第6章串行通信

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1、第第6章章 串行通信串行通信6.1串行通信基础知识串行通信基础知识6.2MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口6.351单片机串行口应用单片机串行口应用 串行通信基本概念串行通信基本概念 计算机与外界的信息交换称为通信。通信的基本计算机与外界的信息交换称为通信。通信的基本方式有并行通信和串行通信两种。方式有并行通信和串行通信两种。并行通信并行通信是将构成一组数据的各位是将构成一组数据的各位同时同时进行进行传送传送，并排传，并排传输，如输，如8位数据或位数据或16位数据并行传送。其特点是传送速度快，位数据并行传送。其特点是传送速度快，但当距离较远、位数较多时，会导致通信线路复杂且成

2、本高。但当距离较远、位数较多时，会导致通信线路复杂且成本高。串行通信串行通信是是按位按位进行进行顺序传送顺序传送，其特点是通信线路简单，其特点是通信线路简单，只需一对传输线就可以实现通信，从而降低成本，特别适合于只需一对传输线就可以实现通信，从而降低成本，特别适合于远距离通信。缺点是传送速度慢。远距离通信。缺点是传送速度慢。6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识 两种基本通信方式两种基本通信方式 6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识 串行数据传输方式串行数据传输方式 按照信号传输的方向和同时性，一般把传送方式分为按照信号传输的方向和同时性，一般把传送方式分为单工单工方式方式、半双工方式半

3、双工方式和和全双工全双工方式方式3种种。如下图所示：。如下图所示：其中：其中：A端为发送站，端为发送站，B端为接收站。端为接收站。6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识 串行数据传输方式串行数据传输方式（1）单工方式：通信双方一方固定为发送方，另一方固定）单工方式：通信双方一方固定为发送方，另一方固定为接收方，数据只能是单向传输；为接收方，数据只能是单向传输；（2）半双工方式：通信双方只使用一根数据线，每一方都）半双工方式：通信双方只使用一根数据线，每一方都有发送器和接收器，可以在两个方向上传送，但通信双方不能有发送器和接收器，可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时接收或发送数据，只能交替

4、进行；同时接收或发送数据，只能交替进行；（3）全全双双工工方方式式：通通信信双双方方使使用用两两根根数数据据线线，分分别别用用于于不不同方向的数据传输，通信双方能够同时收发数据。同方向的数据传输，通信双方能够同时收发数据。6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识 串行异步传送方式串行异步传送方式异步传送的特点是数据在线路上的传送不连续。传送时数异步传送的特点是数据在线路上的传送不连续。传送时数据以一个据以一个字符字符为单位进行传送。它用一个起始位表示字符的开为单位进行传送。它用一个起始位表示字符的开始，用停止位表示字符的结束。始，用停止位表示字符的结束。一个字符又称为一一个字符又称为一帧帧信息

5、，每帧数据由信息，每帧数据由起始位起始位、数据位数据位、奇偶校验位奇偶校验位和和停止位停止位4部分组成。起始位为部分组成。起始位为0，占，占1位；数据位位；数据位可以是可以是5位、位、6位、位、7位或位或8位，位，传送时低位在先传送时低位在先、高位在后高位在后；奇；奇偶校验位占偶校验位占1位（也可不要）；最后是停止位，用信号位（也可不要）；最后是停止位，用信号1来表来表示一帧的结束，可以是示一帧的结束，可以是1位、位、1位半或位半或2位。位。字符间用字符间用空闲位空闲位填充填充(高电平高电平)，用于等待传送。，用于等待传送。6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识 串行异步传送的字符格式串行异

6、步传送的字符格式6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识 串行异步传送方式串行异步传送方式串行异步传送的通信双方必须事先进行约定：串行异步传送的通信双方必须事先进行约定：字符格式。双方要事先约定字符的编码形式、奇偶校验字符格式。双方要事先约定字符的编码形式、奇偶校验形式及起始位和停止位的规定。形式及起始位和停止位的规定。波特率（波特率（Baudrate）。是指数据的传送速率，即每秒钟）。是指数据的传送速率，即每秒钟传送的二进制位数，单位为传送的二进制位数，单位为b/s。它与字符的传送速率（字符。它与字符的传送速率（字符/秒）之间有以下关系：秒）之间有以下关系：波特率单个字符的二进制编码位数波特

7、率单个字符的二进制编码位数字符字符/秒秒要求通信双方（接收与发送方）的波特率必须一致。要求通信双方（接收与发送方）的波特率必须一致。通常通常51单片机串行异步通信传送速率为单片机串行异步通信传送速率为509600波特。波特。6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识 串行异步传送方式串行异步传送方式波特率的另一种定义：数据信号对载波的调制速率称为波特率的另一种定义：数据信号对载波的调制速率称为波特率，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示，单波特率，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示，单位为波特（位为波特（Bd）。）。如：数据传送速率为如：数据传送速率为120字符字符/秒，而每一个字

8、符为秒，而每一个字符为10个数个数据位，则传输速率为：据位，则传输速率为：12010=1200bit/s，即波特率为，即波特率为1200，每一位数据的传送时间为波特率的倒数：每一位数据的传送时间为波特率的倒数：T1波特率波特率=11200=0.833ms常用的波特率取值有：常用的波特率取值有：600、1200、1800、2400、4800、7200、9600、19200等。等。6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识 串行同步传送方式串行同步传送方式同步传送是以同步传送是以数据块数据块为单位的传输方式，每一个数据块开为单位的传输方式，每一个数据块开头处要用头处要用同步字符同步字符SYN加以指示

