单片机课件第八章

AT89S51单片机的串行接口有4种工作模式，可通过对SCON中的SM0、
SM1位的设置选择。

1.工作方式0 在方式0下，串行口的SBUF是作为同步移位寄存器使用的。在串行口发送时，
“SBUF(发送)”相当于一个并入串出的移位寄存器，由AT89S51单片机的内
部总线并行接收8位数据，并从TXD线串行输出；在接收操作时，“SBUF （接收）”相当于一个串入并出的移位寄存器，从RXD线接收一帧串行数据， 并把它并行地送入内部总线。在方式0下，SM2、RB8和TB8均不起作用，它 们通常均应设置为“0”状态。
有一根通信传输线，所以每次只能从一方传输给另一方，要改变传输方向时，必须通过电子 模拟开关互相切换，即由一方的接收切换成发送，另一方由发送切换成接收状态，然后才能 进行反方向数据信息的传输。其优点是节省了一根通信传输线，其缺点是显而易见的。

半双工通信方式只用一根通信传输线进行数据信息的接收或发送，其通信的

数据缓冲寄存器SBUF用于保存要发送的数据或者从串口接收到的数据，
CPU执行写 MOV SBUF,A指令便开始触发串口数据的发送。SBUF便一位一
位地发送数据，发送完成后置标志TI=1；在CPU允许接收串行数据的时，外 部串行数据经RXD送入SBUF时，电路便自动启动接收，第9位则装入SCON
2SMOD 定时器T1的溢出率 方式 1 波特率= 32
图 8-3 方式 1 帧格式

发送操作是在TI=0时，执行MOV SBUF，A指令后开始，然后发送电路自动
在8位发送字符前后分别添加1位起始位和停止位，并在移位脉冲作用下在
TXD线上依次发送一帧信息，发送完后自动维持TXD线为高电平。TI也由硬 件在发送停止位时置位，并通知CPU数据发送已经结束，可以发送下一帧数 据。

同步通信的数据传输速率较高，通常可达56Mbps或更高。同步通信的缺点
是要求发送时钟和接收时钟保持严格同步，故发送时钟除应和发送波特率保
持一致外，还要求把它同时传送到接收端。

一般情况下，串行通信中数据信息的传输总是在两个通信端口之间进行的。根据数据信息的
传输方向可分为以下几种方式：

(1)单工方式 在串行通信单工方式下，用一根通信传输线的一端与发送方相连接，称为发送端，其另一端 与接收方相连接，称为接收端。数据信息只允许按照一个固定的单方向传送，也就是只能发
速度和效率较低。要改变数据信息的传输方向必须通过软件编程双方均需进
行方向切换，由方向切换所产生的延时较长，由无数次重复切换所引起的延 时积累，正是半双工串行通信效率不高的主要原因。克服上述半双工缺点的
方法是采用信道划分技术，即一方的发送端与另一方的接收端用一根专用的
信息传输线相连接，再用另一根信息传输线相反方向连接。所谓全双工方式， 就是采用两根通信传输线各自连接发送与接收端，从而实现数据信息的双向 传输。这样，可方便地同时实施接收、发送数据信息的双向传输，大大提高 了数据信息的传输速率和效率，操作简单而方便，故而得以被广泛应用。
送端向接收端传输数据信息，而不能反过来传输。

(2)半双工方式 半双工方式的串行通信系统中设有接收器和发送器，通过控制电子模拟开关进行切换，两台 串行通信设备或计算机之间只用一根通信传输线相互连接。这样，通信双方可以相互进行数
据信息的接收或发送，但在同一时间仍只能单方向传输，不能同时进行接收和发送。由于只
以方式2接收数据。接收时，数据由RXD端输入，接收11位信息。当位检测 逻辑采样到RXD引脚从l到0的负跳变，并判断起始位有效后，便开始接收一 帧信息。在接收完第9位数据后，如果RI=0且SM2=0或接收到的第9位数据 位RB8=1。则将接收到的数据送入SBUF（接收缓冲器），第9位数据送入 RB8，将RI置1。否则，接收的信息将被丢弃。


8.2 AT89S51单片机的串行口
8.3串行口的工作方式 8.4波特率的设定 8.5单片机的串行通信接口技术 8.6案例： 双机通信

8.1.1数据通信的方式

按照串行数据的同步方式，串行通信可以分为同步通信和异步通信两类。同
步通信是按照软件识别同步字符来实现数据的发送和接收，异步通信是一种 利用字符的再同步技术的通信方式。 1．异步通信 在异步通信中，数据通常以字符（或字节）为单位组成字符帧传送。字符帧 由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。发送端和接收端可以 由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。 在异步通信中，字符帧格式和波特率是两个重要指标，由用户根据实际情况 选定。 (1)字符帧。字符帧也称数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位4

