第8章单片机串行通信
第8章 串行口原理及其应用
TXD（移位脉冲）
成于大气 信达天下
串行口的工作方式
Chengdu University of Information Technology
二、方式1
方式1是10位数据的异步通信口。TXD为数据发送引脚， RXD为数据接收引脚，传送一帧数据的格式如图所示。其中1 位起始位，8位数据位，1位停止位。
RS-422A接口 RS-485接口
成于大气 信达天下
串行通信的基本概念（十）
Chengdu University of Information Technology
RS-232C接口存在的问题
传输距离短，传输速率低 RS-232C总线标准受电容允许值的约束，使用时传输距 离一般不要超过15米（线路条件好时也不超过几十米）。 最高传送速率为20Kbps。 有电平偏移 RS-232C总线标准要求收发双方共地。通信距离较大时， 收发双方的地电位差别较大，在信号地上将有比较大的 地电流并产生压降。 抗干扰能力差 RS-232C在电平转换时采用单端输入输出，在传输过程 中当干扰和噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比， RS-232C总线标准不得不采用比较大的电压摆幅。
成于大气 信达天下
串行通信的基本概念（七）
Chengdu University of Information Technology
传输速率与传输距离
传输速率
比特率是每秒钟传输二进制代码的位数，单位是：位／秒 （bps）。如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含 10位(1个起始位、1个停止位、8个数据位)，这时的比特率 为： 10位×240个/秒 = 2400 bps 波特率表示每秒钟调制信号变化的次数，单位是：波特 （Baud）。 波特率和比特率不总是相同的，对于将数字信号1或0直接 用两种不同电压表示的所谓基带传输，比特率和波特率是 相同的。所以，我们也经常用波特率表示数据的传输速率。
单片机串行通信实验报告(实验要求、原理、仿真图及例程)
《嵌入式系统原理与实验》实验指导实验三调度器设计基础一、实验目的和要求1.熟练使用Keil C51 IDE集成开发环境，熟练使用Proteus软件。
2.掌握Keil与Proteus的联调技巧。
3.掌握串行通信在单片机系统中的使用。
4.掌握调度器设计的基础知识：函数指针。
二、实验设备1.PC机一套2.Keil C51开发系统一套3.Proteus 仿真系统一套三、实验容1.甲机通过串口控制乙机LED闪烁（1）要求a.甲单片机的K1按键可通过串口分别控制乙单片机的LED1闪烁，LED2闪烁，LED1和LED2同时闪烁，关闭所有的LED。
b.两片8051的串口都工作在模式1，甲机对乙机完成以下4项控制。
i.甲机发送“A”，控制乙机LED1闪烁。
ii.甲机发送“B”，控制乙机LED2闪烁。
iii.甲机发送“C”，控制乙机LED1，LED2闪烁。
iv.甲机发送“C”，控制乙机LED1，LED2停止闪烁。
c.甲机负责发送和停止控制命令，乙机负责接收控制命令并完成控制LED的动作。
两机的程序要分别编写。
d.两个单片机都工作在串口模式1下，程序要先进行初始化，具体步骤如下：i.设置串口模式（SCON）ii.设置定时器1的工作模式（TMOD）iii.计算定时器1的初值iv.启动定时器v.如果串口工作在中断方式，还必须设置IE和ES，并编写中断服务程序。
（2）电路原理图Figure 1 甲机通过串口控制乙机LED闪烁的原理图（3）程序设计提示a.模式1下波特率由定时器控制，波特率计算公式参考：b.可以不用使用中断方式，使用查询方式实现发送与接收，通过查询TI和RI标志位完成。
2.单片机与PC串口通讯及函数指针的使用（1）要求：a.编写用单片机求取整数平方的函数。
b.单片机把计算结果向PC机发送字符串。
c.PC机接收计算结果并显示出来。
d.可以调用Keil C51 stdio.h 中的printf来实现字符串的发送。
广东工业大学STM8S系列单片机原理与应用 复习
✧─数据存储器：多达1K字节真正的数据EEPROM；可达30万次擦写✧RAM：多达2K字节时钟、复位和电源管理✧ 3.0~5.5V工作电压，内核电压1.8V✧灵活的时钟控制，4个主时钟源✧–低功率晶体振荡器✧–外部时钟输入✧–用户可调整的内部16MHz RC✧–内部低功耗128kHz RC✧带有时钟监控的时钟安全保障系统电源管理：✧–低功耗模式(等待、活跃停机、停机)✧–外设的时钟可单独关闭✧永远打开的低功耗上电和掉电复位中断管理✧带有32个中断的嵌套中断控制器✧ 6个外部中断向量，最多37个外部中断定时器✧2个16位通用定时器，带有2+3个CAPCOM通道(IC、OC 或PWM)✧高级控制定时器：16位，4个CAPCOM✧通道，3个互补输出，死区插入和灵活的自动唤醒定时器✧2个看门狗定时器：窗口看门狗和独立看门狗通信接口✧带有同步时钟输出的UART ，智能卡，红外IrDA，LIN接口✧SPI接口最高到8Mbit/s✧I2C接口最高到400Kbit/s2.2 STM8S系列MCU内部结构 P222.2.1 STM8内核CPU P24PC为24位，可寻址224＝16Mb累加器(A) ,堆栈指针(SP),索引寄存器(X和Y),条件码寄存器(CC):2.2.2 STM8S封装与引脚排列2.3掌握通用I/O口GPIO初始化P31●可选择的输入模式：悬空输入（缺省状态）和带上拉输入●可选择的输出模式：推挽式输出和开漏输出PB_DDR,PB_CR1,PB_CR22.3.1 I/O引脚结构2.3.2 I/O端口数据寄存器与控制寄存器2.3.3输入模式2.3.4输出模式每一个端口都有一个输出数据寄存器 (ODR)，一个引脚输入寄存器(IDR)和一个数据方向寄存器(DDR) 总是同相关的。
控制寄存器1(CR1)和控制寄存器2(CR2)用于对输入/输出进行配置。
任何一个I/O引脚可以通过对DDR,ODR,CR1和CR2寄存器的相应位进行编程来配置。
单片机串行口的工作原理
单片机串行口的工作原理一、引言单片机串行口是单片机与外部设备进行通信的一种重要方式。
它通过串行通信协议将数据从单片机发送到外部设备或从外部设备接收数据并传输到单片机。
本文将详细介绍单片机串行口的工作原理。
二、串行通信协议1. 串行通信概述串行通信是指在同一时间内，只有一个比特（bit）被传输的通信方式。
与之相对的是并行通信，它可以同时传输多个比特。
由于现代计算机系统中各种设备间需要大量数据交换，因此串行通信成为了广泛应用的一种通讯方式。
2. 常见的串行通信协议常见的串行通信协议有RS232、RS485、I2C和SPI等。
其中，RS232是最早广泛使用的标准，用于在计算机和调制解调器之间进行数据传输。
RS485则是一种多点连接的标准，适用于在远距离范围内进行数据传输。
I2C和SPI则主要用于芯片级别的短距离数据传输。
三、单片机串口硬件结构1. 串口芯片在单片机系统中，使用专门的UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）芯片来实现串口通信。
UART芯片包括发送和接收两个模块，可以将单片机的并行数据转换为串行数据进行传输，并将接收到的串行数据转换为单片机可以处理的并行数据。
2. 串口引脚在单片机中，通常有两个引脚用于串口通信，分别为TX（发送）和RX（接收）。
这些引脚通过芯片内部的寄存器进行控制，以实现对串口的配置和控制。
3. 波特率发生器波特率是指在单位时间内传输的比特数。
在单片机中，使用波特率发生器来控制UART芯片的工作频率，从而实现不同波特率下的数据传输。
四、单片机串口软件实现1. 串口初始化在使用单片机进行串口通信之前，需要先对串口进行初始化。
这包括设置波特率、校验位、停止位等参数，并启动UART芯片以使其准备好接收或发送数据。
2. 串口发送当需要向外部设备发送数据时，在单片机中可以通过向TX引脚写入相应的比特序列来实现。
在发送前需要检查TX缓冲区是否为空，并等待直到缓冲区为空后再进行下一次传输。
(单片机原理及应用)第8章AT89C51串行通信及其应用
目录
• at89c51简介 • at89c51串行通信原理 • at89c51串行通信应用实例 • at89c51串行通信编程 • at89c51串行通信常见问题及解决方案
01 at89c51简介
at89c51单片机简介
at89c51是一种基于CMOS技术 的8位微控制器，由Atmel公司
解决方案
针对信号干扰问题，可以采取增加信 号线屏蔽、优化电源滤波等措施；针 对通信协议不匹配问题，需要统一发 送和接收设备的通信协议；针对数据 校验不通过问题，可以在数据传输过 程中加入校验码，并在接收端进行校 验。
串行通信接口电路设计问题
总结词
接口电路设计不合理可能导致串行通信性能下降或通信失败。
波特率设置
波特率是数据传输的速率， 需要根据实际情况进行合理 设置，以保证数据传输的稳
定性和正确性。
数据校验
为了防止数据传输过程中出 现错误，需要进行数据校验 ，常用的校验方法有奇偶校
验和CRC校验等。
硬件流控制
当数据传输速率较高时，可 以采用硬件流控制来保证数 据传输的稳定性，常用的硬 件流控制方式有RTS/CTS流 控制和XON/XOFF流控制。
串行通信的基本概念
串行通信是一种数据传输方式，数据在单条线路上按顺序一位一位 地传输，具有线路简单、成本低等优点。
at89c51的串行通信接口
at89c51单片机内置一个全双工的串行通信接口，可以同时进行数 据的发送和接收。
串行通信协议
包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等，用于规定数据的传 输格式和顺序。
一个6向量两级中断结构。
片内振荡器和时钟电路。
单片机原理及应用系统设计-基于STC可仿真的IAP15W4K58S4系列课件第8章
➢ 停止位至下一个起始位之间是不定长的空闲位，并且规定 起始位为低电平（逻辑值为0），停止位和空闲位都是高电 平（逻辑值为1），这样就保证了起始位开始处一定会有一 个下跳沿，由此就可以标志一个字符传输的起始。而根据 起始位和停止位也就很容易得实现了字符的界定和同步。
图8-3 异步通信数据格式
➢ 起始位：必须是持续一个比特时间的逻辑0电平，标志传输一个字符开 始，接收方可用起始位使自己的接收时钟与发送方数据同步。
➢ 停止位：停止位可以是是1位、1.5位或2位，可以由软件设定。它一定是 逻辑1电平，标志着传输一个字符的结束。
➢ 空闲位：空闲位是指从一个字符的停止位结束到下一个字符的起始位开 始，表示线路处于空闲状态，必须由高电平来填充。
2.串行通信的传输方式
➢ 串行通信根据数据传输的方向及时间关系可分为：单工、 半双工和全双工。
8.2.2 串口1的工作方式
(2) 接收：当软件置位接收允许标志位REN，即REN=1时， 接收器便以选定波特率的16分频的速率采样串行接收端口 RxD，当检测到RxD引脚输入电平发生负跳变时，则说明 起始位有效，将其移入移位寄存器，并开始接收这一帧信 息的其余位。
8.2.2 串口1的工作方式
3. 方式2和方式3 ➢ 串行口1工作在方式2和方式3时，其一帧的信息由11位组成：
8.2.1 串行口1的控制寄存器
➢ SM2：允许方式2或方式3多机通信控制位。 ➢ REN：允许/禁止串行接收控制位。由软件置位REN，即
REN=1为允许串行接收状态，可启动串行接收器RxD，开始 接收信息。软件复位REN，即REN=0，则禁止接收。 ➢ TB8：在方式2或方式3，它为要发送的第9位数据，按需要由 软件置位或清0。 ➢ RB8： 在方式2或方式3，是接收到的第9位数据，作为奇偶 校 验 位 或 地 址 帧 /数据帧的标志位 。方 式 0 中不用 RB8(置 SM2=0)。方式1中也不用RB8(置SM2=0, RB8是接收到的停止 位)。
串行通信和并行通信的详解
串行通信
通信双方使用一根或两根数据信号线相连,同一 时刻,数据在一根数据信号线上一位一位地顺序 传送,每一位数据都占据一个固定的时间长度. 与并行通信相比,串行通信的优点是传输线少、 成本低、适合远距离传送及易于扩展.缺点是速 度慢、传输时间长等. 如计算机上常用的COM设备、USB设备和网络 通信等设备都采用串行通信.
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并行通信
以字节Byte或字节的倍数为传输单位 一次传送一个或一个以上字节的数据,数据的各 位同时进行传送 适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量 和快速的信息交换.计算机的各个总线传输数据 时就是以并行方式进行的. 并行通信的特点就是传输速度快,但当距离较远、 位数较多时,通信线路复杂且成本高.
半双工通信方式类似对讲机,某时刻A发送B接
收,另一时刻B发送A接收,双方不能同时进行发送
A 和接收.
B
A
K
K
a)单工通信b方 )半 式双工通
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图c为全双工通信方式Full Duplex.在这种方式 中,分别用2根独立的传输线来连接发送方和接 收方,A、B既可同时发送,又可同时接收.
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外同步
外同步通信的数据格式中没有同步字符,而是用 一条专用控制线来传送同步字符,使接收端及发 送端实现同步.当每一帧信息结束时均用两个字 节的循环控制码CRC为结束.
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②面向比特型的数据格式 根据同步数据链路控制规程SDLC,面向比特型 的数据每帧由六个部分组成.
第一部分是开始标志7EH； 第二部分是一个字节的地址场； 第三部分是一个字节的控制场； 第四部分是需要传送的数据,数据都是位bit的集 合； 第五部分是两个字节的循环控制玛CRC； 最后部分又是7EH,作为结束标志.