9、，使发送方和接收方取得同加以指示，使发送方和接收方取得同步。数据块的各字符之间取消了起始位和停止位（没有间隙），步。数据块的各字符之间取消了起始位和停止位（没有间隙），从而使通信速度得以提高，如下图所示。从而使通信速度得以提高，如下图所示。如果发送的数据块之间有间隔时间，则发送同步字符填充。如果发送的数据块之间有间隔时间，则发送同步字符填充。6.1 串行通信基础知识串行通信基础知识 51单片机的串行口单片机的串行口 功能与结构功能与结构51单片机内部有一个功能很强的单片机内部有一个功能很强的全双工串行口全双工串行口，可同时接，可同时接收和发送数据。接收、发送数据均可工作于查询方式和中断方收和发

10、送数据。接收、发送数据均可工作于查询方式和中断方式，使用十分灵活，能方便地与其他计算机或串行传送信息的式，使用十分灵活，能方便地与其他计算机或串行传送信息的外部设备实现双机、多机通信。外部设备实现双机、多机通信。51单片机串行口有四种工作方式。方式单片机串行口有四种工作方式。方式0不用于串行通信，不用于串行通信，用于串行口扩展并行接口；方式用于串行口扩展并行接口；方式1、方式、方式2、方式、方式3为串行异步为串行异步通信方式。通信方式。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 51单片机的串行口单片机的串行口 串行口工作方式串行口工作方式方式方式1是是8位异步通信接口，用于

11、双机通信；方式位异步通信接口，用于双机通信；方式2和方和方式式3是是9位异步通信接口，主要用于位异步通信接口，主要用于多机通信多机通信。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口SM0SM1工作工作方式方式功能功能波特率波特率000移位寄存器方式，用于并行移位寄存器方式，用于并行I/O扩扩展（使用串口扩展并行口）展（使用串口扩展并行口）fosc/120118位通用异步接收器位通用异步接收器/发送器发送器可变可变1029位通用异步接收器位通用异步接收器/发送器发送器fosc/32或或fosc/641139位通用异步接收器位通用异步接收器/发送器发送器可变可变 51单片机的串行口

12、单片机的串行口 功能与结构功能与结构串行口主要由串行口主要由接收接收、发送数据缓冲器（发送数据缓冲器（SBUF）、发送控、发送控制器、输出控制门、接收控制器、输入移位控制器等组成。制器、输出控制门、接收控制器、输入移位控制器等组成。发送数据缓冲器发送数据缓冲器只能写入，不能读出；只能写入，不能读出；接收数据缓冲器接收数据缓冲器只只能读出，不能写入，故两个寄存器可共用一个地址符号能读出，不能写入，故两个寄存器可共用一个地址符号SBUF，共用一个地址，共用一个地址99H。串行口还有两个特殊功能寄存器串行口还有两个特殊功能寄存器SCON和和PCON，分别，分别用来控制串行口的工作方式和波特率。用来控

13、制串行口的工作方式和波特率。波特率发生器可使用波特率发生器可使用T1（或（或T2）来构成。）来构成。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 51单片机的串行口单片机的串行口 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCONSM0、SM1：由软件置位或清零，用于选择串行口的四种：由软件置位或清零，用于选择串行口的四种工作方式；工作方式；SM2：多机通信控制位；：多机通信控制位；REN：允许串行接收控制位；：允许串行接收控制位；TB8、RB8：发送或接收数据中的：发送或接收数据中的第第9位位；TI、RI：发送中断标志位和接收中断标志位。：发送中断标志位和接收中断标志位。6.2 MCS

14、-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 51单片机的串行口单片机的串行口 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCONSM2为多机通信控制位。在方式为多机通信控制位。在方式2和方式和方式3中，如果中，如果SM2=1，则接收到的第，则接收到的第9位数据（位数据（RB8）为）为0时不启动接收中断标时不启动接收中断标志志RI（即（即RI=0），并且将接收到的前），并且将接收到的前8位数据丢弃；位数据丢弃；RB8为为1时，才将接收到的前时，才将接收到的前8位数据送入位数据送入SBUF，并置位，并置位RI，产生，产生中断请求。当中断请求。当SM2=0时，则不论第时，则不论第9位数据为位数据为0或或1

15、，都将前，都将前8位数据装入位数据装入SBUF中，并产生中断请求。在方式中，并产生中断请求。在方式0时，时，SM2必须为必须为0。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 51单片机的串行口单片机的串行口 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCONREN为允许串行接收控制位。若为允许串行接收控制位。若REN=0，则禁止接收；，则禁止接收；REN=1，则允许接收，该位由软件置位或复位。，则允许接收，该位由软件置位或复位。TB8为发送数据的为发送数据的D8位。在方式位。在方式2和方式和方式3时，时，TB8就就是所要发送数据的第是所要发送数据的第9位。在多机通信中，以位。在多机通信

16、中，以TB8位的状态表位的状态表示主机发送的是地址还是数据：示主机发送的是地址还是数据：TB8=0为数据、为数据、TB8=1为地址为地址TB8位也可用作数据的奇偶校验位，该位由软件置位或者位也可用作数据的奇偶校验位，该位由软件置位或者复位。复位。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 51单片机的串行口单片机的串行口 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCONRB8为接收数据的为接收数据的D8位。在方式位。在方式2和方式和方式3时，接收到时，接收到的第的第9位数据可作为奇偶校验位或地址帧或数据帧的标志。方位数据可作为奇偶校验位或地址帧或数据帧的标志。方式式1时，若时，若SM

