第13章 MCS-51单片机并--串行接口

华中科技大学光学与电子信息学院单片机（ 2015 -- 2016学年度第一学期)题目：MCS-51单片机并行端口结构与操作院系：光学与电子信息学院班级：学号：学生姓名：指导教师：成绩：日期： 2015年 9月 21日MCS—51单片机并行口的结构与操作一、MCS—51单片机简介MCS—51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品,与MCS-48单片机相比，它的结构更先进,功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令,指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在,MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品,各高校及专业学校的培训教材仍与MCS—51单片机作为代表进行理论基础学习.MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品，其主要功能如下：8位CPU、4kbytes 程序存储器(ROM）、128bytes的数据存储器(RAM）、32条I/O口线、111条指令,大部分为单字节指令、21个专用寄存器、2个可编程定时/计数器、5个中断源，2个优先级、一个全双工串行通信口、外部数据存储器寻址空间为64kB、外部程序存储器寻址空间为64kB、逻辑操作位寻址功能、双列直插40PinDIP封装、单一+5V电源供电。

如图所示：1。

结构（1）中央处理单元（8位）数据处理、测试位，置位，复位位操作（2）只读存储器（4KB或8KB)永久性存储应用程序，掩模ROM、EPROM、EEPROM（3）随机存取内存（128B、128B SFR）在程序运行时存储工作变量和资料（4)并行输入/输出口(I / O)（32条）作系统总线、扩展外存、I / O接口芯片（5)串行输入/输出口(2条)串行通信、扩展I / O接口芯片(6）定时/计数器(16位、加1计数）计满溢出、中断标志置位、向CPU提出中断请求，与CPU之间独立工作（7)时钟电路内振、外振。

(8)中断系统五个中断源、2级优先。

第2章部分习题参考解答1、试述MCS-51单片机内部有哪些主要逻辑部件并说出其功能，画出片内结构图。

MCS-51单片机的内部除包含CPU外，还包含程序存储器、数据存储器、定时器/计数器、并行I/O接口、串行I/O接口、总线控制逻辑和中断控制逻辑等逻辑部件，其结构框图如图所示：其中，CPU是单片机的最核心部分,它是整个单片机的控制和指挥中心，完成所有的计算和控制任务。

振荡器和时序逻辑，产生CPU工作所需要的内部时钟。

中断控制逻辑用来应付一些临时到达的突发事件，并能保证当有多个突发事件发生时，CPU能够有序地为这些事件进行服务，所有突发事件服务完成后CPU 还能继续以前的工作。

并行I/O接口和串行I/O接口作为CPU与外部设备通信的信息传输通道。

程序存储器用于存放单片机的程序。

数据存储器用于存放内部待处理的数据和处理后的结果。

定时器/计数器主要是完成对外部输入脉冲的计数或者根据内部的时钟及定时设置，周期性的产生定时信号。

64K总线控制逻辑，用于产生外部64KB存储空间的有关读写控制信号。

2、MCS-51单片机有4个8位并行口(P0、P1、P2、P3)，哪个口可作为地址/数据利用总线？P0口可作为地址/数据复用总线口。

3、P0口作为通用I/O口使用时，在输出状态下应注意什么？在输入状态下应注意什么？P0口作为通用I/O口使用时，输出级是漏极开路的，因此在输出状态下外部应加上拉电阻。

在输入状态下应先向端口锁存器写入1，这样引脚便处于悬浮状态，可作高阻抗输入。

5、MCS-51单片机的最大寻址空间是多少？为什么？MCS-51单片机，程序存储器空间采用片内、片外统一编址的方式，共有64KB，地址范围为000OH～FFFFH。

片内有256字节数据存储器地址空间，地址范围为00H～FFH。

片外数据存储器空间有64KB，其地址范围也是000OH～FFFFH。

7、MCS-51单片机片内低128字节的RAM中，分了几个基本区域？说出这些区域的名称。

(C语言版)绝密版C51单片机复习题及答案一填空题1、计算机中最常用的字符信息编码是（ASCII码）。

2、MCS-51系列单片机为（8）位单片机。

3、若不使用MCS-51片内存储器引脚(/EA)必须接（地）。

4、8031内部有（128）个RAM；8051内部有（4K ROM）和（128个RAM）。

5、堆栈的地址由（SP）内容确定，其操作规律是“（先）进（后）出”。

6、在单片机扩展时，（P0）口和（P2）口为地址线，（P0）口又分时作为数据线。

7、在MCS-51单片机中，如采用6MHZ晶振，一个机器周期为（2us）。

8、当80C51的RST引脚上保持（2）个机器周期以上的低电平时，80C51即发生复位。

9、当P1口做输入口输入数据时，必须先向该端口的锁存器写入（1），否则输入数据可能出错。

10、若某存储芯片地址线为12根,那么它的存储容量为(4K B)。

11、程序状态寄存器PSW的作用是用来保存程序运行过程中的各种状态信息。

其中CY为（进位）标志，用于无符号数加（减）运算，当进行（位）操作时作为位累加器。

OV为（溢出）标志，用于有符号数的加（减）运算。

12、消除键盘抖动常用两种方法，一是采用(硬件去抖电路)，用基本RS触发器构成；二是采用(软件去抖程序)，既测试有键输入时需延时（约大于10毫秒）后再测试是否有键输入，此方法可判断是否有键抖动。

