单片机原理及接口技术-89C51串行口及串行通信技术解析59页PPT

第9章 89C51单片机的接口技术
9.1 人机通信接口技术
9.1.1 键盘接口技术
9.1.2 显示接口技术 9.1.3 键盘、显示组合接口举例
9.1.1 键盘接口技术

为了控制一些系统运行状态,就要向其输入命令
或数据——需要键盘实现

键盘：数字键、功能键、组合控制键 以开关状态来设置控制功能或输入数据
1.键输入过程与软件结构 相应键按下，单片机应用系统应完成该按键所
设定的功能，因此与软件相关。由散转指令JMP
＠A+DPTR作为键盘信息输入的软件接口

实现的键输入软件框图如图9-1
图9-1 89C1单片机应用系统键输入软件框图
2.键盘输入接口与软件应解决的任务





键盘按其结构形式可分为编码式键盘和非编码式键 盘两类： ① 编码键盘采用专用的编码/译码器件，被按 下的键由该器件译码输出相应的键码/键值。 特点：增加了硬件开销，编码因选用器件而异， 编码固定，但编程简单。适用于大规模键盘。 ② 非编码键盘采用软件编/译码的方式，通过 扫描，对每个被按下的键进行判别，输出相应的键 码/键值。 特点：不增加硬件开销，编码灵活，适用于小规 模的键盘，特别是单片机系统。但编程较复杂，占 CPU时间。
FUN0：AJMP SUB0
FUN1：AJMP SUB1 … FUN7：AJMP SUB7 SUB0： … LJMP Start SUB1： … LJMP Start SUB7： … LJMP Start
4.矩阵式键盘 1)矩阵式键盘电路的结构及工作原理
图9-4 矩阵式键盘结构
2)键盘的工作方式
9.1.2 显示接口技术
（a）共阴极

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一、组成
一个全双工UART的串行I/O口:
可实现单片机与单片机或其它微机之间串行通信。 片内振荡器和时钟产生电路: 但需外接晶振和电容。 五个中断源的中断控制系统。 于8051相比可以设置为休闲方式以及掉电方式
2019年2月16日4时 53分
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二、部分功能简介
（一）、中央处理单元（CPU）
（3）8位程序状态寄存器PSW： 指示指令执行后的状态信息供程序查询和判别用。 例如：MOV A,#136; 136D=88H=10001000B ADD A,#89; 89D=59H=01011001B 11100001B=E1H=225D 执行结果:(A)=225,(PSW)=0100000B
2019年2月16日4时 53分
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1．运算器
• （5）布尔处理器：
专门用于处理位操作的，以PSW中的C为其累加器。 例如：SETB 00H
CLR C
ORL C,00H
执行结果:(CY)=1,(PSW)=1000000B
2019年2月16日4时 53分
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1．运算器
（6）2个8位暂存器
ALU的两个入口处。
2019年2月16日4时 53分
2019年2月16日4时 53分
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1．运算器
（1）8位的ALU： 可对4位、8位、16位数据进行操作。 （2）8位累加器ACC（A）： • 累加器ACC是89C51最常用、最忙碌的8位特殊功能 寄存器(地址为E0H)，许多指令的操作数取自于ACC，
许多运算中间结果也存放于ACC。在指令系统中用A
2019年2月16日4时 53分
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《单片机串行接口》PPT课件
目录
CONTENTS
• 单片机串行接口概述 • 单片机串行接口的硬件结构 • 单片机串行接口的编程实现 • 单片机串行接口的调试与测试 • 单片机串行接口的应用实例
01
CHAPTER
单片机串行接口概述
定义与特点
定义：单片机串行接口是指单片机与其 他设备或系统之间进行串行通信的接口 。
示波器
用于测量信号的波形和参数，如电压、频率等。
逻辑分析仪
用于分析单片机的串行接口信号，以便于调试和 测试。
串行接口的性能评估
传输速率
评估串行接口的传输速度，确保满足应用需 求。
误码率
评估数据传输的准确性，确保数据传输无误 码。
兼容性
评估串行接口与其他设备的兼容性，以便于 与其他设备进行通信。
05
串行接口的中断处理
中断请求
当串行接口接收到数据或发生错误时，会产生 中断请求信号。
中断服务程序
在中断服务程序中，根据中断类型执行相应的 处理操作，如数据接收或错误处理。
中断优先级
根据实际情况，为不同的中断类型分配不同的优先级，以确保重要中断得到及 时处理。
04
CHAPTER
单片机串行接口的调试与测 试
为了提高数据传输的准确性，可以选择奇校验或偶校 验方式。
串行数据的发送与接收
发送数据
将要发送的数据按照串行 协议打包，并通过串行接 口发送出去。
接收数据
从串行接口接收数据，并 根据协议进行解析，提取 出有用的信息。
数据缓冲
为了提高数据传输的效率 ，可以设置数据缓冲区， 以暂存待发送或待处理的 数据。
单片机串行接口的硬件结构
串行接口的电路组成