17、2=0，则，则RB8是接收到的停止位。在方式是接收到的停止位。在方式0时，时，不使用不使用RB8位。位。TI为发送中断标志位。在方式为发送中断标志位。在方式0时，当发送数据第时，当发送数据第8位结位结束后，或在其它方式发送停止位后，由束后，或在其它方式发送停止位后，由内部硬件内部硬件使使TI置位置位，向向CPU请求中断。请求中断。CPU在响应中断后，必须用在响应中断后，必须用软件清零软件清零。此外，此外，TI也可供查询使用。也可供查询使用。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 51单片机的串行口单片机的串行口 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCONRI为接收中断标志位

18、。在方式为接收中断标志位。在方式0时，当接收数据的第时，当接收数据的第8位位结束后，或在其它方式下接收到结束后，或在其它方式下接收到停止位的中间停止位的中间位置时由内部位置时由内部硬硬件件使使RI置位置位，向，向CPU请求中断。同样，在请求中断。同样，在CPU响应中断后，响应中断后，也必须用也必须用软件清零软件清零。RI也可供查询方式使用。也可供查询方式使用。SCON的所有位都可以按的所有位都可以按位操作位操作“清零清零”或或“置置1”。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 51单片机的串行口单片机的串行口 电源控制寄存器电源控制寄存器PCON PCON的最高位的最高位

19、SMOD是串行口波特率系数控制位。当是串行口波特率系数控制位。当SMOD=1时，波特率增大一倍。时，波特率增大一倍。其余各位与串行口工作无关。其余各位与串行口工作无关。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式0同步移位寄存器方式同步移位寄存器方式串行口工作方式串行口工作方式0是移位寄存器方式，下页是其结构示意是移位寄存器方式，下页是其结构示意图。数据从图。数据从RxD引脚上接收或发送；一帧信息由引脚上接收或发送；一帧信息由8位数据组位数据组成，低位在前，高位在后（如下图）；波特率固定，为成，低位在前，高位在后（如下图）；波特率固定

20、，为fosc/12；同步脉冲从；同步脉冲从TxD引脚输出。引脚输出。移位寄存器方式用于移位寄存器方式用于51单片机通过串行口扩展并行单片机通过串行口扩展并行I/O口。口。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式0发送过程发送过程CPU执行一条执行一条写写SBUF的指令，如的指令，如“MOVSBUF，A”，就启动了发送过程。指令执行期间送来的写信号打开三态门就启动了发送过程。指令执行期间送来的写信号打开三态门1，将经内部总线送来的，将经内部总线送来的8位并行数据写入发送数据

21、缓冲器位并行数据写入发送数据缓冲器SBUF。写信号的同时启动发送控制器。此后，。写信号的同时启动发送控制器。此后，CPU与串行口与串行口并行工作。并行工作。经过一个机器周期后经过一个机器周期后，发送控制端，发送控制端SEND有效（高有效（高电平），打开门电平），打开门5和门和门6，允许，允许RXD引脚发送数据，引脚发送数据，TXD引引脚输出同步移位脉冲。脚输出同步移位脉冲。在时钟信号在时钟信号S6触发产生的内部移位脉冲作用下，发送数触发产生的内部移位脉冲作用下，发送数据缓冲器中的数据逐位串行输出。据缓冲器中的数据逐位串行输出。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口

22、的工作方式串行口的工作方式 方式方式0发送过程发送过程因为是每一个机器周期从因为是每一个机器周期从RXD上发送一位数据，所以波上发送一位数据，所以波特率为特率为fosc/12。S6同时形成同步移位脉冲，一个机器周期从同时形成同步移位脉冲，一个机器周期从TXD上输出一个脉冲。上输出一个脉冲。8位数据（一帧）发送完毕后，位数据（一帧）发送完毕后，SEND恢复低电平状态，停止发送数据。且发送控制器恢复低电平状态，停止发送数据。且发送控制器硬件置位硬件置位发送发送中断标志中断标志TI=1，向，向CPU申请中断。如要再次发送数据，必须申请中断。如要再次发送数据，必须用用软件软件将将TI标志标志清零清零，

23、并再次执行写，并再次执行写SBUF指令。指令。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式0发送过程发送过程6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式0接收过程接收过程在在RI=0的条件下，将的条件下，将REN（SCON.4）置置1就启动一次就启动一次接收过程。此时接收过程。此时RXD为串行数据接收端，为串行数据接收端，TXD依然输出同步依然输出同步移位脉冲。移位脉冲。REN置置1启动了接收控制器。经过一个机器周期，接收控启动了接收控制器。经过一个机器周期，接收控制端制端R

24、ECV有效（高电平），打开门有效（高电平），打开门6，允许，允许TXD输出同步输出同步移位脉冲。该脉冲控制外接芯片逐位输入数据，波特率为移位脉冲。该脉冲控制外接芯片逐位输入数据，波特率为fosc/12。在内部移位脉冲作用下，。在内部移位脉冲作用下，RXD上的串行数据逐位移入上的串行数据逐位移入移位寄存器。移位寄存器。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式0接收过程接收过程当当8位数据（一帧）全部移入移位寄存器后，接收控制器位数据（一帧）全部移入移位寄存器后，接收控制器使使RECV失效，停止输出移位脉冲，并发出失效，停止输出移位脉

25、冲，并发出“装载装载SBUF”信号，信号，打开三态门打开三态门2，将，将8位数据并行送入接收数据缓冲器位数据并行送入接收数据缓冲器SBUF中保中保存。与此同时，接收控制器硬件置接收中断标志存。与此同时，接收控制器硬件置接收中断标志RI=1，向，向CPU申请中断。申请中断。CPU响应中断后，用软件使响应中断后，用软件使RI=0，使移位寄，使移位寄存器开始接收下一帧信息，然后通过读接收缓冲器的指令，例存器开始接收下一帧信息，然后通过读接收缓冲器的指令，例如如“MOVA，SBUF”，读取，读取SBUF中的数据。在执行这条指中的数据。在执行这条指令时，令时，CPU发出的发出的“读读SBUF”信号打开三

