单片机串口通信实验报告

信息工程学院实验报告

课程名称:单片机原理及接口

实验项目名称:串口通信实验实验时间:2017、５

一、实验目得:

1.了解什么就是串口,串口得作用等。

2、了解串口通信得相关概念

3、利用keil软件，熟悉并掌握中串口通信得使用

4、通过实验,熟悉串口通信程序得格式,串口通信得应用等

二、实验原理

1、串口通信概念：

单片机应用与数据采集或工业控制时,往往作为前端机安装在工业现场,远离主机，现场数据采用串行通信方式发往主机进行处理,以降低通信成本,提高通信可靠性。如下图所示。

2、串口数据通信方式及特点

★数据通信方式有两种：并行通信与串行通信

★并行通信: 所传送数据得各位同时发送或接收,

ﻩ数据有多少位就需要多少根数据线。

特点: 速度快,成本高,适合近距离传输

如计算机并口,打印机,82５5 。

★串行通信:所传送数据得各位按顺序一位一位

地发送或接收。

只需一根数据,一根地线,共2 根

特点:成本低,硬件方便,适合远距离通信，

传输速度低。

串行通信与并行通信示意图如下:

成绩:

指导老师（签名)：

3、串行通信基本格式

①单工通信:数据只能单向传送。

②半双工通信:通信就是双向得,但每一时刻,数据流通得方向就是单向得。

③全双工通信：允许数据同时在两个方向流动,即通信双方得数据发送与接收就是同时进行得。

4、异步串行通信/同步串行通信

①异步串行通信:

异步串行通信采用如下得帧结构:

起始位+ 8位数据位+ 停止位或起始位+ ９位数据位＋停止位

其中:起始位为低电平，停止位为高电平。

优点:硬件结构简单

缺点:传输速度慢

②同步串行通信:

在同步通信中，发送方在数据或字符开始处就用同步字符（常约定１~2个字节）指示一帧得开始,由时钟来实现发送端与接收端同步,接收方一旦检测到与规定得同步字符符合,下面就连续按顺序传送若干个数据,最后发校验字节。见下图:

5、串行通信过程与UARＴ

基本得计算机异步串行通信系统中,两台计算机之间通过三根信号线ＴｘD、RxD与GＮD连接起来,TxD与GND构成发送线路,RxD与GND构成接收线路。一台计算机得TｘD、RxD线分别与另一台计算机得RｘD、TxD线相连。

由于在串行通信过程中得并串转换、串并转换、线路检测、采样判决、组帧、

拆帧、发送与接收等操作需消耗CPU大量时间,以至CPU无法处理其它工

作,因而开发出专用于处理异步串行通信发送与接收工作得芯片UART(通用

异步串行通信接收发送器)。

ＣPU只需将要发送得一个字节数据交给UＡRT,其它发送工作由ＵART自动完成,当UARＴ将一帧数据发送完毕，会通知CPU 已发送完,可提交下一个字节。

UART自动监测线路状态并完成数据接收工作，当接收到一个字节数据后,ＵART会通知CPU来读取。采用UＡRT 后,ＣPU得负担大大减轻了。

6、MＣＳ—5１得串行通信接口

ＭCS-５1单片机内部集成有一个ＵAＲT,用于全双工方式得串行通信,可以同时发送、接收数据。它有两个互相独立得接收、发送缓冲器,这两个缓冲器同名ＳBＵF,共用一个地址号(99H）。

发送ＳBUF：只能写,不能读；SBUＦ= ａ;

接收ＳBUF：只能读,不能写。 a =ＳBUF;

串行接口有四种工作方式,有得工作方式时其波特率就是可变得。用户可以用软件编程得方法在串行控制寄存器SCＯN 中写入相应得控制字就可改变串行口得工作方式。

串行口结构图如下:

串行通信得传送过程说明:

甲方发送时，ＣPU执行指令SBＵF =A 启动了发送过程,数据并行送入SBUF ,在发送时钟sｈｉfｔ得控制下由低位到高位一位一位发送,乙方在接收时钟shifｔ得控制下由低位到高位顺序进入移位寄存器SBUF ，甲方一帧数据发送完毕,置位发送中断标志TI,该位可作为查询标志(或引起中断）,CPU可再发送下一帧数据。乙方一帧数据到齐即接收缓冲器满,置位接收中断标志RI,该位可作为查询标志(或引起接收中断）,通过A=SＢUF CＰU将这帧数据并行读入。

由上述可知：

1.甲、乙方得移位时钟频率应相同,即应具有相同得波特率,否则会造成数据丢失。

2.发送方就是先发数据再查标志，接收方就是先查标志再收数据。

通信过程图如下:

7、串行接口得控制寄存器：

串行接口得控制寄存器有两个,串行控制寄存器SCON与能改变波特率得特殊功能寄存器PCON。其作用如下:

（1）ＳCON,字节地址98Ｈ,(可位寻址)

SCＯＮ用于确定串行通道得操作方式与控制串行通道得某些功能。也可用于发送与接收第九个数据位(TB8、ＲB8),并有接收与发送中断标志( RI及ＴI)位。SＣON各位得意义如下:

此处,ＳM0、SＭ1指定了串行通信得工作方式,若设振荡器频率为ｆoｓｃ,则规定如下图:

SM2:在方式2、3时,多机通信得控制位。

方式0：SM２＝０；

方式1:①若SM2＝0,只要接收到8位数据，就激发中断标志(ＲI=1)；

②若SM２=１,则只有在接收到有效停止位时才能激发中断标志(ＲＩ=1）,否则接收数据无效,且ＲＩ仍为0。

8、串行口波特率计算方式：

９、串行口得波特率有两种方式:固定波特率与可变波特率

1０、串行通信编程方式:查询方式与中断方式。

查询方式:查ＴI或Ri就是否为“1”。

中断方式:如果预先开了中断,当TI、RI为“1”,会自动产生中断。

注意:两种方式中当发送或接受数据后都要注意清Ti或ＲＩ。

查询方式发送程序: (先发后查）

发送一个数据→查询TＩ→发送下一个数据

查询方式接收程序:(先查后收)

查询ＲI→读入一个数据→查询RI→读下一个数据

中断方式发送程序:

发送一个数据→等待中断,在中断中再发送下一个数据。

中断方式接收程序:

等待中断，在中断中再接收一个数据。

查询方式发送流程图以及接收流程图: