单片机第七章

把接收到的数据移入接收寄存器SBUF，当满足以下两个条件：
（1）RI=0， （2）收到停止位＝1或SM2=0时， 置“1”RI，且停止位进入RB8。
（3）波特率（可变）
baud rate=
1)T1工作于方式0
2
SMOD
32
T1溢出率
机器周期T＝12/fosc，x——初值 T1溢出周期＝（213－x）×T＋执行T1中断服务程序机器周期数×T
一、发送步骤: 1、 选择串行口工作方式SCON，置TI=0， REN=0。 2、赋波特率PCON，T1定时器初值、工作方 式，开T1。 3、开串行口中断IE、IP（若有）。 4、发送数据第9位写入TB8（若有）。 5、发送数据写入SBUF，启动一次发送。 6、查询TI=1否？或等待中断处理。 7、清零TI，发送下一个数据。
2．串行口控制寄存器SCON（98H）
SM0
SM0 SM1 00 01 10 11
SM1 SM2 REN TB8
RB8 TI
RI
方式 功能 波特率 0 同步移位寄存器，用于扩展I/O口 fOSC/12 1 10位UART，不能用于多机通信 可变 2 11位UART，可用于多机通信 fOSC/64或 fOSC/32 3 11位UART，可用于多机通信 可变
二、接收步骤: 1、选择串行口工作方式SCON，置RI=0，REN=1， SM2设置。 2、赋波特率PCON，T1定时器初值、工作方式，开 T1。 3、开串行口中断IE、IP（若有）。 4、查询RI=1否？或等待中断处理。 5、将SBUF中数据读入A。 6、清零RI，等待接收下一个数据。
初始化根据需要设置以下寄存器： TMOD、TH1、TL1、TCON、SCON、 PCON、IE、IP 跟T1有关的寄存器按串行口工作方式确定是 否设置。 IE、IP根据选择的编程方法确定是否设置。
X=243=F3H
由此可见，定时器T1工作在方式0、1，都必须进行中断服务 来重装初值，影响了溢出率的精度，而T1工作在方式2时， 由于是自动重装初值，所以不需进行中断服务重装初值，因 此溢出率相当准确。 ——请大家都使用方式2产生波特率。
3．方式2
11位UART口，起始位（1）、数据位（8）、TB8/RB8 （1）、停止位（1）。其中第9位放在TB8或RB8中，发送 时第9位要预先放在TB8中。适用于多机通信。 固定波特率fOSC/64或 fOSC/32.
同步 同步 数据 数据 字符1 字符2 字符1 字符2 数据 CRC CRCL 空闲 字符n H 同步 字符1
同步通信信息帧格式
优点：高速传送数据。 缺点：发送时钟和接收时钟保持严格同步，发送时 钟传送到接收端。
波特率（baud rate） 每秒钟传送二进制数码的位数（bit），单位bps （bit persecond），bit/s。
0
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1
在方式1下，SM2应设为0。
（1）数据发送
只需向发送缓冲器SBUF写入数据即可，如：mov sbuf,＃40h。
起始位、停止位由硬件自动加入。数据在移位脉冲的作用下， 一位一位地由TXD串行输出，当发送完，即SBUF为空时， 置“1”TI，通知CPU可以发送下一个数据。
1.使方式1、2、3的波特率加倍。
7.3 MCS-51串行口的工作方式 1．方式0（SM0=0,SM1=0）
串行口的SBUF是作为同步移位寄存器，主要用途是和外 部同步移位寄存器连接，扩展1个并行口的目的。可用于键 盘、显示器接口。 TXD引脚：作为输出移位脉冲线（时钟），固定频率=
fosc/12。
例：已知异步通信接口的帧格式由一个起始位7个数据位， 一个奇偶校验位和一个停止位组成。当该接口每分钟传送 3600个字符时，计算其传送波特率。
3．串行通信的制式