26、态门信号打开三态门3，数据经内，数据经内部总线进入部总线进入CPU。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式0接收过程接收过程6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式0发送示例发送示例 利用74LS164扩展并行输出口，并实现发光二极管循环控制功能。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式0发送示例发送示例 74LS164：扩展并行输出口，并实现发光二极管循环控制功能。（1）CLEAR 端若为低电平，输出

27、端QAQG都为0；（2）CLEAR 端若为高电平，且CLOCK端出现上升沿脉冲时，则输出端锁存输入端的电平。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口引脚引脚功能描述功能描述A、B串行数据串行数据输输入引脚入引脚QAQG并行数据并行数据输输出引脚出引脚CLOCK移位脉冲移位脉冲输输入端入端CLEAR移位寄存器清零端移位寄存器清零端 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式0发送示例（发送示例（C51编程）编程）#includesbitMR=P10;voiddelay()/延延时时子程序子程序unsignedinti;for(i=0;i20000;i+);voidmain()

28、/主程序主程序unsignedcharindex,LED;/定定义义LED指指针针和和显显示字模示字模SCON=0;/设设置串行模置串行模块块工作在方式工作在方式0MR=1;/CLEAR端端1，允，允许输许输入数据入数据6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式0发送示例（发送示例（C51编程）编程）while(1)LED=0 xfe;/（1:灭灭；0:亮）亮）for(index=0;index8;index+)SBUF=LED;/控制控制L0灯点亮灯点亮dowhile(!TI);/TI查询查询判判别别数据是否数据是否输输出出结结束

29、束LED=(LED1)|1);/左移左移1位，末位置位，末位置1（1:灭灭；0:亮）亮）if(LED=0 xff)LED=0 xfe;/若已循若已循环环一遍，准一遍，准备备重新开始重新开始delay();6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式18位位UART方式方式1为为8位异步通信接口位异步通信接口方式，其结构示意图如下页所方式，其结构示意图如下页所示。示。RxD为接收端，为接收端，TxD为发送端，一帧信息由为发送端，一帧信息由10位组成，位组成，起始位、数据位（起始位、数据位（8位）和停止位。位）和停止位。方式方式1的波特率

30、可变，由定时器的波特率可变，由定时器/计数器计数器T1的溢出率以及的溢出率以及SMOD位的状态决定，且发送波特率与接收波特率可以不同。位的状态决定，且发送波特率与接收波特率可以不同。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式1发送过程发送过程CPU执行一条执行一条“写写SBUF”的指令便启动了串行口发送过程，的指令便启动了串行口发送过程，数据从数据从TxD输出。在指令执行期间，输出。在指令执行期间，CPU送来送来“写写SBUF”信信号，将并行数据送入号，将并行数据送入SBU

31、F，并启动发送控制器。经一个机器，并启动发送控制器。经一个机器周期，发送控制端的周期，发送控制端的SEND、DATA相继有效，通过输出控制相继有效，通过输出控制门从门从TxD上逐位输出一帧信息。一帧信息发送完毕后，上逐位输出一帧信息。一帧信息发送完毕后，SEND、DATA端失效，发送控制器硬件置发送中断标志端失效，发送控制器硬件置发送中断标志TI=1，向，向CPU申请中断。申请中断。发送指令：发送指令：MOVSBUF，A6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式1发送过程发送过程6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串

32、行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式1接收过程接收过程当允许接收控制位当允许接收控制位REN被置被置1时，接收器开始工作，时，接收器开始工作，跳跳变检测器变检测器以所选波特率的以所选波特率的16倍倍速率速率采样采样RxD引脚。当采样到引脚。当采样到从从1到到0的负跳变时，启动接收控制器接收数据。由于发送、的负跳变时，启动接收控制器接收数据。由于发送、接收双方各自使用自己的时钟，两者的频率总有少许差异。为接收双方各自使用自己的时钟，两者的频率总有少许差异。为了避免这种影响，控制器将了避免这种影响，控制器将1位的传送时间分成位的传送时间分成16等份等份，位检，位检测器在测器在7、8、

33、9三个状态，也就是在信号中央采样三个状态，也就是在信号中央采样RxD三次。三次。而且，三次采样中至少两次相同的值被确认为数据，这是为了而且，三次采样中至少两次相同的值被确认为数据，这是为了减少干扰的影响。减少干扰的影响。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式1接收过程接收过程如果接收到的起始位的值不是如果接收到的起始位的值不是0，则起始位无效，复位接，则起始位无效，复位接收电路。如果起始位为收电路。如果起始位为0，则开始接收本帧其它各位数据。，则开始接收本帧其它各位数据。控制器发出内部移位脉冲，将控制器发出内部移位脉冲，将RxD

34、上的数据逐位移入移上的数据逐位移入移位寄存器，当位寄存器，当8位数据及停止位全部移入后，将根据以下状态，位数据及停止位全部移入后，将根据以下状态，进行响应操作。进行响应操作。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式1接收过程接收过程如果如果RI=0、SM2=0，则接收控制器发出，则接收控制器发出“装载装载SBUF”信号，将信号，将8位数据装入接收数据缓冲器位数据装入接收数据缓冲器SBUF，停止位装入，停止位装入RB8，并置，并置RI=1，向，向CPU申请中断。申请中断。如果如果RI=0、SM2=1，那么只有停止位为，那么只有停止位