第八章串行通信技术
第八章串行通信技术§8。
1串行通信的概述及RS-232C总线教学方法:讲授法教学目的:1、了解单片机串行通信的基本方法。
2、掌握单片机串行通信的相关概念。
3、了解RS-232C总线。
4、了解RS-232C总线电平及计算机信号电平教学重点：串行通信的方式教学难点:波特率的理解和信号电平的理解教学过程：组织教学：授课课时：（2课时）扳书课题：§8。
1串行通信的概述及RS-232C总线引入新课：一、串行通信概述1、什么叫串行通信？并行、串行举生活中的例子（排横队行走，排纵队行走）说明；引出并行通信，串行通信的概念。
P00P01 外设1P02P0389C51RXD外设2TXD串行通信就是使计算机中的数据一位一位地按先后顺序在一根传输线上传送。
通常有两种基本的通信方式：异步通信和同步通信。
2、异步通信和同步通信回顾在数字电路中所学的移位寄存器工作原理。
可提问学生。
异步通信：异步——发送时钟不一定等于接收时钟。
如下图：数据传送是帧的形式传送，每一帧数据包括起始位、数据位、奇偶校验位、停止位四部分。
其中数据位可以是5位、6位、7位、8位。
在一帧格式中，先是一个起始位0，然后是8个数据位，规定低位在前，高位在后，接下来是奇偶校验位（可以省略），最后是停止位1。
用这种格式表示字符，则字符可以一个接一个地传送。
特点：不同速度的外设可相互传送，但传送数据比实际数据位数多（加起始位、停止位等），占用CPU时间，传送速度较慢。
同步通信同步——发送设备时钟等于接收设备时钟。
在同步通信中，每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，占用了时间；所以在数据块传递时，为了提高速度，常去掉这些标志，采用同步传送。
由于数据块传递开始要用同步字符来指示，同时要求由时钟来实现发送端与接收端之间的同步，故硬件较复杂。
发送方和接收方时钟完全一样，只要双方同时准备好（同步），可直接传送数据，无需附加多余的控制位，传送数据效率高，但设备要求高。
8051单片机的异步串行通信技术
第八章 8051单片机的异步串行通信技术第一节概述计算机与外界的信息交换称为通信。
常用通信方式有两种：并行通信与串行通信，简称并行传送和串行传送。
并行传送具有传送速度快，效率高等优点，但传送多少数据位就需要多少根数据线，传送成本高；串行传送是按位顺序进行数据传送，最少仅需要一根传输线即可完成，传送距离远，但传送速度慢。
串行通信又分同步和异步两种方式。
同步通信中，在数据传送开始时先用同步字符来指示（常约定1—2个），并由同时传送的时钟信号来实现发送端和接收端同步，即检测到规定的同步字符后，接着就连续按顺序传送数据。
这种传送方式对硬件结构要求较高。
在单片机异步通信中，数据分为一帧一帧地传送，即异步串行通信一次传送一个完整字符，字符格式如图8—1所示：图8—1 异步串行通信的字符格式一个字符应包括以下信息：1. 起始位：对应逻辑0（space）状态。
发送器通过发送起始位开始一帧字符的传送。
2. 数据位：起始位之后传送数据位。
数据位中低位在前，高位在后。
数据位可以是5、6、7、8位。
1673. 奇偶校验位：奇偶校验位实际上是传送的附加位，若该位用于用于奇偶校验，可校检串行传送的正确性。
奇偶校验位的设置与否及校验方式（奇校验还是偶校验）由用户需要确定。
4. 停止位：用逻辑1（mark）表示。
停止位标志一个字符传送的结束。
停止位可以是1、1.5或2位。
串行通信中用每秒传送二进制数据位的数量表示传送速率，称为波特率。
1波特＝1bps（位/秒）例如数据传送速率是240帧/秒，每帧由一位起始位、八位数据位和一位停止位组成，则传送速率为：10×240＝2400位/ 秒＝2400波特单片机的串行通信主要采用异步通信传送方式。
在串行通信中，按不同的通信方向有单工传送和双工传送之分，如图8—2所示：（a）单工传送（b）双工传送（c）全双工传送图8—2 单片机串行通信方向示意图8—2（a）中，甲.乙两机只能单方向发送或接收数据；图8—2（b）中，甲机和乙机能分时进行双向发送和接收数据；图8—2（c）中，甲，乙两机能同时双向发送和接收数据。
单片机原理及接口技术(C51编程)(第2版)-习题答案 - 第8章习题解答
第8章思考题及习题8参考答案一、填空1、AT89S51的串行异步通信口为（单工/半双工/全双工）。
答：全双工。
2. 串行通信波特率的单位是。
答：bit/s3. AT89S51的串行通信口若传送速率为每秒120帧，每帧10位，则波特率为答：12004．串行口的方式0的波特率为。
答：fosc/125．AT89S51单片机的通讯接口有和两种型式。
在串行通讯中，发送时要把数据转换成数据。
接收时又需把数据转换成数据。
答：并行，串行，并行，串行，串行，并行6．当用串行口进行串行通信时，为减小波特率误差，使用的时钟频率为 MHz。
答：11.05927．AT89S51单片机串行口的4种工作方式中，和的波特率是可调的，与定时器/计数器T1的溢出率有关，另外两种方式的波特率是固定的。
答：方式1，方式38．帧格式为1个起始位，8个数据位和1个停止位的异步串行通信方式是方式。
答：方式1。
9．在串行通信中，收发双方对波特率的设定应该是的。
答：相同的。
10．串行口工作方式1的波特率是。