单工方式（Simplex）：只允许数据向一个 方向传送（A→B）。

半双工方式（Half Duplex）：允许数据向 两个方向中的一个方向传送，但每次只能一 个站发送。
SMOD
32
1 2 SMOD T1溢出率= 256 X T 32
例 已知pbs=2400bit/s，fOSC=6MHz，SMOD=1，定时器T1
为方式2，求T1初值X=？，TH1=？TL1=？ 解：
f OSC 2 SMOD =2400 32 12 256 X
∴TH1=TL1=F3H
RXD引脚：作为串行输入/输出数据线（发送/接收引脚）。 发送/接收数据格式：无起始位和停止位，所以不同于异步 通信，数据位为8位，低位在前，高位在后。
（1）输出（发送）
设置：SM0=0，SM1=0，SM2=0，REN＝0。 时序：
RXD TXD D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
串口方式0发送数据时序
注：当发送多个数据时，一定要等前个数据发送 完，即SBUF为空时，才能再向SBUF装入下个 数据，即发送下个数据。 如：发送两个字符40H和50H。 mov sbuf，＃40h jnb ti，$ ；发送完否，否，等待 clr ti ；是，发送下个数据 mov sbuf，＃50h
（2）数据接收
接收时，必须将REN设置为“1”。串口采样RXD端，当采样 到由“1”变为“0”时，串行口再采样3次，如果有两次以上为 “0”，CPU就认为接收到起始位，随后在移位脉冲的控制下，




7.1 串行通信基础知识
1．通信方式 并行通信：是指数据的各位同时进行传送的通信方式。 优点：传输速度快。 缺点：占用I/O线多，传输距离短（＜30m）。 串行通信：是指数据一位一位顺序传送的通信方式。 优点：占用I/O线少（一对），传输距离远。 缺点：传输速度低。
2．串行通信的分类 异步通信（Asynchronous Communication）
单片机原理与应用
厦门理工学院电子与电气工程系 陈志英
第七章 MCS-51的串行口