第9位数据可以自己定义，一般在双机通信时作为奇偶校验位，多机通信时
作为地址/数据的标志位。发送前，先根据通信协议由软件设置TB8，然后将
要发送的数据写入SBUF，即可启动发送过程。串行口能自动把TB8取出，并 装入到第9位数据位的位置，再逐一发送出去。发送完毕，则使TI位置1。

当串行口的SCON寄存器的SM0、SM1两位为10，且REN=1时，允许串行口

在串行口方式0下工作并非是一种同步通信方式。它的主要用途是和外部同 步移位寄存器外接，以达到扩张一个并行I/O口的目的。
2.工作方式 1 串行数据通过 TXD 发送，RXD 接收。一帧数据是 10 位，包括 1 位起始位，8 位数 据为和 1 位停止位，如图 8-3 所示。波特率是可变的，由定时器 1 溢出率和 SMOD 共同 决定。方式 1 的波特率由下式确定：

接收操作在RI=0和REN=1条件下进行，这点与方式0时相同。当接收电路连 续8次采样到RXD线为低电平时，相应检测器便可确认RXD线上有了起始位。 在接收到停止位时，接收电路必须同时满足以下两个条件：RI=0且SM2=0
或接收到的停止位为“1”，才能把接收到的8位字符存入“SBUF（接收）”
中，当一帧数据接收完毕后，将SCON中的RI置1，通知CPU从SBUF取走接收 到的数据。
数据帧。

RB8：接收到的第9位数据。在方式2和3时，RB8存放接收到的第9位数据。 在方式1，如果SM2=0，RB8接收到的是停止位。在方式0，不使用RB8。

TI：发送中断标志位。串行口工作在方式0时，串行发送第8位数据结束时由
硬件置1，在其他工作方式，串行口发送停止位的开始时置1。TI=1，表示

AT89S51单片机内部有一个全双工的异步通信串口。


8.2.1串行口结构
AT89S51单片机的串口由2个数据缓冲器、1个移位寄存器和1个串行控制寄 存器等组成，如图8-2所示。数据缓冲器由串行接收缓冲器和发送缓冲器构
成，它们在物理上是独立的，既可以接收数据也可以发送数据，还可以同时
发送和接收数据。接收缓冲器只能读出，不能写入，而发送缓冲器则只能写 入，不能读出，它们共用一个地址(99H)。 Nhomakorabea


在串行通信中，发送端逐帧发送信息，接收端逐帧接收信息。两相邻字符帧之间
可以无空闲位，也可以有若干空闲位，这由用户根据需要决定。图8-1 (b)中有三 个空闲位时的字符帧格式。

波特率的是每秒钟传送二进制数码的位数（亦称比特数），单位是bps。波
特率是串行通信的重要指标，用于表征数据传输的速度。波特率越高，数据


部分组成，如图8-1所示。现对各部分结构和功能分述如下：

起始位：位于字符帧开头，只占1位，始终为逻辑0低电平，用于向接收设备表示
发送端开始发送一帧信息。

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。若所传数据为ASCII字符，则常取7位。 奇偶校验位：位于数据位后，仅占1位，用于表征串行通信中使用奇校验还是偶 校验，由用户根据需要决定。 停止位：位于字符帧末尾，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发送完毕，也为发送下一帧字符做准备。
工作方式 工作方式 0 工作方式 1 工作方式 2 工作方式 3
功能简述 移位寄存器工作方式，波特率为 8 位数据异步收发，波特率可变 9 位数据异步收发，波特率为 /32 或 /64 /12
9 位数据异步收发，波特率可变
SM2：多机通信控制位。因为多机通信是在方式2和方式3下进行的，因此， SM2位主要用于方式2和方式3中。当串行口以方式2或方式3接收时，如果 SM2=1，则只有当接收到的第9位数据(RB8)为1时，才将接收到的前8位数 据送入SBUF，并将RI置1，产生中断请求；当接收到的第9位数据(RB8)为0 时，则将接收到的前8位数据丢弃。而当SM2=0时，则不论第9位数据是1还 是0，都将前8位数据送入SBUF中，并将RI置1，产生中断请求。
PCON 是电源控制寄存器，不能位寻址。地址为 87H。各位的定义如表 8-3 所示： 表 8-3 PCON 各位定义 位 称 SMO D — — — GF1 GF0 PD IDL
其中，与串行通信相关的位是 SMOD。 SMOD：串行口波特率系数控制位。若 SMOD=1，方式 1、方式 2 和方式 3 的波特率 加倍。若 SMOD=0，各工作方式的波特率保持不变。

在方式1时，如果SM2=1，则只有收到有效的停止位时才会激活RI。


在方式0时，SM2必须为0。
REN：允许串行接收位。由软件置1或清0。若REN=1，允许串行口接收数据； 若REN=0，禁止串行口接收数据。

TB8：发送的第9位数据。在方式2和3时，TB8是要发送的第9位数据。其值
由软件置1或清0。在双机通信时，TB8一般作为奇偶校验位使用；在多机通 信中用来表示主机发送的是地址帧还是数据帧，TB8=1为地址帧，TB8=0为