答：方式1波特率=（2SMOD/32）×定时器T1的溢出率二、单选1．AT89S51的串行口扩展并行I/O口时，串行接口工作方式选择。
A. 方式0B.方式1C. 方式2D.方式3答：A2. 控制串行口工作方式的寄存器是。
A．TCON B.PCON C. TMOD D.SCON答：D三、判断对错1．串行口通信的第9数据位的功能可由用户定义。
对2．发送数据的第9数据位的内容是在SCON寄存器的TB8位中预先准备好的。
对3．串行通信方式2或方式3发送时，指令把TB8位的状态送入发送SBUF中。
错4．串行通信接收到的第9位数据送SCON寄存器的RB8中保存。
对5．串行口方式1的波特率是可变的，通过定时器/计数器T1的溢出率设定。
对6. 串行口工作方式1的波特率是固定的，为fosc/32。
错7. AT89S51单片机进行串行通信时，一定要占用一个定时器作为波特率发生器。
单片机原理与应用（盛珣华）习题和思考题答案
单⽚机原理与应⽤（盛珣华）习题和思考题答案习题和思考题答案第⼀章单⽚机概述1. 第⼀台电⼦数字计算机发明的年代和名称。
1946年、ENIAC。
2. 根据冯·诺依曼提出的经典结构，计算机由哪⼏部分组成？运算器、控制器、存储器、输⼊设备和输出设备组成。
3. 微型计算机机从20世纪70年代初问世以来，经历了哪四代的变化？经历了4位、8位、16位、32位四代的变化。
4. 微型计算机有哪些应⽤形式？系统机、单板机、单⽚机。
5. 什么叫单⽚机？其主要特点有哪些？单⽚机就是在⼀⽚半导体硅⽚上，集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、并⾏I／O、串⾏I／O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的⽤于测控领域的微型计算机，简称单⽚机。
单⽚机技术易于掌握和普及、功能齐全，应⽤⼴泛、发展迅速，前景⼴阔、嵌⼊容易，可靠性⾼。
6. 举例说明单⽚机的应⽤？略7. 当前单⽚机的主要产品有哪些？各⾃有何特点？MCS是Intel公司⽣产的单⽚机的系列符号，MCS-51系列单⽚机是Intel公司在MCS-48系列的基础上于20世纪80年代初发展起来的，是最早进⼊我国，并在我国应⽤最为⼴泛的单⽚机机型之⼀，也是单⽚机应⽤的主流品种。
其它型号的单⽚机：PIC单⽚机、TI公司单⽚机、A VR系列单⽚机。
8. 简述单⽚机应⽤系统的开发过程。
（1）根据应⽤系统的要求进⾏总体设计总体设计的⽬标是明确任务、需求分析和拟定设计⽅案，确定软硬件各⾃完成的任务等。
总体设计对应⽤系统是否能顺利完成起着重要的作⽤。
（2）硬件设计根据总体设计要求设计并制作硬件电路板（即⽬标系统），制作前可先⽤仿真软件（如Proteus软件）进⾏仿真，仿真通过后再⽤硬件实现并进⾏功能检测。
（3）软件设计软件编程并调试，⽬前⼀般⽤keil软件进⾏设计调试。
调试成功后将程序写⼊⽬标单⽚机芯⽚中。
（4）综合调试进⾏硬软件综合调试，检测应⽤系统是否达到设计的功能。
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。
单片机第8章 AT89S51单片机串行通信技术
单片机原理、应用与仿真
8.1.2电源控制寄存器PCON
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。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)。
sm0sm1工作方式功能简述工作方式0移位寄存器工作方式波特率为12工作方式18位数据异步收发波特率可变工作方式29位数据异步收发波特率为32或64工作方式39位数据异步收发波特率可变表81串行通信工作方式单片机原理应用与仿真811串行口控制寄存器sconsm2
第8章 AT89S51单片机串行通信接 口技术
（1）电气特性
RS-485的信号传输采用两线间的电压来表示逻辑1和逻 辑0，数据采用差分传输，抗干扰能力强，传输距离可达 到1200m，传输速率可达10Mb/s。
驱动器输出电平在-1.5V以下时为逻辑1，在+1.5V以上时 为逻辑0。接收器输入电平在-0.2V以下时为逻辑1，在 +0.2V以上为逻辑0。
FDH
--
14400
FCH
FEH
9600
FAH
FDH
4800
F4H
FAH
2400
单片机原理、应用与仿真
1200
E8H D0H
单片机第8章习题解答
第8章思考题及习题8参考答案一、填空1、AT89S52的串行异步通信口为（单工/半双工/全双工）。
答：全双工。
2. 串行通信波特率的单位是。
答：bit/s3. AT89S52的串行通信口若传送速率为每秒120帧，每帧10位，则波特率为答：12004．串行口的方式0的波特率为。
答：fosc/125．AT89S52单片机的通讯接口有和两种型式。
在串行通讯中，发送时要把数据转换成数据。
接收时又需把数据转换成数据。
答：并行，串行，并行，串行，串行，并行6．当用串行口进行串行通信时，为减小波特率误差，使用的时钟频率为 MHz。
答：11.05927．AT89S52单片机串行口的4种工作方式中，和的波特率是可调的，与定时器/计数器T1的溢出率有关，另外两种方式的波特率是固定的。