从本质上说，所有的串行接口电路都是以并行数据形式与
CPU连接，以串行数据形式与外部逻辑设备连接。它们的基 本功能是从外部逻辑设备接收串行数据，转换成并行数据后
传送给CPU，或从CPU接收并行数据，转换成串行数据后输
出到外部逻辑设备。
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89C51具有一个全双工串行通信接口。
作用：
●作为UART使用。
也可以用作地址／数据帧的标识位，D8＝1表示该帧信息传 送的是地址，D8＝0表示传送的是数据。两帧信息之间可以
无间隔，也可以有间隔，且间隔时间可任意改变，间隔用
空闲位“1”来填充。
6
异步通信
图
异步通信数据格式
7
奇偶校验
是一种校验代码传输正确性的方法。根据被传
输的一组二进制代码的数位中“1”的个数是奇数或
0 1 1
1 0 1
1 2 3
9位UART，波特率可变（由T1或T2溢出率
决定）
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（3）串行通信工作方式
方式0
方式0时，串行口为同步移位寄存器的输入输出方式。
主要用于扩展并行输入或输出口。数据由RXD（P3.0）引脚
输入或输出，同步移位脉冲由TXD（P3.1）引脚输出。发送 和接收均为8位数据，低位在先，高位在后。波特率固定为
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●SM2，多机通信控制位，主要用于方式2和方式3。当接收机
的SM2=1时可以利用收到的RB8来控制是否激活RI（RB8＝0时不
激活RI，收到的信息丢弃；RB8＝1时收到的数据进入SBUF，并 激活RI，进而在中断服务中将数据从SBUF读走）。当SM2=0时，
不论收到的RB8为0和1，均可以使收到的数据进入SBUF，并激
从低位开始串行输出，数据的低位在右高位在左，在具体应用

写入SBUF
TXD 起始 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 停止
写入SBUF
2
TI（中断标志） TXD 起始 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 停止位
6.1 串行通信基础知识
6.1.1．数据通信的概念
并行通信和串行通信
并行通信是指数据的各位同时进行传送（发送或接收）的 通信方式。其优点是传递速度快；缺点是数据有多少位， 就需要多少根传送线。并行通信在位数多、传送距离又远 时就不太适宜。
6.1.2.串行通讯的传输方式
(l)单工方式 ●信息只能沿一个方向传输，而不能沿相反方向传输。
(2)半双工方式 ●信息可以沿着两个方向传输，但在指定时刻，信息只 能沿一个方向传输。
(3)全双工方式 ●信息可以同时沿着两个方向传输。
传输方式
单工
4
半双工
全写入SBUF双工
TXD 起始 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 停止
通常，异步通信的波特率为50～9600bit/s。 异步通信的优点是不需要传送同步时钟，字符
帧长度不受限制，故设备简单。缺点是字符帧 中因包含起始位和停止位而降低了有效数据的 传输速率。
写入SBUF
TXD 起始 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 停止
写入SBUF
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TI（中断标志） TXD 起始 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 停止位
（1）异步通信
异步通信用起始位0表示字符的开始，然后从低位到高位 逐位传送数据，最后用停止位1表示字符结束，如后图所 示。一个字符又称一帧信息。图中，一帧信息包括1位起 始位、8位数据位和1位停止位，图中，数据位增加到9位。 在C8051F单片机系统中，第9位数据D8可以用作奇偶校验 位，也可以用作地址／数据帧的标识位，D8＝1表示该帧 信息传送的是地址，D8＝0表示传送的是数据。两帧信息 之间可以无间隔，也可以有间隔，且间隔时间可任意改变， 间隔用空闲位“1”来填充。

