郭天祥串口通信精品PPT课件
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《串口通信课堂讲解》课件
串口通信原理
传输数据
串口是一种同步传输方式，通过 单线或多线传输二进制数据，实 现计算机与外部设备的交互。
连接设备
串口的标准接口有9根或25根线， 其中包括数据线、控制线和地线 等，用于连接设备和计算机。
转接方式
由于现代计算机一般不带串口， 因此需要转接电路或转接线，将 串口接口转换为USB接口，以便 连接到计算机上。
2 劣势
串口通信传输速率相对较低，同时在数据传输过程中易受到干扰和噪声的影响，因此不 适合高速、大容量的数据传输。
串口通信在实际应用中的案例
工业自动化
串口通信被广泛应用于工业自 动化领域，如PLC控制、远程 监控、机器人控制等，具有稳 定性强、可靠性高的优势。
通信网络
串口通信作为一种传统的数据 通信方式，被应用于诸如智能 家居、物联网等多个通信网络 领域，为数据传输提供了一种 稳定、实用的解决方案。
医疗设备
串口通信被广泛应用于医疗设 备中，如心电图机、血糖仪、 血压计等设备，通过串口传输 数据，实现数据的收集、处理 和存储等功能。
《串口通信课堂讲解》
本课件将讲解什么是串口通信及其原理、协议和常见的设置参数，以及实例 演示如何通过串口发送和接收数据。最后，我们探讨串口通信的优势和劣势， 并分享它在实际应用中的案例。
什么是串口通信？
定义
串口通信指通过计算机上的串口（通常是DB9 或DB25接口）进行数据交换的过程。
历史
串口是计算机最早的输入输出接口，被广泛应 用于远程交互、网络接入、外设控制等领域。
串口通信协议
1
基础概念
串口通信是基于特定协议传输数据的，
协议分析
2
常见的协议包括RS-232、RS-422、RS485等，每个协议有自己的工作模式、通
串口通信原理及操作流程PPT课件
第8页/共24页
近距离传送电路
RXD TXD GND
微机
电
RXD
平
TXD
转
GND
换
较远距离传送电 路
RXD TXD
RXD
TXD
GND
GND
RXD TXD GND
微机其他 设备
电
平
RXD
转
TXD
换
GND
第9页/共24页
接 微 机口
远距离传送电路
调电 电调
制话 话制
解分 分解
调机 机调
器
器
接微 机
口
T1OUT
RST
C 1
C1
C 1
1
6 7
2
8
3 4
9 5
89C51
C 2
C2
C 2
V+ VCC
MAX232
C3
+5V C4
PC机 COM1
或
COM2
XTAL1
GND
V-
C5
XTAL2 GND
C1=C2=C3=C4=C5=1F
第12页/共24页
51单片机串行口结构
<1>51单片机串行口是可编程全双工的通信接口，能同时进行数据的发送和 接收， 也可作为同步移位寄存器使用。
第16页/共24页
SM2:多机通信控制位 主要用于方式2、3。在不同串口工作方式下，通
过控制SM2，可以实现多机通信。
SM2作用: 在方式2,3中，发送机SM2=1(程序设置). 接收机SM2=1,若RB8=1,激活RI,引起接收中断RB8=0, 不激活RI,不引起接断。SM2=0,无论RB8=1还是RB8=0 均激活RI引起接收中断。在方式 0 中, SM2应置为0。 在方式1中, 当接收时SM2=1, 则只有收到有效停止位 才激活RI。
郭天祥十天学会单片机PPT课件
2利用定时计数器t1产生定时时钟由p1口控制8个发光二极管使8个指示灯依次一个一个闪动闪动频率为10次秒8个灯依次亮一遍为一个周期循3同时用两个定时器控制蜂鸣器发声定时器0控制频率定时器1控制同个频率持续的时间间隔300ms依次输出110501002004008001khz的方波
十天学会单片机 完整版
五个中断源的中断控制系统； 一个全双工UART（通用异步接收发送器） 的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机 与微机之间的串行通信； 片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微 调电容需要外接。最高振荡频率取决于单片 机型号及性能。
C51知识
C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾 了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的 功能。目前，使用C语言进行程序设计已经 成为软件开发的一个主流。用C语言开发系 统可以大大缩短开发周期，明显增强程序的 可读性，便于改进、扩充和移植。而针对 8051的C语言日趋成熟，成为了专业化的实 用高级语言。
非总线型
RST P3.0/RXD P3.1/TXD XTAL2 XTAL1 P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 VCC P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1/AIN1 P1.0/AIN0 P3.7
C-51数据的存储类型
例：
数据类型 变量名
char var1; bit flags; unsigned char vextor[10]; int wwww; 注意：变量名不能用C语言中的关 键字表示。
◆单板机 将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和 简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装 配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固 化在ROM中），就构成了一台单板微型计算 机（简称单板机）。
十天学会单片机 完整版