当设备需要与外界其它设备进行信息交换时，需要 通信接口。通信接口的性质主要应考虑以下3点： 电平性质（TTL电平，CMOS电平或其他） 数据格式（数据格式的不同，接口也就不同） 速率（波特率） 目前在工业领域，最常用的通信接口之一就是串行 口。
（2）输入（接收） 设置：SM0=0，SM1=0，SM2=0，REN=1。 时序：
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
RXD TXD
串口方式0接收数据时序
接收完8位数据，即SBUF为满，硬件自动置“1”中断标志位 RI，CPU响应中断后必须软件清“0”RI。
应用：“并入串出”。
8051 RXD TXD P1.0
SM2：多机通信位，主要用于方式2、3。 0—单机对单机； 1—多机通信。
当SM2=1时，只有当接收到第9位数据（RB8）为1时，才将 接收到的前8位数据送入SBUF，并置位RI；否则，将接收到 都将8位数据装入SBUF中，并置位RI。 REN：允许/禁止接收控制位 0—禁止接收； 1—允许接收。 TB8：发送数据第9位。 RB8：接收数据第9位。
的8位数据丢弃。当SM2=0时，则不论第9位数据为0还是为1，
TI： 发送中断标志
RI： 接收中断标志。
3．串行口电源控制寄存器PCON（87H）
SMOD GF1 GF0 PD IDL
PCON主要是为CHMOS型单片机（如80C51）的电源控制而
设置的专用寄存器。 PCON在HMOS型单片机（如8051）中，只有设置了SMOD 位。 SMOD：波特率系数选择位
2）T1工作在方式1 溢出周期＝T×（216-x+执行T1中断服务程序机器周期数） 3）T1工作在方式2 溢出周期＝T×（28－x＋执行T1中断服务程序机器周期数） 由于方式2的初值可自动装入，所以可以不产生中断，这时：
溢出周期＝T×（28－x）
溢出率＝1/溢出周期＝1/T×（28－x）
波特率=
2
T1溢出周期＝T×（213－x＋执行T1中断服务程序机器周期数）
T1溢出率＝1/T1溢出周期
例：fosc＝6MHz MAIN: SETB PT1 ;置T1中断为高优先级 SETB EA SETB ET1 ;允许T1中断 ANL TMOD,#0FH ;置T1为定时器，方式0 MOV TL1,#XH MOV TH1,#YH SETB TR1 ;开始计数 …… T1INT: CLR TR1 MOV TL1,#XH MOV TH1,#YH SETB TR1 RETI 溢出周期＝T×（213－x＋3＋1＋2＋2＋1＋1）
4．方式3
11位UART口，起始位（1）、数据位（8）、TB8/RB8
（1）、停止位（1）。其中第9位放在TB8或RB8中，发送时
第9位要预先放在TB8中。适用于多机通信。
可变波特率=
f OSC 2 SMOD 2 SMOD T1溢出率= 12 256 X 32 32
7.4 串行口的应用编程
三、 C语言编程方法说明
#include <stdio.h> getchar(void) putchar(char) scanf(const char *, ...) printf(const char *, ...) ——对于51单片机来说，基本输入输出只有串 行口，因此这几个函数都是访问串行口的。 但是，不建议大家使用这些函数操作串行口， 因为编译的效率太低，即编译的汇编源程序 太复杂，不够优化简练。
波特率＝移位脉冲频率＝fosc/12，也就是一个机器周期移一
位。
若 fosc＝6MHz，则波特率＝500kbps，即2us移位一次； fosc＝12MHz，则波特率＝1Mbps，即1us移位一次。
2．方式1（SM0=0,SM1=1. 适用于点对点通信） TXD：发送引脚；
RXD：接收引脚；
10位UART口：起始位（1）、数据位（8）、停止位（1）。
发送完8位数据，即SBUF为空，硬件自动置“1”中断标志位
TI，CPU响应中断后必须软件清“0”TI。
应用：扩展一并行口，“串入并出”。
8051 RXD TXD P1.0
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 SA、SB CLK CLR 74LS164
/CLR＝0时，将74ls164输出端Q0~Q7清零； /CLR＝1时，允许74ls164输出端Q0～Q7输出数据。这时， 通过移位脉冲TXD的控制，数据D0～D7从RXD端逐位移入 74ls164内的移位寄存器，并从74ls164的Q0~Q7输出。
数据以字节为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端一 帧一帧地发送。两相邻字符帧之间可以无空闲位，也可以有 若干空闲位。这就是异步概念。发送端和接收端的时钟各自 独立。实现双方同步接收是靠字符帧的起始位和停止位。 字符帧格式：起始位（1位）、数据位（1～8位）、奇偶校 验位（1位）和停止位（1～2位）。
空 闲 位 起 始 位 0 异步通信字符帧frame格式 数 据 位 奇偶 停 空 校验 止 闲 位 位 位 1
优点：不需要传送同步时钟。 缺点：字符帧中包含有起始位和停止位从而降低了有效数据 的传输速率，适用低速通信。
同步通信（Synchronous Communication）
是一种连续串行传送数据的通信方式。1个信息帧中包含 有若干数据字符。发送端和接收端的时钟必须同步。实现双方 同步接收是靠信息帧中同步字符。数据字符之间无间隔。 信息帧格式：同步字符n、数据字符n、CRCH、CRCL
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 QH CLK S/L 74LS165
S/L＝0时，Q0～Q7输入；
S/L＝1时，允许QH端移出数据。
S/L＝1时，74ls165若接收到TXD端的移位脉冲，那Leabharlann Baidu数据就 在TXD的控制下，一位一位移出到RXD，8051就由RXD接收
到数据。
（3）波特率
全双工方式（Full Duplex）：允许数据同时 双向传送。

7.2 MCS-51串行口的结构
内部含有1个可编程全双工串行通信接口，4种工作方式。
1．串行口数据缓冲器SBUF
8位发送/接收缓冲器SBUF，在物理上是独立的两个，包 括发送缓冲器SBUF和接收缓冲器SBUF，只是共用地址 99H，这样可以同时进行发送、接收。 发送缓冲器SBUF只能写入不能读出，接收缓冲器SBUF只 能读出不能写入。 发送指令：MOV SBUF，A ；写到发送缓冲器SBUF 接收指令：MOV A，SBUF ；读出接收缓冲器SBUF 硬件管脚：发送端TXD（P3.1）；接收端RXD（P3.0）