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2. 数据存储器
FF
80
SFR RAM
30
位寻址区
20
工作 寄存器 0-3组
FFFF RAM
外部 RAM
00
0000
12
表 2.2 寄存器与RAM 地址对照表
13
表 2.3 RAM中的位寻址区地址表
14
内部数据存储器高128单元
（特殊功能寄存器区）
程序计数器PC 累加器A 寄存器B 状态字寄存器PSW
4
2.3 89C51系列单片机的引脚功能
2.3.1 89C51系列单片机引脚功能 2.3.2 三总线结构
5
图2-3（a）89C51系列单片机的引脚 6
表2.1 P3口的第二功能表
7
2.3.2 三总线结构
图2-3（b）89C51系列单片机功能引脚分类
(总线结构图）
8
2.4 89C51系列单片机的主要组成部分
外部 ROM EA=0
0000
FF
SFR 80 RAM
30 位寻址区
20
工作 寄存器 0-3组
00
FFFF RAM
外部 RAM
0000
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1. 程序存储器
在程序存储器中有6个单元具有特殊功能： 0000H～0002H：是所有执行程序的入口
地址，89C51复位后，CPU总是从0000H单 元开始执行程序。 0003H：外部中断0入口。 000BH：定时器0溢出中断入口。 0013H：外部中断1入口。 001BH：定时器1溢出中断入口。 0023H：串行口中断入口。
0
1
3组
18H~1FH
R0~R7
堆栈指针SP：按照先进后出、后进先出 的原则存取RAM区域。

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结
束
单片机原理及其接口技术
位地址 9FH SCON SM0 9EH SM1 9DH 9CH 9BH SM2 REN TB8 9AH RB8 99H TI 98H RI
见表9-1
接收中断标志
发送中断标志
接收数据第9位 发送数据第9位 接收控制 0：禁止
1：允许 1：多机
多机通信 0：双机
教学目标
通过本章教学，要求达到以下目标：
1. 串行通信的基本概念：了解并行/串行通信的
概念；理解串行通信中的异步/同步通信的基 本概念；理解波特率的概念，学会计算波特率 的方法；4了解串行通信的三种制式及校验方 法。
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结
束
单片机原理及其接口技术
2. AT89C51串行口：串行接口结构及其功能；
单片机原理及其接口技术
4. 多机通信原理：理解多机通信的原理、过程
和编制多机通信应用程序的方法。
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结
束
单片机原理及其接口技术
9.1 串行通信基础知识
计算机与外界的信息交换称为通信。通信的基
本方式可分为并行通信和串行通信两种。
所谓并行通信是指数据的各位同时在多根数据
线上发送或接收。
单片机原理及其接口技术
异步通信信息帧格式如图9.4所示。
第n-1字符 帧 奇 偶停 起 校止 始 8位数据 验位 位 第n字符帧 奇 偶 停 校 止 验 位 第n+1字符帧 起 始 位 8位数据
8位数据
空闲位
D7 0/1 1
0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1

；返回0区 ；若未完，则跳NEXT ；若送完，则循环
3．DAC0832的单、双极性的电压输出
有些应用场合需要DAC0832为单极性模拟电压输出，而有些场合 则要求DAC0832双极性模拟电压输出，下面简单介绍。
（1）DAC用作单极性电压输出。
在需要单极性模拟电压环境下，可以按照图11-3所示接线。由 于DAC0832是8位的D/A转换器，由基尔霍夫定律列出方程组，
但由于电源电压、参考电压、电阻等各种因素存在着误差,精 度与分辨率并不完全一致。
位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器精度 会有所不同。例如，某型号的8位DAC精度为0.19%，另一型号的 8位DAC精度为0.05%。
11.1.2 AT89C51与8位DAC0832的接口
1. DAC0832芯片介绍 (1)DAC0832的特性
（2）D/A转换器内部是否带有锁存器
由于D/A转换需要一定的时间，在这段时间内D/A转换器输入 端的数字量应保持稳定，为此应当在D/A转换器数字量输入端 的设置锁存器。目前的D/A转换器内部大多带有锁存器，有的 还具有双重或多重数据缓冲电路。
2.主要技术指标 (1)分辨率
输入给DAC的单位数字量变化引起的模拟量输出的变化，通 常定义为输出满刻度值与2n之比。显然，二进制位数越多，分 辨率越高。
例如，若满量程为10V，根据定义则分辨率为10V/2n。设8 位D/A转换，即n=8，分辨率为10V/2n =39.1mV，该值占满量程 的0.391%，用1LSB表示。
同理：10位 D/A：1 LSB=9.77mV=0.1% 满量程 12位 D/A：1 LSB=2.44mV=0.024% 满量程
根据对DAC分辨率的需要,来选定DAC的位数。