13、若MCS-51单片机采用12MHz的晶振频率，它的机器周期为（1us），ALE引脚输出正脉冲频率为（2MHZ）。

14、8051有两个16位可编程定时/计数器，T0和T1。

它们的功能可由两个控制寄存器（TCON）、（TMOD）的内容决定，且定时的时间或计数的次数与（TH）、（TL）两个寄存器的初值有关。

15、串行口的控制寄存器SCON中，REN的作用是(允许串行接收位)。

16、单片机内外中断源按优先级别分为高级中断和低级中断，级别的高低是由（中断优先级寄存器，）寄存器的置位状态决定的。

51单片机的串口通信分析1. 简介串口通信是51单片机中常用的通信方式之一，它能够实现通过串行端口将数据传输到其他设备或与其他设备进行通信。

本文将对51单片机的串口通信进行分析与讨论。

2. 串口通信原理串口通信主要包括数据传输、数据格式和通信协议三个方面。

在51单片机中，串口通信使用了UART（通用异步收发传输）协议。

UART协议通过选择适当的波特率、数据位、校验位和停止位等参数，实现串口数据的稳定传输。

3. 串口通信硬件连接在51单片机中，串口通信需要将单片机的串行端口与外部设备连接起来。

一般情况下，串口通信需要使用串口线连接单片机的TXD引脚和RXD引脚与外部设备的对应引脚。

4. 串口通信程序设计51单片机的串口通信程序设计主要包括串口初始化和数据发送与接收两个步骤。

在程序设计中，需要设置适当的波特率、数据位、校验位和停止位等参数，并编写相应的发送和接收函数来实现数据的发送和接收功能。

5. 串口通信应用实例串口通信在51单片机的应用非常广泛，可以用于与PC机的通信、与传感器的通信、与其他单片机的通信等等。

在实际应用中，可以通过串口通信实现数据的传输、控制信号的发送与接收等功能。

6. 总结51单片机的串口通信是一种常用且有效的通信方式，通过合理设置通信参数和编写相应的程序，可以实现稳定的数据传输和通信功能。

在应用中，可以根据具体需求选择适当的串口方式和协议来实现串口通信功能。

以上为本文对51单片机的串口通信进行的简要分析与讨论，希望对读者有所帮助。

参考文献：1. 参考书籍12. 参考书籍2。

1-1 单片机及其特点单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer),简称单片计算机.就是将CPU,RAM,ROM,定时/计时器和多种接口集成在一块芯片上的微型计算机.※其主要特点如下:片内存储容量较小:原因是受集成度的限制.ROM一般小于8KB,RAM一般小于256B,但可以在外部扩展.通常ROM,RAM可分别扩展至64KB.可靠性高:因为芯片是按工业测控环境要求设计的,故抗干扰的能力优于PC机.系统软件(如:程序指令,常数,表格)固化在ROM中,不易受病毒破坏.许多信号的通道均在一个芯片内,故运作时系统稳定可靠.便于扩展:片内具有计算机正常运行所必需的部件,片外有很多供扩展用的(总线,并行和串行的输入/输出)管脚,很容易组成一定规模的计算机应用系统.控制功能强:具有丰富的控制指令:如:条件分支转移指令,I/O口的逻辑操作指令,位处理指令.实用性好:体积小,功耗低,价格便宜,易于产品化.1-2 单片机的发展第1阶段(1971年—1978年),以MCS-48系列为代表,称4位单片机.在片内:CPU有4位或8位;ROM有1KB或2KB;RAM有64B或128B;只有并行接口,无串行接口;只有1个8位的定时/计时器;中断源只有2个.在片外:寻址范围只有4KB;芯片引脚有40个.第2阶段(1978年—1983年),以MCS-51系列为代表,称8位单片机.在片内:CPU有8位;ROM有4KB或8KB;RAM有128B或256B;有串/并行接口;有2个或3个16位的定时/计时器;中断源有5至7个.在片外:寻址范围有64KB;芯片引脚有40个.第3阶段(1983年以后),以MCS-96系列为代表,称16位单片机.在片内:CPU有16位;ROM有8KB;RAM有232B;有串/并行接口;有4个16位的定时/计时器;中断源有8个;增加了D/A和A/D转换电路.在片外:寻址范围有64KB;芯片引脚有48个或68个.※以上MCS-51系列以其优良的性价比,在我国得到了广泛的应用.1-3 单片机的应用单片机主要有单机应用和多机应用.单机应用:(一个系统使用一块单片机——普通应用模式)家用电器:如高档的洗衣机,空调器,电冰箱,彩电,DVD,音响,手机,高档电子玩具等电器,用单片机做自动控制.智能设备:用单片机改造普通仪器,仪表,读卡机等,使其(集测量,处理,控制功能为一体)智能化,微型化. 网络与通信的智能接口:在大型计算机控制的网络或通信电路与外围设备的接口电路中,用单片机来控制或管理,可大大提高系统的运行速度和接口的管理水平.工业测控:对工业设备(如机床,汽车,高档中西餐厨具,锅炉,供水系统,生产自动化,自动报警系统,卫星信号接收等)进行智能测控,大大地降低了劳动强度和生产成本,提高了产品质量的稳定性.多机应用:(一个系统使用多块单片机——高科技应用模式)功能弥散系统:并行多机处理系统:局域网络系统:单片机的发展趋势单片机从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。