答：方式1，方式38．帧格式为1个起始位，8个数据位和1个停止位的异步串行通信方式是方式。
答：方式1。
9．在串行通信中，收发双方对波特率的设定应该是的。
答：相同的。
10．串行口工作方式1的波特率是。
答：方式1波特率=（2SMOD/32）×定时器T1的溢出率二、单选1．AT89S52的串行口扩展并行I/O口时，串行接口工作方式选择。
A. 方式0B.方式1C. 方式2D.方式3答：A2. 控制串行口工作方式的寄存器是。
A．TCON B.PCON C. TMOD D.SCON答：D三、判断对错1．串行口通信的第9数据位的功能可由用户定义。
对2．发送数据的第9数据位的内容是在SCON寄存器的TB8位中预先准备好的。
对3．串行通信方式2或方式3发送时，指令把TB8位的状态送入发送SBUF中。
错4．串行通信接收到的第9位数据送SCON寄存器的RB8中保存。
对5．串行口方式1的波特率是可变的，通过定时器/计数器T1的溢出率设定。
对6. 串行口工作方式1的波特率是固定的，为fosc/32。
错7. AT89S51单片机进行串行通信时，一定要占用一个定时器作为波特率发生器。
51单片机C语言应用开发实例精讲8结构实例6：单片机的串口通信
8. 结构实例6：单片机串口通信虽然那个流水灯游戏的可玩性和按键手感问题还值得再好好提升一下，但小月更希望调剂一下，转而开始了对手头烧写板上关于RS-232转换部分的学习。
小月的做法并不难以理解，毕竟与RS-232转换的相关电路在原理图中还是相当显眼的，甚至于他手头编程器的别名就是RS-232转换器。
图8.1 单片机中负责RS-232通讯的电路在烧写器一端与电脑连接的两个接头中，9针的RS-232接口就是串口通信线，而另一个USB口仅接通了+5V和GND，只有给烧写器供电的作用。
这样就可以知道，电脑可以通过RS-232对单片机的内部程序进行改写。
那么，这就意味着单片机与电脑间必然可以进行数据的交换，这种交换，就叫做通信。
所谓串口通信，就是指这种基于RS-232串口的通信方式。
RS-232（ANSI/EIA-232标准）是IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准。
最早是为使电脑通过电话线系统相互通信的调制解调器上而是设计的。
后来发展到连接鼠标或打印机上，目前已经被支持设备的即插即用和热插拔功能的USB所替代，但仍广泛的用于工业仪器仪表中，同时也是单片机最基础和最常见的通信方式。
不过要把“最基础和最常见”这两个最拆开来说，就要在后面加上“之一”了。
虽然目前的通信技术日新月异，但这种说法在今后很长一段时期内都是成立的，也正因为这样的特点，STC的51系列单片机都是默认通过RS-232方式进行烧写的。
作为两台设备之间进行的通信，必然需要共同遵守某种规定或规则，包括交流什么、怎样交流及何时交流。
这个规则就是通信协议。
RS-232通信中通信协议的原则就是串口按位（bit）发送和接收数据。
线路上，RS-232通信使用3根线完成，分别是地线、发送、接收。
端口能够在一根线上发送数据的同时在另一根线上接收数据，即全双工传输。
全双工传输是传输制式的一种分类方式中的一类，除此还有单工传输和半双工传输。
单工传输，是指消息只能单方向传输的工作方式。
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
《单片机微型计算机原理与接口技术》第八章 80C51单片微机的系统扩展原理与接口技术
②开始数据传送 在串行时钟线（SCL）保持高电平的情况下，串行数据线（SDA ）上发生一个由高电平到低电平的变化作为起始信号（START） ，启动I2C 总线。I2C总线所有命令必须在起始信号以后进行。 ③停止数据传送 在串行时钟线（SCL）保持高电平的情况下，串行数据线 （SDA）上发生一个由低电平到高电平的变化，称为停止信号（ STOP）。这时将停止I2C 总线上的数据传送。 ④数据有效性 在开始信号以后，串行时钟线（SCL）保持高电平的周期 期间，当串行数据线（SDA）稳定时．串行数据线的状态表示数 据线是有效的。需要一个时钟脉冲。 每次数据传送在起始信号（START）下启动，在停止信号 （STOP）下结束。 在I2C总线上数据传送方式有两种，主发送到从接收和从发 送到主接收。它们由起始信号（START）后的第一个字节的最低 位（即方向位R／W）决定。
①串行数据线（MISO、MOSI） 主机输入／从机输出数据线（MISO）和主机输出／ 从机输入数据线（MOSI），用于串行数据的发送和接收。 数据发送时．先传送MSB（高位），后传送LSB（低位）。 在SPI设置为主机方式时，MISO线是从机数据输入线 ，MOSI是主机数据输出线；在SPI设置为从机方式时， MISO线是从机数据输出线，MOSI是从机数据输入线。
8.1.1外部并行扩展原理
