80C51单片机的串行口

单片机原理及应用第6章80C51单片机的串行口80C51单片机是一种基于哈佛架构的8位单片机，具有强大的串行口功能。

串行口是一种通信接口，可以通过单根线传输数据。

本章将介绍80C51单片机的串行口原理及其应用。

一、80C51单片机的串行口原理80C51单片机的串行口包含两个寄存器，分别是SBUF（串行缓冲器）和SCON（串行控制寄存器）。

SBUF寄存器用来存储待发送或接收到的数据，SCON寄存器用来配置和控制串行口的工作模式。

80C51单片机的串行口有两种工作模式：串行异步通信模式和串行同步通信模式。

1.串行异步通信模式串行异步通信是指通信双方的时钟频率不同步，通信的数据按照字符为单位进行传输，字符之间有起始位、数据位、校验位和停止位组成。

80C51单片机的串行口支持标准的RS-232通信协议和非标准通信协议。

在串行异步通信模式下，SCON寄存器需要配置为相应的工作模式。

首先，需要选择串行口的工作模式。

80C51单片机支持第9位，即扩展模式，可以用来检测通信错误。

其次，需要设置波特率。

波特率是指数据每秒传输的位数，用波特率发生器（Baud Rate Generator，BRGR）来控制。

然后，需要设置起始位、数据位和停止位的配置，包括数据长度（5位、6位、7位或8位）、停止位的个数（1位或2位）。

在发送数据时，将待发送的数据通过MOV指令传送到SBUF寄存器，单片机会自动将数据发送出去。

在接收数据时，需要检测RI（接收中断）标志位，如果RI为1，表示接收到数据，可以通过MOV指令将接收到的数据读取到用户定义的变量中。

2.串行同步通信模式串行同步通信是指通信双方的时钟频率同步，在数据传输时需要时钟信号同步。

80C51单片机的串行同步通信支持SPI（串行外设接口）和I2C（串行总线接口）两种协议。

在串行同步通信模式下，SCON寄存器需要配置为相应的工作模式。

首先，需要选择串行口的工作模式。

80C51单片机支持主从模式，可以作为主设备发送数据，也可以作为从设备接收数据。

80C51单片机的并行端口结构80C51共有4个8位的并行I/O口，分别记作P0、P1、P2、P3。

被归入专用寄存器。

I/O端口有串行和并行之分，串行I/O端口一次只能传送一位二进制信息，并行I/O端口一次能传送一组二进制信息。

（1）并行I/O口的功能①PO口：电路中包括一个数据输出锁存器和两个三态数据输入缓存器，另外还有一个数据输出的驱动和控制电路。

这两组端口用来作为CPU与外部数据存储器、外部程序存储器和I/O扩展口的总线接口，而不像P1、P3直接用做输出口。

P0.０～P0.7，P0口是8位双向I/O口，P0.i引脚可以是P0.0到P0.7的任何一位，即在P0口有8个与上图相同的电路组成。

该8位都是漏极开路（漏极开路即高阻状态，适用于输入/输出，其可独立输入/输出低电平和高阻状态）输出，每个引脚可以驱动8个LS型TTL负载且内部没有上拉电阻，执行输出功能时外部必须接上拉电阻（10K 即可）。

若要执行输入功能，必须先输出高电平方能读取该端口所连接的外部数据；若在访问外部存储器（RAM、ROM）和扩展的I/O口时，P0可作为地址总线（A0~A7）和数据总线（D0~D7），分时进行工作。

在指令的前半周期，P0口作为地址总线的低8位，在指令的后半周期为8位的数据总线。

P1口的各个单元：输入缓冲器：在P0口中，有两个三态的缓冲器，三态门有三个状态，即在其输出端可以是高电平、低电平和高阻状态（或称为禁止状态）。

上面一个是读锁存器的缓冲器，也就是说，要读取D锁存器输出端Q的数据，那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制端（上图中标号为…读锁存器‟端）有效。

要读取P0.i引脚上的数据，也要使标号为…读引脚‟的这个三态缓冲器的控制端有效，引脚上的数据才会传输到我们单片机的内部数据总线上。

D锁存器：存储器中可以存放电荷，加一个小的存储器的单元，并在它的面前加一个开关，要让这一位输出时，就把开关打开，信号就进入存储器的单元，然后马上关闭开关，这一位的状态就被保存下来，直到下一次命令让它把开关再打开为止，这就是锁存器。