35、为1才发生上述才发生上述操作。操作。RI=0、SM2=1且且停止位为停止位为0，所接收的数据不装入，所接收的数据不装入SBUF，数据将会丢失。，数据将会丢失。如果如果RI=1，则所接收的数据在任何情况下都不装入，则所接收的数据在任何情况下都不装入SBUF，即数据丢失。，即数据丢失。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式1接收过程接收过程无论出现哪一种情况，跳变检测器将继续采样无论出现哪一种情况，跳变检测器将继续采样RxD引脚引脚的负跳变，以便接收下一帧信息。的负跳变，以便接收下一帧信息。接收装置采用移位寄存器和接收装置采用移位寄

36、存器和SBUF双缓冲结构双缓冲结构，以避免在，以避免在接收后一帧数据之前，接收后一帧数据之前，CPU尚未及时响应中断而将前一帧数据尚未及时响应中断而将前一帧数据取走所造成的数据重叠问题。取走所造成的数据重叠问题。采用双缓冲器结构，可使前、后两帧数据进入采用双缓冲器结构，可使前、后两帧数据进入SBUF的时的时间间隔最少有间间隔最少有10个机器周期个机器周期。所以，在后一帧数据送入。所以，在后一帧数据送入SBUF之前，之前，CPU应该有足够的时间将前一帧数据取走。应该有足够的时间将前一帧数据取走。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方

37、式1接收过程接收过程 6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式2与方式与方式39位位UART方式方式2与方式与方式3都是都是9位异步通信位异步通信接口，其结构示意图与接口，其结构示意图与方式方式1相同。发送或接收的一帧信息由相同。发送或接收的一帧信息由11位组成，其中位组成，其中1位起位起始位、始位、9位数据位和位数据位和1位停止位。位停止位。方式方式2与方式与方式3仅波特率不同，方式仅波特率不同，方式2的波特率为的波特率为fosc/32，SMOD=1，或，或fosc/64，SMOD=0而方式而方式3的波特率由定时器的波特率由定时

38、器/计数器计数器T1及及SMOD决定。决定。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式2与方式与方式3在方式在方式2、方式、方式3时，发送、接收数据的过程与方式时，发送、接收数据的过程与方式1基本基本相同，所不同的仅在于对第相同，所不同的仅在于对第9位数据位数据TB8、RB8的处理上。发送的处理上。发送时，第时，第9位数据由位数据由SCON中的中的TB8位位提供；接收数据时，当提供；接收数据时，当9位数据全部移入移位寄存器之后，将前位数据全部移入移位寄存器之后，将前8位数据装入位数据装入SBUF，而将第而将第9位数据装入位数据装入S

39、CON中的中的RB8位位。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式2与方式与方式3发送过程发送过程6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串行口的工作方式串行口的工作方式 方式方式2与方式与方式3接收过程接收过程6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 多机通信多机通信在实际应用中，经常需要多个单片机之间协调工作，即多机在实际应用中，经常需要多个单片机之间协调工作，即多机通信。利用通信。利用51单片机串行口可实现多机通信，串行口用于多机单片机串行口可实现多机通信，串行口用于多机通信时必须使

40、用方式通信时必须使用方式2或方式或方式3。由。由51单片机构成的单片机构成的主从式多主从式多机通信机通信系统如下所示：系统如下所示：6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 多机通信多机通信在主从式多机通信系统中，在主从式多机通信系统中，只允许只允许有有一台主机一台主机，从机则可，从机则可以有多台。主机发出的信息只能传送到以有多台。主机发出的信息只能传送到所有从机所有从机或或指定的从机指定的从机；但从机发送的数据只能被主机接收，但从机发送的数据只能被主机接收，各从机各从机之间之间不不可以可以直接通直接通信信，各从机之间的通信必须通过主机进行。，各从机之间的通信必须通过主机进

41、行。在主从式多机系统中，主机发出的信息有两类：一类为在主从式多机系统中，主机发出的信息有两类：一类为地地址址，用来确定需要和主机通信的从机，特征是串行传送的第，用来确定需要和主机通信的从机，特征是串行传送的第9位数据（位数据（TB8）为）为1；另一类是；另一类是数据数据，特征是串行传送的第，特征是串行传送的第9位位数据为数据为0。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 多机通信多机通信对从机来说，要利用对从机来说，要利用SCON寄存器中的寄存器中的SM2位位的控制功的控制功能。能。在接收时，若在接收时，若RI=0，则只要，则只要SM2=0，接收总能实现；，接收总能实现；而

42、若而若SM2=1，则接收到的第，则接收到的第9位数据位数据RB8必须为必须为1接收才能接收才能进行。因此，对于从机来说，在接收地址时，应使进行。因此，对于从机来说，在接收地址时，应使SM2=1，以便接收到主机发来的地址，从而确定主机是否打算和自己通以便接收到主机发来的地址，从而确定主机是否打算和自己通信，一经确认后，从机应使其信，一经确认后，从机应使其SM2=0，以便接收，以便接收RB8为为0时时的数据。的数据。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 主从式多机通信过程主从式多机通信过程（1）所有从机初始化串口工作方式为方式）所有从机初始化串口工作方式为方式2或方式或方式

