常用单元电路—讲义—串口

RTS
CTS DELL
4
5 22
请求发送
清除发送 振铃指示
RTS
CTS DELL
2、RS-232C的接口信号 DSR DTR
• RS-232C规标准接口有25条线，4条数据线、11条控制 线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9根， 它们是： • （1）联络控制信号线： • 数据装置准备好（Data set ready-DSR)——有效时 （ON）状态，表明通信装置处于可以使用的状态。 • 数据终端准备好(Data set ready-DTR)——有效时（ON） 状态，表明数据终端可以使用。 • 这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这 两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不 说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通 信要由下面的控制信号决定。
单工、半双工和全双工的定义
• 如果在通信过程的任意时刻，信息只能由 一方A传到另一方B，则称为单工。 • 如果在任意时刻，信息既可由A传到B，又 能由B传A，但只能由一个方向上的传输存 在，称为半双工传输。
• 如果在任意时刻，线路上存在A到B和B到A 的双向信号传输，则称为全双工。
数据传输方向
--------> <--------> -------->
奇偶校验
• 奇校验：所有传送的数位（含字符的各数位 和校验位）中，“1”的个数为奇数，如：
• 1 0110，0101
• 0 0110，0001
• 偶校验：所有传送的数位（含字符的各数位 和校验位）中，“1”的个数为偶数，如： • 1 0100，0101
• 0 0100，0001
1.电气特性
• EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作 了规定。 • 在TxD和RxD上：逻辑1(MARK) =-3V～-15V • 逻辑0(SPACE)=+3～＋15V

2、方式2和方式3输入
RXD 位采样脉冲 RI（中断标志） 起始
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RB8
停止位
接收时，数据从右边移入输入移位寄存器，在起 始位0移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。 当RI=0，且SM2=0（或接收到的第9位数据为1）时， 接收到的数据装入接收缓冲器SBUF和RB8（接收数 据的第9位），置RI=1，向CPU请求中断。如果条件 不满足，则数据丢失，且不置位RI，继续搜索RXD 引脚的负跳变。
2、有电平偏移 RS-232C总线标准要求收发双方共地。通信距离较大时， 收发双方的地电位差别较大，在信号地上将有比较大的地电流 并产生压降。 3、抗干扰能力差 RS-232C在电平转换时采用单端输入输出，在传输过程中 当干扰和噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比，RS-232C 总线标准不得不采用比较大的电压摆幅。
8.1.7
串行通信接口标准
一、RS-232C接口
RS-232C是EIA（美国电子工业协会）1969年修订RS232C标准。RS-232C定义了数据终端设备（DTE）与数据 通信设备（DCE）之间的物理接口标准。 1、机械特性 RS-232C接口规定使用25针连接器，连接器的尺寸及每个 插针的排列位置都有明确的定义。（阳头）
发送 发送 接收 接收
时间2 时间1
接收 发送
发送 接收
接收 发送
单工
半双工
全双工
8.1.3 串行通信接口的任务
通信协议:通信双方必须共同遵守的一种约定,
约定包括数据的格式,同步的方式,传送的步骤, 检纠错方式及控制字符的定义等
串口的基本任务
实现数据格式化 2 进行串行数据与并行数据的转换 3 控制数据的传输速率 4 进行传送错误检测

接收移位时钟rx时钟频率和波特率相同和位检测器采样脉冲频率是rx时钟的16倍1位数据期间有16个采样脉冲当采样到rxd端从1到0的跳变时就启动检测器接收的值是3次连续采样第789个脉冲时采样进行表决以确认是否是真正的起始位负跳变的开始
第四讲 MCS-51的串行口 全双工的异步通讯串行口 4种工作方式 ,波特率由片内定时器/计数器控制。
51单片机串口通信的应用举例
串行口工作之前，应对其进行初始化，主要是 设置产生波特率的定时器1、串行口控制和中断控 制。具体步骤如下 1. 确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）； 2. 计算T1的初值，装载TH1、TL1； 3. 启动T1（编程TCON中的TR1位）； 4. 确定串行口控制（编程SCON寄存器）； 5. 串行口在中断方式工作时，要进行中断设置（ 编程IE 、IP寄存器）。
并置中断标志RI=1向CPU发出中断请求； （2）接收到的第9位数据为0时，则不产生中断标
志，信息将抛弃。
若SM2=0，则接收的第9位数据不论是0还是1，都产生 RI=1中断标志，接收到的数据装入SBUF中。
应用上述特性，便可实现MCS-51的多机通讯。
设多机系统中有一主机和3个8051从机，如下图。
1个停止位（1），先发送或接收最低位。帧格式如 下：
方式1波特率=（2SMOD/32）×定时器T1的溢出率 SMOD为PCON寄存器的最高位的值（0或1）。
1．方式1发送
方式1输出时，数据由TXD输出，
一帧信息为10位，1位起始位0，8位数据位（先低位） 和1位停止位1。
当执行一条数据写发送缓冲器SBUF的指令，就启动发 送。图中TX时钟的频率就是发送的波特率。
主机的RXD与从机的TXD相连，主机TXD与从机的RXD 端相连。从机地址分别为00H、01H、02H。

