的工作方式、
监视串行口的工作状态、控制发送与接收的状态等。它是 一个既可以字节寻址又可以位寻址的8位特殊功能寄存器。 其格式如图7.2所示。
第7章 AT89S51单片机的 串行口
1
问题一：如何实现如下功能：A机按钮SP1按下B机LED(D9)点亮
2
分析问题：基本原理、硬件组态、软件模块、接口
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。
串行
发送端
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
接收端
发送端
接收端
并行
b7 b6
b5
b4
b3
b2
b1
b0
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
3
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
5
异步通信信息帧格式如图所示。
第n-1字符
帧 奇
偶停 起
8位数据
校止 验位
始 位
第n字符帧 8位数据
奇 偶停 校止 验位
空闲位
第n+1字符帧
起 始 位 8位数据
D7 0/1 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1 1 1 1 0 D0 D1
异步通信帧格式
6
波特率
波特率(Baud Rate)是串行通信中一个重要概念 ，它是指传输数据的速率, 亦称比特率。波特率的 定义是每秒传输二进制数码的位数。如：波特率为 1200bps是指每秒钟能传输1200位二进制数码。
收器，并且将信道划分为发送信道和接收信道， 两端数据允许同时收发，因此通信效率比前两种 高。全双工制式如图所示。
A 发送 端 接收
全双工制式
接收 B 发送 端
10
硬件组态、软件模块、接口
A机发送程序
B机接收程序
11
小结
要实现51单片机与上位机实时通信需要： ⑴ 研究51单片机与串口相关结构及工作原理，解决 如何收/发的问题 ⑵ 配置相关SFR以实现以下目标：
发送器A
接收器B
单工制式
8
2. 半双工制式(Half duplex) 半双工制式是指通信双方都具有发送器和接
收器，双方既可发送也可接收，但接收和发送不 能同时进行，即发送时就不能接收，接收时就不 能发送。半双工制式如图所示。
A 发送 端
接收
半双工制式
发送 B
接收 端
9
3. 全双工制式(Full duplex) 全双工制式是指通信双方均设有发送器和接
16
位地址 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 HHHHHHHH
SCON SM SM SM RE TB RB TI RI 0 1 2N8 8
见表7-1
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
多机通信 0：双机
1：多机
图7.2 串行口控制寄存器SCON
发送 接收
RXD TXD
外设
串行通信示意图
目前串行通信在单片机双机、多机以及单片机 与PC机之间的通信等方面得到了广泛应用。
4
串行通信有同步和异步两种方式 同步方式：传送和接收有严格的同步时钟控制 。控制复杂、成本高。 异步方式：不需要严格的同步信号，也不需要 数据流的连续性。在串行通信中常用。 数据帧（一帧数据）：包含起始位（ “ 0”电 平）、数据位、奇偶校验位、停止位（ " 1 ” 电平）等组成。
SMOD：波特率选择位。 例如，方式1、3的波特率计算公式为
方式1波特率 = 2SMOD 定时器T1的溢出率 32
当SMOD = 1时，要比SMOD = 0时的波特率加倍，所 以也称SMOD位为波特率倍增位。
20
波特率计算
波特率=2SMOD×(T1溢出 （7-3）
率)/32 T1溢出率=1/T1定时时间=
波特率的倒数即为每位数据传输时间。例如：
波特率为1200bps，每位的传输时间为：
T d
=
1 1200
=0.
833(ms)
7
串行通信的制式
在串行通信中，数据是在两个站之间传送的。 按照数据传送方向，串行通信可分为三种制式。
1. 单工制式(Simplex) 单工制式是指甲乙双方通信只能单向传送数
据。单工制式如图所示。
13
步骤一：研究串口相关结构及工作原理
7.1 串行口的结构 内部结构如图7-1所示。 有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF（属于特 殊功能寄存器），可同时发送、接收数据。 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 两个缓冲器共用一个特殊功能寄存器字节地址（99H）。 控制寄存器共有两个：特殊功能寄存器SCON和PCON。
17
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如表7-1所示。
表7-1 串行口工作方式
SM0 SM1 00
01
10
11
工作方式
功 能说 明
0 同步移位寄存器输入/输出，波特率固定 为fosc/12
1 10位异步收发，波特率可变(T1溢出率/n ，n=32或16)
2 11位异步收发，波特率固定为f0sc/n， n=64或32)
3 11位异步收发，波特率可变(T1溢出率/n ，n=32或16)
18
ຫໍສະໝຸດ Baidu
7.1.2 特殊功能寄存器PCON 字节地址为87H，不能位寻址。格式如图7-3所示。
图7-3 特殊功能寄存器PCON的格式
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2SMOD 32
下面介绍PCON中各位功能。仅最高位SMOD与串口有 关，其他各位的功能已在第2章的节电工作方式一节中作 过介绍。
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内容概要 串行口的基本工作原理 与串行口有关的特殊功能寄存器 串行口的4种工作方式 串行口多机通信的工作原理 双机串行通信的软件编程。
串行口为全双工的通用异步收发（UART）。全双工就 是两个单片机之间串行数据可同时双向传输。异步通信， 就是收、发双方使用各自的时钟控制发送和接收过程，这 样可省去收、发双方的一条同步时钟信号线，连接简单且 易实现。
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b b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b00
bb00 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7
图7-1 串行口的内部结构图