五个中断源的中断控制系统； 一个全双工UART（通用异步接收发送器） 的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机 与微机之间的串行通信； 片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微 调电容需要外接。最高振荡频率取决于单片 机型号及性能。
C51知识
C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾 了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的 功能。目前，使用C语言进行程序设计已经 成为软件开发的一个主流。用C语言开发系 统可以大大缩短开发周期，明显增强程序的 可读性，便于改进、扩充和移植。而针对 8051的C语言日趋成熟，成为了专业化的实 用高级语言。
非总线型
RST P3.0/RXD P3.1/TXD XTAL2 XTAL1 P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 VCC P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1/AIN1 P1.0/AIN0 P3.7
C-51数据的存储类型
例：
数据类型 变量名
char var1; bit flags; unsigned char vextor[10]; int wwww; 注意：变量名不能用C语言中的关 键字表示。
◆单板机 将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和 简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装 配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固 化在ROM中），就构成了一台单板微型计算 机（简称单板机）。
郭天祥十天学会单片机和C语言编程ppt课件
总线型
非总线型
80C51/89C51 89C2051
P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 RST/VPD 9 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.5/T1 15 P3.6/WR 16 P3.7/RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19
总线（BUS）是计算机各部件之间传送信
息的公共通道。微机中有内部总线和外部总 线两类。内部总线是CPU内部之间的连线。 外部总线是指CPU与其它部件之间的连线。 外部总线有三种: 数据总线DB（Data Bus）, 地址总线 AB（Address Bus）和控制总线 CBControl Bus）。
C-51与ASM-51相比，有如下优点： 1. 对单片机的指令系统不要求了解，仅 要求对8051 的存贮器结构有初步了解； 2. 寄存器分配、不同存贮器的寻址及数 据类型等细节可由编译器管理； 3. 程序有规范的结构，可分成不同的函 数，这种方式可使程序结构化； 4. 提供的库包含许多标准子程序，具有 较强的数据处理能力； 5. 由于具有方便的模块化编程技术，使 已编好程序可容易地移植；
类型 符号
关键字
有
整 型
无
实有 型有
字有
符 型
无
(signed) int (signed) short (signed) long
unsigned int unsigned short int unsigned long int
float double char unsigned char
所占位数
数的表示范围
串口通信 PPT课件共33页
串行同步通信主要应用在网络当中 最常使用高级数据链路控制协议HDLC
~~ ~~
同步字符 数据 数据
数据 校验字符
三、数据传输速率
数据传输速率称为波特率(Baud Rate) 每秒传输的二进制位数bps 字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为 数据传输速率的倒数
【例】如果一个串行字符由1个起始位，7个数据位， 1个奇偶校验位和1个停止位等10个数位构成，每秒钟 传送120个字符，则数据传送的波特率为：
串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线 传送
收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程），才能解 决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验等 问题
串行异步通信以字符为单位进行传输，其通信协议是起止 式异步通信协议
异步串行数据发送格式
起始位
字符 数据位
1 0 0/1 0/1
…
1、串行通信的基本概念
通信：计算机与外部设备交换信息 串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一
位顺序传送的方式 串行通信的优势：用于通信的线路少，因而在远距离通信
时可以极大地降低成本 串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高
的近距离数据传送 PC系列机上有两个串行异步通信接口，键盘、鼠标器与主
串行通信与并行通信相比,虽然有许多优点,但也随 之带来了数据的串/并及并/串转换、数据格式的要求以 及位计数等问题，使之比并行通信实现起来更复杂。
一、数据传送方向
1、全双工方式（full duplex）
通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这 样的传送方式就是全双工制，如图1所示。在全双 工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接 收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送。 全双工方式无需进行方向的切换，因此，没有切换 操作所产生的时间延迟，这对那些不能有时间延误 的交互式应用（例如远程监测和控制系统）十分有 利。
