单片机第七章研讨.ppt

【任务导入】 远程液位监控系统的实现：用串行通信方式实现对简单液位指示系统的远程监控。主要功能为：下位机(单片机)每隔1s向上位机(PC机)发送实时测量的液位数据。 【任务分析】 根据设计要求，单片机在正常情况下每隔1s应采集一次液位信息，并通过自带的LED指示器进行显示，但远处监管人员不能实时获取液位信息。若把LED指示器安放在远处监管人员处，则需要用9根长线来实现。若监管人员需要用PC机对实时液位信息进行监控，又应该怎么办呢？学习了单片机的串行通信系统后，思路自然就有了。 7.1 串行通信及其总线标准 1．数据通信 在实际应用中，计算机需要与其他计算机或仪器仪表等进行数据交换，这些数据交换均可称为通信。通信方式有两种：并行通信和串行通信。 并行通信比较简单，根据计算机与外设一次可交换的数据最大位数，一般常采用8位并行通信和16位并行通信。 其特点是数据的每位是被同时传递出去或接收进来，如前面讲到的信息交换基本都是采用并行通信方式。而串行通信的数据传输是逐位传输的，进行单向数据传输仅需要一根口线，因而串行通信具有连接线少，但传输信息速度慢的特点。并行通信和串行通信的连接图如图7-1和图7-2所示。 2. 异步串行通信与同步串行通信 在串行通信中，有异步串行通信和同步串行通信两种基本的通信方式。 1) 异步串行通信 异步串行通信规定了一个被传送数据的传送格式，即每个数据以相同的帧格式传送。如图7-3所示，每一帧信息由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。当数据通信空闲时，数据线上的电平为1。 采用异步通信方式时，甲、乙两机采用独立的时钟。甲机作为主机发送数据，乙机作为从机接收数据。当发送数据时，甲机先发送一个起始位(0电平)，再发送数据位、奇偶校验位，最后发送停止位(1电平)。乙机检测到接收电平由1变0时，在下一个时钟开始依次接收数据位、奇偶校验位和停止位，最后通过串并转换电路将接收到的串行数据转变为并行数据。每个异步串行帧中的每一位彼此需严格同步，位周期相同，但帧与帧之间并不要求同步，也不必同步。 2) 同步串行通信 同步串行通信所传输的一帧数据是由多个数据构成的，每帧有两个同步字符作为起始，以触发同步时钟开始发送和接收。因此，同步串行通信中不仅位与位之间严格同步，数据之间也必须严格同步。 3．串行通信工作方式 串行通信要把数据由一个设备传送到另一个设备上，必须使用通信线路。按照通信方式，可将数据传输线路分成三种：单工(Simplex)方式、半双工(Half Duplex)方式和全双工(Full Duplex)方式。 (1)单工方式是指甲、乙两机在通信过程中数据传输方向是单向的，系统组成后，发送方和接收方即被固定。单工方式如图7-4(a)所示。如实现远程液位指示系统的基本功能就可采用此方式。 (2)半双工方式是指甲、乙两机都具有发送和接收功能，但对一个机器发送和接收不能同时进行，必须是分时的，即一个机器发送数据时，另一个机器只能接收数据。半双工方式如图7-4(b)所示。实现远程液位指示系统的提高功能可采用此方式。 (3)全双工方式是指甲、乙两机都具有发送和接收功能，且对于一个机器发送和接收可同时进行。全双工方式如图7-4(c)所示。实现远程液位指示系统的提高功能也可采用此方式。 波特率(BAUD RATE)即数据传输的速率，一般表示每秒传输二进制数的位数，它的单位为b/s。假设数据传输速率为9600b/s，一帧数据的构成为1位起始位、8位数据位和1位停止位，则每秒中传输的字节数为： 9600(b/s)/10(b/字符)=960(字符/s) 每一位二进制代码传输的时间为波特率的倒数，即： 异步串行通信的常用传输速率有50b/s、75b/s、100b/s、150b/s、300b/s、600b/s、1200b/s、2400b/s、4800b/s、9600b/s、19200b/s等。 在实现串行通信接口时，必须根据需要选择通信标准接口，并考虑传输介质和电平转换等问题。 目前常用的异步串行通信接口有以下两种标准。 (1) RS-232C。 (2) RS-422和RS-485。 1．RS-232C串行通信标准 EIA RS-232C是美国电子工业协会正式公布的串行总线标准，也是目前最常用的串行接口标准，用来实现计算机与其他外设之间的数据通信。RS-232C串行接口总线适用于设备通信距离不大于15m的情况。 1) RS-232接口引脚 RS-232C标