MCS51单片机的串行口及应用.doc

于复生：单片机教案 PAGE PAGE 49 ※ 第十讲 ※ 第六章 MCS—51单片机的串行口及应用 第一节 串行通信的一般概念 一、通信的概念 计算机的CPU与外部设备之间、计算机与计算机之间的数据传送、控制命令传递及地址信息的传送均属于信息交换，这些信息交换称为通信（Communication）。 二、通信的分类 按数据传送方式，通信可分为并行通信和串行通信两种基本方式。 1. 并行通信 数据的各位同时传输（发送或接收）。 特点：数据传输速度快，但数据线及其他通信线根数较多，不适用于远距离通讯。 例如，计算机与打印机之间、计算机内部的大多数数据传送就属于并行通讯。 2. 串行通信 数据的各位一位一位地传输（发送或接收）。 特点：通信线路简单（原则上只需一对传输线，如电话线），但数据传输速度慢。 本章将介绍MCS-51单片机的串行通信口及其控制。 三、串行通信的数据通路形式 ■ 单工串行通信（Simplex）：只允许数据向一个方向传输； ■ 半双工串行通信（Half Duplex）：允许数据沿两个方向中的任一方向传输，但同时只允许一个方向上的传输； ■ 全双工串行通信（Full-duplex）：允许同时进行双向数据传输，两端的通信设备都要具备完整的接收、发送的软、硬件设置。 MCS-51的串行口属于全双工。 四、串行通信的工作方式（简介） ■ 同步通信：发送设备和接收设备时钟频率完全相同，发送设备先发送同步字符SYNC（ASCII码为16H）给接收设备，然后开始进行串行数据的传送；接收设备接收到同步信号后，即开始接收数据。最后，由发送设备发送结束字符，停止串行通信。 特点：传输速率高（可达56KB/s或更高），但需要保证发送设备和接收设备的完全同步（靠时钟频率完全一致保证），因此硬件设备比较复杂。 ■ 异步通信：异步通信是按字符传送数据，每个字符由通信双方约定好的固定格式（帧格式）进行传送。异步串行通信的帧（frame）格式一般如下： 起始位：1位，低电平； 有效数据位：8位； 奇偶校验位：1位，视有效数据位中1的个数是奇数还是偶数由系统自动确定（偶数——0，奇数——1） 停止位：1位，高电平。 若字符的传送是不连续的，则前一字符的停止位与后一字符的起始位之间保持高电平，称为空闲位。此时若出现低电平，则认为是下一字符的开始。 特点：对通信设备要求较低（收、发设备的时钟基本同步即可），可远距离传输数据，因此应用较广；缺点是数据传输较慢。 五、串行通信的波特率 串行通信的数据传输速率用波特率（Baud rate）表示。 波特率的定义：每秒钟传送二进制代码的位数。波特率的单位是位／s，简称波特。 因此注意每秒钟传输的字符数与波特率之间的关系。一个字符所对应的一帧数据的位数一般为10~11位，而不是8位。（举例说明） 编写串行通信程序时，收、发设备除要约定好传送数据的格式外，还应约定好发送和接收的波特率。为使传送数据正确无误，应使发送设备与接收设备保持相同的波特率。 异步串行通信的波特率一般设定在50~19200波特之间。 第二节 MCS—51单片机的串行通信接口 MCS-51单片机的内部具有一个全双工的串行通信口，该串行口可同时发送、接收串行数据。 一、串行口的结构与工作原理 ■ 通过外部引脚TXD发送数据，通过外部引脚RXD接收数据。 ■ 数据的发送/接收要通过内部的两个数据缓冲器：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。发送和接收数据缓冲器共用一个地址SBUF（99H），但物理上是两个单元。 ■ 移位寄存器的作用：发送数据时，将待发送的并行数据变成串行数据，再加上起始位、奇偶校验位、停止位；接收数据时，将接收到的串行数据去掉起始位、奇偶校验位、停止位后变成并行数据。 ■ 波特率发生器：定时/计数器T1作为波特率发生器，T1的溢出率经2分频（或不分频，取决于SMOD）后再经16分频作为串行发送/接收时的移位脉冲。移位脉冲的速率就是波特率。 ■ 数据的发送与接收： 发送：向特殊功能寄存器SBUF写数据开始一次发送。先将待发送的数据（字符）放入A，然后执行MOV SBUF, A即可。此时通过TXD向外将数据帧串行发送出去，发送结束后自动使TI=1。 接收：从特殊功能寄存器SBUF读数据开始接收，通过指令MOV A, SBUF将接收到的数据读入A。读出数据后自动使RI=1。 ■ TI、RI是串行口中断请求标志位，可以通过中断控制使串行通信的发送/接收在中断方式下进行。 二、串行口的控制 MCS-51的串行口是可编程的，串行口的控制是通过两个特殊功能寄存器SCON和PC