~~ ~~
同步字符 数据 数据
数据 校验字符
三、数据传输速率
数据传输速率称为波特率(Baud Rate) 每秒传输的二进制位数bps 字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为 数据传输速率的倒数
【例】如果一个串行字符由1个起始位，7个数据位， 1个奇偶校验位和1个停止位等10个数位构成，每秒钟 传送120个字符，则数据传送的波特率为：
串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线 传送
收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程），才能解 决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验等 问题
串行异步通信以字符为单位进行传输，其通信协议是起止 式异步通信协议
异步串行数据发送格式
起始位
字符 数据位
1 0 0/1 0/1
…
1、串行通信的基本概念
通信：计算机与外部设备交换信息 串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一
位顺序传送的方式 串行通信的优势：用于通信的线路少，因而在远距离通信
时可以极大地降低成本 串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高
的近距离数据传送 PC系列机上有两个串行异步通信接口，键盘、鼠标器与主
串行通信与并行通信相比,虽然有许多优点,但也随 之带来了数据的串/并及并/串转换、数据格式的要求以 及位计数等问题，使之比并行通信实现起来更复杂。
一、数据传送方向
1、全双工方式（full duplex）
通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这 样的传送方式就是全双工制，如图1所示。在全双 工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接 收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送。 全双工方式无需进行方向的切换，因此，没有切换 操作所产生的时间延迟，这对那些不能有时间延误 的交互式应用（例如远程监测和控制系统）十分有 利。
实验十一串口通讯实验PPT教学课件
2020/12/10
3
三、实验原理
TI：发送中断标志。 由硬件置位，必须由软件清0。 while(TI= =0)；TI= 0；
RI：接收中断标志。 由硬件置位，必须由软件清0。 while(RI= =0)；RI= 0；
2020/12/10
4
三、实验原理
② 电源控制寄存器PCON
SMOD
GF1 GF0 PD IDL
2020/12/10
16
PPT精品课件
谢谢观看
Thank You For Watching
2020/12/10
17
③ SM2：多机通信控制位
④
1→只有接收到第9位（RB8）为1，RI
才置位
2020/12/10
2
三、实验原理
REN：串行口接收允许位。 1→允许串行口接收 0→禁止串行口接收
TB8：方式2和方式3时，为发送的第9位数据，也 可以作奇偶校验位。
RB8：方式2和方式3时，为接收到的第9位数据； 方式1时，为接收到的停止位。
2020/12/10
6
三、实验原理
➢ 方式1：8位数据异步通信接口。波特率可变。 波特率由定时器T1或T2的溢出率经分 频后得到。
➢ 方式2：9位数据异步通信接口。波特率可变。 波特率由主频fosc分频得到，当SMOD=1 时，波特率为fosc/32；当SMOD=0时， 波特率为fosc/64。
2020/12/10
10
三、实验原理
SMOD：对应PCON中的SMOD位
k ：因某些增强型的单片机，常可将对标准
的80C51时钟分频P87C5Xx2、P87PC76X、P89C6Xx2 等系列单片机，可以对标准80C51时钟进行2分频。
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异步通信的数据格式 ：
起 空始 闲位
一个字符帧 数据位
校停 验止 位位
空 下一字符 闲 起始位
LSB
MSB
异步通信的特点：不要求收发双方时钟的
严格一致，实现容易，设备开销较小，但 每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧 之间还有间隔，因此传输效率不高。
2、同步通信
同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制， 使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均 为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即保 持位同步关系，也保持字符同步关系。发送方对接收方的 同步可以通过两种方法实现。
发送
接收
单工
发送 时间1 接收 接收 时间2 发送
半双工
发送
接收
接收
发送
全双工
三、信号的调制与解调
利用调制器（Modulator）把数字信号转换成 模拟信号，然后送到通信线路上去，再由解调器 （Demodulator）把从通信线路上收到的模拟信 号转换成数字信号。由于通信是双向的，调制器 和解调器合并在一个装置中，这就是调制解调器 MODEM。
接 收 设10100100 1 备
0 10100100 1
间隙任意 发
送
0 11100110 1 0 1110011设0
备
异步通信是以字符（构成的帧）为
单位进行传输，字符与字符之间的间 隙（时间间隔）是任意的，但每个字 符中的各位是以固定的时间传送的， 即字符之间不一定有“位间隔”的整数 倍的关系，但同一字符内的各位之间 的距离均为“位间隔”的整数倍。