单片微机是通过芯片的引脚进行系统扩展的。 80C51系列带总线的单片微机芯片引脚可以构成图8－1所 示的三总线结构．即地址总线（AB）数据总线（DB）和控制总 线（CB）。具有总线的外部芯片都通过这三组总线进行扩展。 （1）地址总线（AB） 地址总线由单片微机P0口提供 低8位地址A0～A7，P2口提 供高8位地址A8～A15。P0口是地址总线低8位和8位数据总线复 用口，只能分时用作地址线。故P0口输出的低8位地址A0～A7必 须用锁存器锁存。 锁存器的锁存控制信号为单片微机ALE引脚输出的控制信 号。在ALE的下降沿将P0口输出的地址A0～A7锁存。P0、P2口 在系统扩展中用做地址线后便不能作为一般I/O口使用。 由于地址总线宽度为16位，故可寻址范围为64 KB。 （2）数据总线（DB） 数据总线由P0口提供，用D0～D7表示。P0口为三态双向
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二、串行通信的传送过程用下面简图说明 甲方（发送） 乙方（接收）
CPU
并 MOV SBUF , A 行 数 据 TI
接收缓冲器只能读出、不能写入。读SBUF，就是读接收寄存器。
串行控制寄存器SCON用以存放串行口的控制和状态信息。8XX51串行 口正是通过对上述专用寄存器的设置、检测与读取来管理串行通信的。 特殊功能寄存器PCON的最高位SMOD为串行口波特率的倍增控制位。 波特率发生器可以有两种选择： 1.定时器T1作波特率发生器，改变计数初值就可以改变串行通信的速率， 称为可变波特率。 2.以内部时钟的分频器作波特率发生器，因内部时钟频率一定，称为固 定波特率
2
通信的双方应该有一个约定，什么时候开始发送，什么时候发送完毕； 接收方收到的信息是否正确等，这就是通信协议。 串行通信的分类：同步串行通信和异步串行通信 一、异步通信： 异步串行通信一帧数据格式：一个起始位 “0”,表示字符的开始，然后 是5～8位数据即该字符的代码，规定低位在前，高位在后，接 下来是奇偶 校验位(可省略)，最后以停止位“1”表示字符的结束。 优点：硬件结构简单。 缺点：传输速度慢。
最大负载电容:
< 0.5A
2500p
12
当计算机采用RS232标准时必须转换电平，MAX232 是EIA和TTL电 平转换芯片。内部具有电压提升电路，并有两路收发器。 TTL电平可以由专用集成电路转换成RS232C标准; 如: MC1488 或 75188 TTL RS232C MC1489 或 75189 RS232C TTL 由于MC1488需要采用±12V电源，一般在单片机通信中大量使用的 是只需要+5V电源、具有发送和接收的一体化芯片，如：MAX232、 ICL232、ADM202等。 MAX232的引脚和电路如下：
PC机上的COM1-COM4口使用的是RS-232C串行通信标准接口，本章 仅介绍RS-232C接口，其它接口可参考有关资料。
以上标准都有专用芯片实现通信协议，这些接口芯片称为收发器。 串行扩展接口是设备内部器件之间的互连接口，常用的串行扩展接口规 范有SPI、I2C等。串行扩展接口的芯片很多，可以根据需要选择。
RS-232
4 13 R1IN MAX232 5 12 R1OUT 6 11 T1IN 10 T2IN 9 8
R2O UT
T2OUT 7 RS-232
MAX232 连线图 图8-5 MAX232 引脚和连线图
MAX232引脚图
13
MCS—51之间的双机通信
RXD
TXD GND RXD TXD GND
四、 串行通信接口
串行接口通常分为两种类型：串行通信接口 和 串行扩展接口。 串行通信接口（Serial Communication Interface, SCI）是指设备之间 的互连接口，它们连接的距离比较长。如当代PC机的COM接口（COM1COM4）和USB接口。USB ( Universal Serial Bus,通用串行总线）是近几 年开发的新规范，它使得设备间的连接简单快捷，并且支持热插拔，易于扩 展，被广泛应用于PC 机和嵌入式系统上。 近年来推出有RS-422/423、RS-485等串行通信标准，其采用平衡通信 接口，即在发送端将TTL电平信号转换成差分信号输出，接收端将差分信号 变成TTL电平信号输入，大大提高了抗干扰能力，使通信距离增加到几十米 至上千米，并且增加了多点和双向通信的能力。
2、RS-449 RS-449标准的电器特性有两个标准，即平衡式的RS-422标准和非平 衡式的RS-423标准。这些标准在保持与RS-232C兼容的前提下重新定义 了信号电平，并改进了电路方式，以达到较高的传输速率和较大的传输 距离。 RS-422电气标准是平衡方式标准，它的发送器、接收器分别采用 平衡发送器和差动接收器，由于采用完全独立的双线平衡传输，抗串 扰能力大大增强。信号电平定义为±6伏的负逻辑。 RS-423电气标准是非平衡标准，它采用单端发送器(即非平衡发送 器)和差动接收器。虽然发送器与RS-232C标准相同，但由于接收器采 用差动方式，所以传输距离和速度仍比RS-232C有较大的提高。
采用标准的通信接口，本身具有一定的抗干扰能力，但是工业现场的 情况往往很恶劣，因而要根据具体情况进行选择。
RS232C：一般场合
RS422： 抗共模干扰信号比较强
光纤： 抗电磁干扰较强
9
1、RS-232C
最早用的最广泛的串行接口，采用+15V -15V 电平，负逻辑。主要 解决仪器设备与PC机的通信，属于点对点的通信。
+5V 1 μF 1μF C1 + C1C2+ V + V1 μF +10V -10V 1μF
C1+ V+ C1C2+ C2VR2IN