43、3下，下，并将所有的从机的并将所有的从机的SM2位和位和REN位位置置1，以便接收主机发来，以便接收主机发来的地址。的地址。（2）主机发出一帧地址信息，其中包括）主机发出一帧地址信息，其中包括8位需要与之通信位需要与之通信的从机地址，第的从机地址，第9位为位为1。（3）所有从机接收到地址帧后，各自将所接收到的）所有从机接收到地址帧后，各自将所接收到的地址地址与与本机地址相本机地址相比较比较，对于地址相同的从机，对于地址相同的从机，自行自行将将SM2位位清零清零以准备接收主机随后发来的所有数据信息；对于地址不符合的以准备接收主机随后发来的所有数据信息；对于地址不符合的从机，则仍保持从机，则仍保持

44、SM2=1的状态，这样对主机随后发来的数据的状态，这样对主机随后发来的数据信息（信息（TB8=0）不予理睬，直至发送新的地址帧。）不予理睬，直至发送新的地址帧。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 主从式多机通信过程主从式多机通信过程（4）主机给已被寻址的从机发送控制指令和数据（数据帧）主机给已被寻址的从机发送控制指令和数据（数据帧的第的第9位位TB8为为0）。）。（5）当从机）当从机SM2=0时，若接收到的第时，若接收到的第9位数据位数据RB8为为1（为地址信息），则应再次进行（为地址信息），则应再次进行地址比较地址比较。若地址不一致，。若地址不一致，应将应将SM2再

45、次再次置为置为1。6.2 MCS-51系列单片机的串行接口系列单片机的串行接口 串口波特率发生器的设置串口波特率发生器的设置串行口的串行口的4种工作方式对应着三种波特率。种工作方式对应着三种波特率。方式方式0：波特率固定为：波特率固定为fosc/12；方式方式2：波特率由振荡频率：波特率由振荡频率fosc和和SMOD（PCON.7）所）所决定。其对应公式为决定。其对应公式为波特率波特率=2SMODfosc/64当当SMOD=0时，波特率为时，波特率为fosc/64；当；当SMOD=1时，波时，波特率为特率为fosc/32。6.3 串行口应用串行口应用 串口波特率发生器的设置串口波特率发生器的设

46、置方式方式1和方式和方式3：波特率由定时器：波特率由定时器/计数器计数器T1的溢出率的溢出率和和SMOD决定，即：决定，即：波特率波特率=2SMODT1的溢出率的溢出率/32定时器定时器/计数器计数器T1的溢出率计算：的溢出率计算：溢出率溢出率=1/溢出时间溢出时间=1/(机器周期机器周期T1计数值计数值)=1/(12/foscT1计数值计数值)=(fosc/12)/T1计数值计数值6.3 串行口应用串行口应用 串口波特率发生器的设置串口波特率发生器的设置方式方式1和方式和方式3：溢出率溢出率=(fosc/12)/T1计数值计数值=(fosc/12)/(2n计数初值计数初值)（1）当）当T1工

47、作于方式工作于方式0：13位计数方式位计数方式溢出率溢出率=(fosc/12)/(213计数初值计数初值)（2）当）当T1工作于方式工作于方式1：16位计数方式位计数方式溢出率溢出率=(fosc/12)/(216计数初值计数初值)（3）当）当T1工作于方式工作于方式2：8位自动重装计数方式位自动重装计数方式溢出率溢出率=(fosc/12)/(28计数初值计数初值)6.3 串行口应用串行口应用 串口波特率发生器的设置串口波特率发生器的设置方式方式1和方式和方式3：波特率波特率=2SMOD(fosc/12)/(2n计数初值计数初值)/32实际应用中，通常是先确定波特率，然后求出实际应用中，通常是先

48、确定波特率，然后求出T1的计数的计数初值，即：初值，即：T1计数初值计数初值=2n2SMOD(fosc/12)/波特率波特率/32如：波特率如：波特率1200bps、T1工作于方式工作于方式2、SMOD位为位为0、晶振、晶振频率频率fosc=11.0592MHz，则，则T1计数初值为：计数初值为：T1计数初值计数初值=256(11.0592106/12)/1200/32=232=0E8H6.3 串行口应用串行口应用 串口波特率发生器的设置串口波特率发生器的设置方式方式1和方式和方式3：实际应用中，常用的波特率和实际应用中，常用的波特率和T1的计数初值关系如下：的计数初值关系如下：6.3 串行口

49、应用串行口应用波特率波特率foscSMOD位位工作方式工作方式T1计计数初数初值值62.5K12MHz12FFH19.2K11.0592MHz12FDH9.6K11.0592MHz02FDH4.8K11.0592MHz02FAH2.4K11.0592MHz02F4H1.2K11.0592MHz02E8H 串口串口/并口转换并口转换用串行口扩展并行输入口用串行口扩展并行输入口单片机串行口外接一个单片机串行口外接一个并入串出并入串出8位移位寄存器位移位寄存器74LS165，实现并口到串口的转换。，实现并口到串口的转换。外部外部8位并行数据通过移位寄存器位并行数据通过移位寄存器74LS165进入单片

50、机的进入单片机的串行口，然后再送往串行口，然后再送往P1口点亮口点亮LED灯。执行程序后，可以看灯。执行程序后，可以看到到LED灯将随拨码开关的状态而变化。灯将随拨码开关的状态而变化。串行口工作于方式串行口工作于方式0下，下，P3.0接至接至74LS165串行输出端串行输出端RO，P3.1接至接至74LS165移位脉冲输入端移位脉冲输入端CLK，P3.7接至接至74LS165的移位的移位/并行置入控制端并行置入控制端SH/LD。6.3 串行口应用串行口应用 串口串口/并口转换并口转换用串行口扩展并行输入口用串行口扩展并行输入口6.3 串行口应用串行口应用 串口串口/并口转换并口转换用串行口扩展