2. 异步通信 通信双方无统一的时钟控制,代码或一字节数据。 异步传送数据帧的格式：由四个部分组成：
起始位(0)+数据位5-8位+奇偶校验位( 可省略) +停止位(1)
9.1.3 波特率（Baud rate）
波特率是串行数据的传送速率, 表示每秒传送二进制 代码的位数，单位是bps（位/秒）又称波特。
采用 MAX232的 89C51与PC机的串行通信接口电路 （MAXIM公司的MAX232芯片，是RS-232C和TTL电
平转换电路。它包含两路接收器和驱动器。）
2. RS-449、RS-422A，RS-423A和RS-485串行标准
为提高通信的数据传输率,增加距离,改善电气性能, 美国电子工业协会E IA制定了新的异步串行通信标准.
RS-449标准采用了平衡信号差分电路传输高速的信 号，传输距离和速率得到提高。噪声低，抗干扰能力 强，而且可以多台设备与RS-449通信电缆并联。
RS-422A标准是 “平衡电压数字接口电路的电气特 性”标准,使用一对双绞线传送信号. 每个通道要用二 相信号线, RS-422A传输信号距离长、速度快，数据传 输率最大为 10 Mb/s, 在此速率下,电缆允许长度为 120 m;如采用较低速率,如 90000 b/s时,最大距离达 1200m.RS-422标准中规定电路中只允许有一个发送器， 可有多个接收器。因此，通常采用点对点通信方式.
9.1.2 异步通信与同步通信
1. 同步通信 在同步通信中，将数据组成连续的数据块（帧）。 数据以块 (帧) 为单位。传送开始用同步字符指示,
由时钟实现同步。连续按顺序传送数据, 直到结束。 数据帧格式：
同步字符 (1-2个)、数据字符 、校验字符(1-2个)。 同步通信方式传送速度和效率高, 但硬件电路复杂。

第十章 MCS-51单片机的串行接口
1
10.1 串行通信基础知识
通信的基本方式
• 并行通信：各位数据同时传送。 • 串行通信：数据一位位按顺序传送。
串行接口
2
10.1.1 串行通信的两种基本方式
1. 异步传送方式
收发双方有各自的时钟源控制字符发送 和接收，数据以一个字(字符)为传送单位， 它们在线路上传送不连续。异步传送时， 发送方能采用两种方式传送，即各个字符 连续传送和字符间断传送。
发送SBUF
TXD串行输出
移位时钟
单片机内部总线 接收SBUF
串行接口
输入移位寄存器
RXD串行输入
RI（接收中断）
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10.2 MCS-51单片机的串行接口
串行接口电路为用户提供了两个串行口缓 冲寄存器(SBUF)， 发送缓存器：接收片内总线送来的数据，只 能写不能读。数据通过TXD引脚向外传送； 接收缓冲器：向片内总线发送数据，只能读 不能写。通过RXD引脚接收数据。 发送缓冲器与接收缓冲器共用一个地址99H。
串行接口
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方式0：移位寄存器输入/输出方式
(2) 数据输入(接收) REN=1时，数据在移位脉冲控制下，从RXD端
输入。当接收到8位数据时，置位RI，发生中断请 求。通过外接74LS165，串行口实现数据的并行输 入。
串行接口
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方式1：10(8)位异步接收/发送方式
10位为一帧的异步串行通信方式。其帧格 式为1个起始位、8个数据位和1个停止位。
串行接口
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电源控制寄存器PCON
在方式1、2、3时，与串行通信有关的是D7位 (SMOD)，该位为波特率选择位。
位序
D7
D6