1 2 3
16
Vcc
15 GND 14 T1OUT
1μF TTL/CM OS TTL/CMOS
C2- MAX232 T1OU T1IN T T2I T2OUT N R1OUT R1IN R2OUT R2IN
6
五、波特率（Baud rate）和比特率（bps）
在通信中，衡量通信速率的单位有两种：波特率和比特率。
比特率：每秒传送的二进制位数，单位：bit/s。 波特率：每秒传送的Ｎ进制位数，单位：baud/s。 两者的关系：比特率＝波特率×log2N N 是数的进制。 例：传16进制数时，比特率 = 4 ×波特率。 计算机内部均采用二进制，故比特率＝波特率
7
六. 串行通信总线标准及接口 （一）通信线的连接 通信速率和通信距离这两个方面是相互制约的，降低通信速率，可 以提高通信距离，不同的通信距离，串行通信电路有不同的连接方法：
微机或其他设备 电 平 转 换 RXD TXD RXD TXD 电 平 转 换 RXD TXD GND
微机 RXD RXD TXD GND RXD TXD GND
TXD
GND
GND
GND
近距离传送电路
较远距离传送电路（RS232)
8
（二）串行通信接口总线标准 1.1 测控系统中常用的总线标准 测控系统中，计算机通信主要采用异步串行通信方式，常用的异步总 线标准有三种： RS-232（RS-232A RS-232B RS-232C） RS-449 （RS422 RS423 RS485） 20mA电流环 这里重点介绍RS-232，速率：20Kbit/S，最大通信距离 ： 15m 1.2 抗干扰能力
8XX51
8XX51
+5V
MCS—51和PC机的Байду номын сангаас机通信
Vcc EA RST 89C51/ 89S51 30PF× 2 XTAL 1 XTAL 2 GND TXD RXD C1 T1IN R1OU R1IN T T1OU C1+ T C1C2 C2+ C2GND V+ Vcc C4 VC5 C3 +5V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6 7 8 9 1 2 3 4 5
第八章
单片机串行通信
8.1 概 述 单片机应用于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。
1
数据通信方式有两种：并行通信与串行通信。下面是两种通信方式的示意 图：
★并行通信： 所传送数据的各位同时发送或接收，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，打印机接口，8255 并口等。 ★串行通信：所传送数据的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（如双向通信发送和接收各需1根数据线）。 特点：成本低，硬件简单，适合远距离通信，传输速度低。
10
3、RS-485 由于RS-232-C接口标准出现较早，难免有不足之处，主要是：（1） 接口的信号电平值较高，与TTL 电平不兼容。（2） 传输速率较低，在 异步传输时，波特率为20Kbps。（3） 抗噪声干扰性弱。 （4） 传输距 离有限。 于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一，它具 有以下特点：（1）接口电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。 （2） RS-485的数据最高传输速率为10Mbps 。（3） RS-485接口是采用 平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰性好。（4）最大传输距 离可达 3000米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器， 即 单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具 有多站能力, 可以利用RS-485构建设备网络。
一、串行口的内部结构 发送SBUF (99H)
输出移位寄存器
TXD P3.1
内 部 总 线
定 时 器 T1
发送控制器
串行中断 ≥1 TI RI
SCON 98H
接收控制器 接收SBUF (99H)
输入移位寄存器
波特率发生器
串 行 控 （制 寄 器 ）
RXD P3.0
15
51单片机通过引脚RXD（P3.0）串行数据接收端和引脚TXD（P3.1） 串行数据发送端与外界进行通信。图中有两个物理上独立的接收、发送缓 冲器SBUF，它们占用同一地址99H，可同时发送、接收数据。 发送缓冲器只能写入，不能读出，CPU写SBUF，一是更新发送寄存 器，同时启动串行数据发送；
例如异步传送数据的速率每秒为120个字符，每个字符由1个起始位、8个
数据位和1个停止位组成，则字符传送速率为: 10×120=1200波特/秒 传送一个波特所需的时间为: T1=1/1200=0.833ms
在上面传送中，只有8个数据位才是有用的信息，起始位和停止位用于传
送信息的辅助，所以信息的速率为：8×120=960比特/秒。 传送一个比特需要的时间为：T2=1/960=1.04ms