• 在方式0中，波特率为时钟频率的1/12，即fosc/12，固定不变
• 在方式2中，波特率取决于PCON中的SMOD值：
当SMOD=0时，波特率为fosc/64；
当SMOD=1时，波特率为fosc/32.即波特率
=
2 SMOD 64
f osc
。
2. 方式1和方式3的波特率可变，由定时器1的溢出率决定
在进行双机通信时，两机应采用相同的工作方式和波特率。
参考发送子程序如下： MOV MOV MOV MOV
START： MOVX MOV MOV MOV
WAIT: JBC AJMP
CONT： INC DJNZ RET
SCON，#80H ；设置串行口为方式2
PCON，#80H ；SMOD=1
DPTR，#1000H ；设数据块指针
R7，#20H
；设数据块长度
01
方式1
10位UART
10
方式2
11位UART
11
方式3
11位UART
波特率
fosc/12
可变 fosc/64或 fosc/32
可变
例：设串行口工作在方式1，允许接收，则指令为： MOV SCON,#01010000B
串口好教程
87H SMOD × × × GF1 GF0 PD IDL 串行通信只用该位，为1时，波特率×2；为0时不变。
S N75174 2 1
3
外 5V
VC C
8 05 1 (乙 机 )
4
1
3 TXD
74LS 05
RS-422A双机异步通信接口电路
串口好教程
查询方式
1) 甲机发送
编程将甲机片外1000H～101FH单元的数据块从串行口 输出。定义方式2发送，TB8为奇偶校验位。发送波特率 375 kb/s，晶振为12 MHz, SMOD=1。

模拟 电子开
关
模拟 电子开
关
合成
频带信 号输出
1 01
1.5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。 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。
? 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。
1.3 串行通信的传输方向
①单工
? RS-422A传输速率（90Kbps）时，传输距离可达1200米。
2.3 RS-485 接口
? RS-485是RS-422A的变型
：RS-422A用于全双工，而
RS-485则还可用于半双工。
RS-485是一种多发送器标准
，在通信线路上最多可以使用
TTL
TTL 32 对差分驱动器/接收器。

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

电气特性——驱动器
参数 输出电压 输出电压 输出电阻 输出上升时间 输出共模电压 输出短路电流
条件 Rt=∞ Rt=100 A TO B Rt=100 Rt=100 per output to common
最小值
最大值 10V / -10V
2V / -2V 100Ω 10% of Bit width ±3V ±150mA

功能特性

信号说明（一）
数据电路 “发送”和“接收”是从DTE的立场上出发的 对于103电路“TD”，是由DTE向DCE发送数据，
在DCE一侧仍然称它为发送数据电路，实际上是
DCE从该电路接收数据信号。 同样对于104电路“RD”是由DCE发送数据， DTE接收数据。
和测试规程的需要而建立的

信号说明（四）
DCD用于监视通信线路和DCE设备的工作状态 DSR用于由DCE告诉DTE自己是否已经处于工
作状态（开机）
DTR用于由DTE告诉DCE自己是否已经处于工
作状态（开机）

Max +/-6
+/-5 ±250 30%
Units V
V mA bit宽 度 V mV V Ω
-1 -7 12K
3 ±200 12

三者比较（一）
RS-232
RS-422
RS-485
支持不同的：
通信速率，传输距离，抗干扰 能力，带负载能力，电气特性。
当接口兼容DCE和DTE时，优选母插座。

机械特性（三）－示意图

机械特性（四）－DB9管脚定义 DB9引脚 DB25引脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8 3 2 20 7 6 4 5 22 源 DCE DCE DTE DTE DCE DTE DCE DCE 缩写 DCD RD TD DTR SG DSR RTS CTS RI 信号命名 载波检测 接收数据 发送数据 DTE准备好 信号地 DCE准备好 请求发送 准备发送 振铃指示

简介 串行接口Serial Interface是指数据一位位地顺序传送，其特点是通信线 路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，并可以利用电话线， 从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。
一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行 通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行，最少只需一根传输 线即可完成；成本低但传送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到 几千米；根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半 双工和全双工三种。
由来
串行接口连接器 串口的出现是在1980年前后，数据传输率是115kbps～230kbps。串口 出现的初期是为了实现连接计算机外设的目的，初期串口一般用来 连接鼠标和外置Modem以及老式摄像头和写字板等设备。串口也可 以应用于由于两台计算机（或设备）之间的互联及数据传输。由于 串口（COM）不支持热插拔及传输速率较低目前部分新主板和大部 分便携电脑已开始取消该接口，目前串口多用于工控和测量设备以 及部分通信设备中。
USB是英文Universal Serial BUS的缩写，中文含义是“通用串行总线”。它不是 一种新的总线标准，而是应用在PC领域的接口技术。USB是一个外部总线标 准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口支持设备的即插即用 和热插拔功能。 USB的版本 第一代：USB 1.0/1.1的最大传输速率为12Mbps。1996年推出。 第二代：USB 2.0的最大传输速率高达480Mbps。USB 1.0/1.1与USB 2.0的接 口是相互兼容的。 第三代：USB 3.0 最大传输速率5Gbps, 向下兼容USB 1.0/1.1/2.0 usb的应用 USB2.0作为市场的主流产品，已经得到普遍的认可与应用，从PC端到消费电 子市场应用领域已得到更多的支持；其广阔的应用前景与高速的整合效应已 成为新世代的产业趋势。 目前市场上可以看到的主要是有三类： 一、电脑周边设备，如移动硬盘、优盘等便携式存储设备上，令消费者可以将 大量数据非常容易的进行转移； 二、扫描仪、打印机等原先使用并口的设备，目前也已开始采用USB2.0接口， 大大的提高了传输速度，也由于热插拔的使用方法带给了用户极大的方便。 三、数码影像类，例如数码相机，数码摄影机等等，虽然目前仍是以USB1.1的 接口为主，但由于消费者大量的照片需要快速的传送到电脑上，因此USB2.0 在这里也是大有可为的

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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
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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。