7.1 计算机串行通信基础
▪随着多微机系统的广泛应用和计算机网络技 术的普及，计算机的通信功能愈来愈显得重要。 计算机通信是指计算机与外部设备或计算机与 计算机之间的信息交换。
▪并行通信和串行通信两种方式。在多微机系 统以及现代测控系统中信息的交换多采用串行 通信方式。
▪计算机通信是将计算机技术和通信技术的相结合， 完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信 息交换 。可以分为两大类：并行通信与串行通信。
01101
计 数据
计
算
算
机
机
甲 时钟
乙
外同步
时钟
计 数据 0 1 1 0 1
计
算
算
机 数据+时钟
机
甲
乙
自同步
面向字符的同步格式 ：
SYN SYN SOH 标题 STX
数据块
ETB/ETX 块校验
此时，传送的数据和控制信息都必须由规定的字符集
（如ASCII码）中的字符所组成。图中帧头为1个或2个同 步字符SYN（ASCII码为16H）。SOH为序始字符 （ASCII码为01H），表示标题的开始，标题中包含源地 址、目标地址和路由指示等信息。STX为文始字符 （ASCII码为02H），表示传送的数据块开始。数据块是 传送的正文内容，由多个字符组成。数据块后面是组终 字符ETB（ASCII码为17H）或文终字符ETX（ASCII码 为03H）。然后是校验码。典型的面向字符的同步规程
典型的面向位的同步协议如ISO的高级数据链路控制规程 HDLC和IBM的同步数据链路控制规程SDLC。
同步通信的特点是以特定的位组合“01111110”作为帧的 开始和结束标志，所传输的一帧数据可以是任意位。所以传
输的效率较高，但实现的硬件设备比异步通信复杂。
二、串行通信的传输方向
1、单工 单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。 2、半双工 半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。 3、全双工 全双工是指数据可以同时进行双向传输。
最大距离与传输速率及传输线的电气特性有 关。当传输线使用每0.3m（约1英尺）有 50PF电容的非平衡屏蔽双绞线时，传输距离 随传输速率的增加而减小。当比特率超过 1000 bps 时，最大传输距离迅速下降，如 9600 bps 时最大距离下降到只有76m（约 250英尺）。
RS-232C
DCE DTE
电话网
RS-232C
DCE DTE
四、串行通信的错误校验
1、奇偶校验 在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验位（1或0）。奇 校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数 ；偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为 偶数。接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现不一致， 则说明传输数据过程中出现了差错。
▪并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同
时进行传送 。
8位同时传送 1
0
接
1
发
0
收 设
1
送
1 0
设
备
0
备
询问
应答
并行通信控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离 传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。
串行通信是将数据字节分成一位一位的形 式在一条传输线上逐个地传送。
接
发
收
D0
D7
送
设 备
8位顺次传送
设 备
串行通信的特点：传输线少，长距离传送时 成本低，且可以利用电话网等现成的设备， 但数据的传送控制比并行通信复杂。
7.1.1 串行通信的基本概念
一、异步通信与同步通信
1、异步通信 异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟
控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求 发送和接收设备的时钟尽可能一致。
2、代码和校验 代码和校验是发送方将所发数据块求和（或各字节异或）， 产生一个字节的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接 收方接收数据同时对数据块（除校验字节外）求和（或各字 节异或），将所得的结果与发送方的“校验和”进行比较， 相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。 3、循环冗余校验 这种校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的 循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验 等。这种校验方法纠错能力强，广泛应用于同步通信中。
五、传输速率与传输距离
1、传输速率
比特率是每秒钟传输二进制代码的位数，单位 是：位／秒（bps）。如每秒钟传送240个字 符，而每个字符格式包含10位(1个起始位、1 个停止位、8个数据位)，这时的比特率为：
10位×240个/秒 = 2400 bps
2、传输距离与传输速率的关系
串行接口或终端直接传送串行信息位流的
如IBM的二进制同步规程BSC。
面向位的同步格式 ：
8位
8位
8位
≥0位
01111110 地址场 控制场
信息场
16位
8位
校验场 列01111110作为开 始和结束标志。为了避免在数据流中出现序列01111110时引 起的混乱，发送方总是在其发送的数据流中每出现5个连续的 1就插入一个附加的0；接收方则每检测到5个连续的1并且其 后有一个0时，就删除该0。