51、并行输入口用串行口扩展并行输入口程序示例程序示例1（中断方式）（中断方式）#includesbitP37=P37;intmain(void)EA=1;/开开总总中断中断ES=1;/开串行中断开串行中断SCON=0 x10;/设设置串口工作于方式置串口工作于方式0，允，允许许接收数据接收数据while(1)P37=0;/并行并行输输入数据置入入数据置入74LS165（锁锁存数据）存数据）P37=1;/允允许许串行串行传传入数据入数据REN=1;/允允许许接收接收while(REN);/等待等待传传送完成送完成6.3 串行口应用串行口应用 串口串口/并口转换并口转换用串行口扩展并行输入口用串行口扩

52、展并行输入口程序示例程序示例1（中断方式）（中断方式）voidRecive()interrupt4/串行中断程序串行中断程序RI=0;/允允许许再次中断再次中断REN=0;/禁止接收数据禁止接收数据P1=SBUF;/显显示数据示数据6.3 串行口应用串行口应用 串口串口/并口转换并口转换用串行口扩展并行输入口用串行口扩展并行输入口程序示例程序示例2（查询方式）（查询方式）#includesbitP37=P37;voiddelay()/延延时时子程序子程序unsignedinti;for(i=0;i30000;i+);6.3 串行口应用串行口应用 串口串口/并口转换并口转换用串行口扩展并行输入口

53、用串行口扩展并行输入口程序示例程序示例2（查询方式）（查询方式）voidmain()while(1)P37=0;/并行并行输输入数据置入入数据置入74LS165（锁锁存数据）存数据）P37=1;/允允许许串行串行传传入数据入数据SCON=0 x10;/设设置串口工作于方式置串口工作于方式0，允，允许许接收数据接收数据while(!RI);P1=SBUF;/显显示数据示数据RI=0;/清除接收中断清除接收中断标标志志delay();/延延时时6.3 串行口应用串行口应用 串口串口/并口转换并口转换用串行口扩展并行输出口用串行口扩展并行输出口单片机串行口外接一个单片机串行口外接一个串入并出串入并出

54、的移位寄存器的移位寄存器74LS164，实现串口到并口的转换。实现串口到并口的转换。使用串行口工作方式使用串行口工作方式0，编程实现单片机发送串行数据到，编程实现单片机发送串行数据到74LS165控制控制8个个LED进行流水灯显示。进行流水灯显示。P2.0接至接至74LS164复位控制端复位控制端MR，P3.0接至接至74LS164串串行输入端（行输入端（DSA、DSB），），P3.1接至接至74LS165移位脉冲输入端移位脉冲输入端CP。6.3 串行口应用串行口应用 串口串口/并口转换并口转换用串行口扩展并行输出口用串行口扩展并行输出口6.3 串行口应用串行口应用 串口串口/并口转换并口转换

55、用串行口扩展并行输出口用串行口扩展并行输出口程序示例程序示例#includeunsignedcharcodeTab=0 xFE,0 xFD,0 xFB,0 xF7,0 xEF,0 xDF,0 xBF,0 x7F;/流水灯流水灯码码sbitP20=P20;voiddelay(void)unsignedcharm,n;for(m=0;m200;m+)for(n=0;n200;n+);6.3 串行口应用串行口应用 串口串口/并口转换并口转换用串行口扩展并行输出口用串行口扩展并行输出口程序示例程序示例voidSendchar(unsignedchardat)/发发送字送字节节函数函数unsignedc

56、hari=10;P20=0;/对对74LS164清清0while(i-);/延延时时，保，保证证清清0完成完成P20=1;/结结束清束清0SBUF=dat;/将字将字节节写入写入发发送送缓缓冲器冲器发发送送while(!TI);/等待等待发发送完成送完成TI=0;/将将TI复位复位6.3 串行口应用串行口应用 串口串口/并口转换并口转换用串行口扩展并行输出口用串行口扩展并行输出口程序示例程序示例voidmain(void)unsignedchari;SCON=0 x00;/串行口工作于方式串行口工作于方式0while(1)for(i=0;i8;i+)Sendchar(Tabi);/发发送数据送

57、数据delay();/延延时时6.3 串行口应用串行口应用 单片机之间的通信单片机之间的通信例：两台例：两台8051单片机之间通过串口通信，晶振频率为单片机之间通过串口通信，晶振频率为11.0592MHz，通信波特率为，通信波特率为9600，发送端连续发送，发送端连续发送09的数码管段的数码管段选码值，接收端将串口接收过来的数据显示在数码管上。选码值，接收端将串口接收过来的数据显示在数码管上。两个单片机均工作于方式两个单片机均工作于方式1下，单片机下，单片机U1通过串行口通过串行口TXD端将数码管段选码发送至单片机端将数码管段选码发送至单片机U2的的RXD端，端，U2根据根据接收的段选码控制其

58、接收的段选码控制其P1口的数码管循环显示口的数码管循环显示09数字。数字。单片机晶振频率为单片机晶振频率为11.0952MHz，选用，选用T/C1作为波特率发作为波特率发生器，工作于方式生器，工作于方式2下，设下，设SMOD=0，波特率为，波特率为9600，则，则T1初值初值=256(11.0592106/12)/9600/32=253=0FDH6.3 串行口应用串行口应用 单片机之间的通信单片机之间的通信例：两台例：两台8051单片机之间通过串口通信。单片机之间通过串口通信。6.3 串行口应用串行口应用 单片机之间的通信单片机之间的通信例：两单片机之间通过串口通信例：两单片机之间通过串口通信