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7.1.1 串行口控制寄存器SCON 串行控制寄存器SCON用于设置串行口的工作方式、
监视串行口的工作状态、控制发送与接收的状态等。它是 一个既可以字节寻址又可以位寻址的8位特殊功能寄存器。 其格式如图7.2所示。
第7章 AT89S51单片机的 串行口
1
问题一：如何实现如下功能：A机按钮SP1按下B机LED(D9)点亮
2
分析问题：基本原理、硬件组态、软件模块、接口
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。
串行
发送端
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
接收端
发送端
接收端
并行
b7 b6
b5
b4
b3
b2
b1
b0
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
3
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
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异步通信信息帧格式如图所示。
第n-1字符
帧 奇
偶停 起
8位数据
校止 验位
始 位
第n字符帧 8位数据
奇 偶停 校止 验位
空闲位
第n+1字符帧
起 始 位 8位数据
D7 0/1 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1 1 1 1 0 D0 D1
异步通信帧格式
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波特率
波特率(Baud Rate)是串行通信中一个重要概念 ，它是指传输数据的速率, 亦称比特率。波特率的 定义是每秒传输二进制数码的位数。如：波特率为 1200bps是指每秒钟能传输1200位二进制数码。
收器，并且将信道划分为发送信道和接收信道， 两端数据允许同时收发，因此通信效率比前两种 高。全双工制式如图所示。
A 发送 端 接收
全双工制式
接收 B 发送 端
10
硬件组态、软件模块、接口
A机发送程序
B机接收程序
11
小结
要实现51单片机与上位机实时通信需要： ⑴ 研究51单片机与串口相关结构及工作原理，解决 如何收/发的问题 ⑵ 配置相关SFR以实现以下目标：
发送器A
接收器B
单工制式
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2. 半双工制式(Half duplex) 半双工制式是指通信双方都具有发送器和接
收器，双方既可发送也可接收，但接收和发送不 能同时进行，即发送时就不能接收，接收时就不 能发送。半双工制式如图所示。
A 发送 端
接收
半双工制式
发送 B
接收 端
9
3. 全双工制式(Full duplex) 全双工制式是指通信双方均设有发送器和接
16
位地址 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 HHHHHHHH
SCON SM SM SM RE TB RB TI RI 0 1 2N8 8
见表7-1
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
多机通信 0：双机
1：多机
图7.2 串行口控制寄存器SCON
发送 接收
RXD TXD
外设
串行通信示意图
目前串行通信在单片机双机、多机以及单片机 与PC机之间的通信等方面得到了广泛应用。
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串行通信有同步和异步两种方式 同步方式：传送和接收有严格的同步时钟控制 。控制复杂、成本高。 异步方式：不需要严格的同步信号，也不需要 数据流的连续性。在串行通信中常用。 数据帧（一帧数据）：包含起始位（ “ 0”电 平）、数据位、奇偶校验位、停止位（ " 1 ” 电平）等组成。
SMOD：波特率选择位。 例如，方式1、3的波特率计算公式为
方式1波特率 = 2SMOD 定时器T1的溢出率 32
当SMOD = 1时，要比SMOD = 0时的波特率加倍，所 以也称SMOD位为波特率倍增位。
20
波特率计算
波特率=2SMOD×(T1溢出 （7-3）
率)/32 T1溢出率=1/T1定时时间=
波特率的倒数即为每位数据传输时间。例如：
波特率为1200bps，每位的传输时间为：
T d
=
1 1200
=0.
833(ms)
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串行通信的制式
在串行通信中，数据是在两个站之间传送的。 按照数据传送方向，串行通信可分为三种制式。
1. 单工制式(Simplex) 单工制式是指甲乙双方通信只能单向传送数
据。单工制式如图所示。
13
步骤一：研究串口相关结构及工作原理
7.1 串行口的结构 内部结构如图7-1所示。 有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF（属于特 殊功能寄存器），可同时发送、接收数据。 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 两个缓冲器共用一个特殊功能寄存器字节地址（99H）。 控制寄存器共有两个：特殊功能寄存器SCON和PCON。
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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如表7-1所示。
表7-1 串行口工作方式
SM0 SM1 00
01
10
11
工作方式
功 能说 明
0 同步移位寄存器输入/输出，波特率固定 为fosc/12
1 10位异步收发，波特率可变(T1溢出率/n ，n=32或16)
2 11位异步收发，波特率固定为f0sc/n， n=64或32)
3 11位异步收发，波特率可变(T1溢出率/n ，n=32或16)
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
7.1.2 特殊功能寄存器PCON 字节地址为87H，不能位寻址。格式如图7-3所示。
图7-3 特殊功能寄存器PCON的格式
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2SMOD 32
下面介绍PCON中各位功能。仅最高位SMOD与串口有 关，其他各位的功能已在第2章的节电工作方式一节中作 过介绍。