MCS-51单⽚机的串⾏⼝及串⾏通信技术数据通信的基本概念串⾏通信有单⼯通信、半双⼯通信和全双⼯通信3种⽅式。

单⼯通信：数据只能单⽅向地从⼀端向另⼀端传送。

例如，⽬前的有线电视节⽬，只能单⽅向传送。

半双⼯通信：数据可以双向传送，但任⼀时刻只能向⼀个⽅向传送。

也就是说，半双⼯通信可以分时双向传送数据。

例如，⽬前的某些对讲机，任⼀时刻只能⼀⽅讲，另⼀⽅听。

全双⼯通信：数据可同时向两个⽅向传送。

全双⼯通信效率最⾼，适⽤于计算机之间的通信。

此外，通信双⽅要正确地进⾏数据传输，需要解决何时开始传输，何时结束传输，以及数据传输速率等问题，即解决数据同步问题。

实现数据同步，通常有两种⽅式，⼀种是异步通信，另⼀种是同步通信。

异步通信在异步通信中，数据⼀帧⼀帧地传送。

每⼀帧由⼀个字符代码组成，⼀个字符代码由起始位、数据位、奇偶校验位和停⽌位4部分组成。

每⼀帧的数据格式如图7-1所⽰。

⼀个串⾏帧的开始是⼀个起始位“0”，然后是5〜8位数据（规定低位数据在前，⾼位数据在后），接着是奇偶校验位（此位可省略），最后是停⽌位“1”。

起始位起始位"0”占⽤⼀位，⽤来通知接收设备，开始接收字符。

通信线在不传送字符时，⼀直保持为“1”。

接收端不断检测线路状态，当测到⼀个“0”电平时，就知道发来⼀个新字符，马上进⾏接收。

起始位还被⽤作同步接收端的时钟，以保证以后的接收能正确进⾏。

数据位数据位是要传送的数据，可以是5位、6位或更多。

当数据位是5位时，数据位为D0〜D4；当数据位是6位时，数据位为D0〜D5；当数据位是8位时，数据位为D0〜D7。

奇偶校验位奇偶校验位只占⼀位，其数据位为D8。

当传送数据不进⾏奇偶校验时，可以省略此位。

此位也可⽤于确定该帧字符所代表的信息类型，“1"表明传送的是地址帧，“0”表明传送的是数据帧。

停⽌位停⽌位⽤来表⽰字符的结束，停⽌位可以是1位、1.5位或2位。

停⽌位必须是⾼电平。

接收端接收到停⽌位后，就知道此字符传送完毕。

单片机原理及应用(专升本)单选题1. 在CPU内部，反映程序运行状态或反映运算结果的一些特征寄存器是_______。

(2分)(A) PC(B) PSW(C) A(D) SP标准答案是：B2. 各中断源发出的中断请求信号，都会记在MCS-51系统中的_______。

(2分)(A) IE(B) IP(C) TCON(D) SCON标准答案是：B3. MCS-51单片机的外部中断1的中断请求标志是_______。

(2分)(A) ET1(B) TF1(C) IT1(D) IE1标准答案是：D4. 8051单片机中，唯一一个用户可使用的16位寄存器是_______。

(2分)(A) PSW(B) ACC(C) SP(D) DPTR标准答案是：D5. 要用传送指令访问MCS-51程序存储器，它的指令操作码助记符应是_______。

(2分)(A) PUSH(B) MOV(C) MOVX(D) MOVC标准答案是：D6. MCS－51单片机扩展I/O口与外部数据存储器_______。

(2分)(A) 分别独立编址(B) 统一编址(C) 变址编址(D) 动态编址标准答案是：B7. 将内部数据存贮单元内容传送到累加器A中的指令是_______。

(2分)(A) MOV direct, R0(B) MOV A,@Ri(C) MOV A, #data(D) MOV R0,A标准答案是：B8. 当外部中断请求的信号方式为脉冲方式时，要求中断请求信号的高电平状态和低电平状态都应至少维持_______。

(2分)(A) 1个机器周期(B) 2个机器周期(C) 4个机器周期(D) 10个晶振周期标准答案是：A9. 指令ALMP的跳转范围是_______。

(2分)(A) 256B(B) 1KB(C) 2KB(D) 64KB标准答案是：C10. 用MCS-51串行口扩展并行I/O口时，串行口工作方式应选择_______。

(2分)(A) 方式0(B) 方式1(C) 方式2(D) 方式3标准答案是：A填空题11. ALE信号的作用是___(1)___ 。