59、发送程序（查询方式）发送程序（查询方式）#include/包含包含单单片机寄存器的片机寄存器的头头文件文件unsignedcharled=0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90;/共阳极段共阳极段选码选码voidSendchar(unsignedchardat)/发发送数据函数送数据函数SBUF=dat;while(!TI);TI=0;intmain(void)/发发送方主程序送方主程序unsignedchari;intn=10000;TMOD=0 x20;/TMOD=00100000B，定，定时时器器T1工作于方

60、式工作于方式26.3 串行口应用串行口应用 单片机之间的通信单片机之间的通信例：两单片机之间通过串口通信例：两单片机之间通过串口通信发送程序（查询方式）发送程序（查询方式）SCON=0 x40;/SCON=01000000B，串口工作方式，串口工作方式1PCON=0 x00;/TMOD=0TH1=0 xfd;/T1赋赋初初值值，波特率，波特率9600TL1=0 xfd;TR1=1;/启启动动定定时时器器T1while(1)for(i=0;i10;i+)Sendchar(ledi);/发发送数据送数据for(n=0;n30000;n+);/延延时时一段一段时间时间再再发发送送6.3 串行口应用串

61、行口应用 单片机之间的通信单片机之间的通信例：两单片机之间通过串口通信例：两单片机之间通过串口通信接收程序（查询方式）接收程序（查询方式）#include/包含包含单单片机寄存器的片机寄存器的头头文件文件unsignedcharReceivechar(void)unsignedchardat;while(!RI);/等待接收完等待接收完毕毕RI=0;/将将RI复位复位dat=SBUF;/保存数据保存数据returndat;6.3 串行口应用串行口应用 单片机之间的通信单片机之间的通信例：两单片机之间通过串口通信例：两单片机之间通过串口通信接收程序（查询方式）接收程序（查询方式）voidmain

62、(void)/接收主程序接收主程序TMOD=0 x20;/定定时时器器T1工作于方式工作于方式2SCON=0 x50;/串口工作方式串口工作方式1，允，允许许接收（接收（REN=1）PCON=0 x00;/SMOD=0，波特率不加倍，波特率不加倍TH1=0 xfd;/T1赋赋初初值值，波特率，波特率9600TL1=0 xfd;TR1=1;/启启动动定定时时器器T1while(1)P1=Receivechar();/数据数据显显示示6.3 串行口应用串行口应用 单片机之间的通信单片机之间的通信例：两单片机之间通过串口通信例：两单片机之间通过串口通信发送程序（中断方式）发送程序（中断方式）#inc

63、lude/包含包含单单片机寄存器的片机寄存器的头头文件文件unsignedcharled=0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90;/共阳极段共阳极段选码选码unsignedchari=0;voidmain()/发发送方主程序送方主程序TMOD=0 x20;/定定时时器器T1工作于方式工作于方式2SCON=0 x50;/串口工作方式串口工作方式1，允，允许许接收（接收（REN=1）PCON=0 x00;/SMOD=0，波特率不加倍，波特率不加倍TH1=0 xfd;/T1赋赋初初值值，波特率，波特率9600TL1=0

64、xfd;TR1=1;/启启动动定定时时器器T1EA=1;/开中断开中断ES=1;/允允许许串行口中断串行口中断6.3 串行口应用串行口应用 单片机之间的通信单片机之间的通信例：两单片机之间通过串口通信例：两单片机之间通过串口通信发送程序（中断方式）发送程序（中断方式）SBUF=ledi;/启启动发动发送送过过程程delay();while(1);voidint_Tras(void)interrupt4using1/串行口中断串行口中断if(TI)/处处理理发发送中断送中断TI=0;i+;if(i9)i=0;SBUF=ledi;delay();6.3 串行口应用串行口应用 单片机之间的通信单片机

65、之间的通信例：两单片机之间通过串口通信例：两单片机之间通过串口通信接收程序（中断方式）接收程序（中断方式）#include/包含包含单单片机寄存器的片机寄存器的头头文件文件voidmain()/接收方主程序接收方主程序TMOD=0 x20;/定定时时器器T1工作于方式工作于方式2PCON=0 x00;/SMOD=0，波特率不加倍，波特率不加倍TH1=0 xfd;/T1赋赋初初值值，波特率，波特率9600TL1=0 xfd;SCON=0 x50;/串口工作方式串口工作方式1，允，允许许接收（接收（REN=1）TR1=1;/启启动动定定时时器器T1EA=1;/开中断开中断ES=1;/允允许许串行口

66、中断串行口中断while(1);6.3 串行口应用串行口应用 单片机之间的通信单片机之间的通信例：两单片机之间通过串口通信例：两单片机之间通过串口通信接收程序（中断方式）接收程序（中断方式）voidint_Res(void)interrupt4using1/串行口中断串行口中断if(RI=0)/处处理接收中断理接收中断RI=0;P1=SBUF;elseTI=0;/处处理理发发送中断送中断6.3 串行口应用串行口应用 单片机之间的通信单片机之间的通信为保证通信数据的正确性，一般需要加上校验位。下面例为保证通信数据的正确性，一般需要加上校验位。下面例子中将举一个带校验码的串行通信示例。子中将举一个带校验码的串行通信示例。例：两台例：两台8051单片机之间通过串口通信，晶振频率为单片机之间通过串口通信，晶振频率为11.0592MHz，通信波特率为，通信波特率为9600，发送端连续发送，发送端连续发送09的数码管段的数码管段选码值（选码值（共阴极共阴极），接收端将串口接收过来的数据显示在数码），接收端将串口接收过来的数据显示在数码管上。要求发送时带上管上。要求发送时带上奇校验奇校验位，接收时校