80C51单片机的串行口在单片机的世界里，80C51 单片机凭借其稳定性和广泛的应用一直占据着重要的地位。

而串行口作为 80C51 单片机的重要通信接口，发挥着至关重要的作用。

要理解 80C51 单片机的串行口，首先得知道串行通信的概念。

简单来说，串行通信就是数据一位一位地依次传输，相比并行通信，它只需要较少的数据线，这在很多场景下能大大减少硬件成本和布线难度。

80C51 单片机的串行口有 4 种工作方式，分别是方式 0、方式 1、方式 2 和方式 3。

方式 0 是同步移位寄存器输入/输出方式。

在这种方式下，数据以 8 位为一帧，低位在前，高位在后，没有起始位和停止位。

它通常用于扩展并行 I/O 口，例如外接串入并出的移位寄存器 74LS164 或并入串出的移位寄存器 74LS165。

方式 1 是 8 位异步通信方式，波特率可变。

这是最常用的串行通信方式之一。

一帧数据由 1 位起始位（低电平）、8 位数据位（低位在前）和 1 位停止位（高电平）组成。

发送和接收都是通过专门的寄存器来实现的。

方式 2 是 9 位异步通信方式，波特率固定。

一帧数据由 1 位起始位、8 位数据位、1 位可编程的第 9 位数据和 1 位停止位组成。

这种方式常用于多机通信，第 9 位数据可以作为地址/数据的标识位。

方式 3 与方式 2 类似，也是 9 位异步通信方式，但波特率可变。

串行口的波特率是一个非常关键的概念。

波特率决定了数据传输的速度。

在 80C51 单片机中，方式 0 和方式 2 的波特率是固定的，而方式 1 和方式 3 的波特率则是由定时器 T1 的溢出率来决定的。

通过设置定时器 T1 的工作方式和初值，可以得到不同的波特率，以适应不同的通信需求。

在实际应用中，要使用 80C51 单片机的串行口进行通信，还需要对相关的寄存器进行配置。

比如，串行控制寄存器 SCON 用于设置串行口的工作方式、接收/发送控制等；电源控制寄存器 PCON 中的 SMOD 位用于控制方式 1、2、3 的波特率加倍。

80C51串行口通信80C51串行口的结构TXD 是80C51单片机的P3.1口RXD 是80C51单片机的P3.0口T1 溢出率是定时器1 的溢出率 SMOD是发送速率倍频的 16分频T1每溢出一次发送一位，里面复杂咱们不管，每次发送完后TI申请中断，就是串口每次发送完一个字节去申请一个中断，每接受完一个字节它也要申请一次中断。

接受完了通过移位寄存器SBUF 取走。

发送也用SBUF .单片机上有两个物理上独立的接受，发送缓冲器SBUF,它们占用同一地址99H；接受器是双缓冲结构；发送缓冲器，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠错误。

解释下这句话意思：物理上独立的但是地址相同，但是具体内部构造咱们不去了解它。

2个寄存器一个负责发一个负责收，接受是双缓冲的结构。

如果去取数据A=SBUF ; 发送数据SBUF =A; 就是说SBUF =A 就把A发出去了。

A= SBUF 就是把 SBUF的值给取出来给了A。

单片机的串口就是这么简单。

主要要搞好中断和比特率。

80C51串行口的控制寄存器SCON是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、接受/发送控制以及设置状态标志；有此图课看出地址诶98H 能对8整除所以可以进行位操作。

●SMO 和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：如下图串行口有4种工作方式。

0 、1、2、3。

f方式0 可以看出是移位寄存器就是一位一位移位了，波特率是固定的晶振除以12Fosc(oscillator 振荡器)，方式1 是10位异步收发器（8位数据），波特率可变。

一下 2、3类同。

我们主要掌握方式1就OK。

用的最多的也是方式1。

波特率用软件控制，设置多少就多少。

由于选择方式1所以SMO SM1就是 01 。

●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）。

80C51单片机的串口是一个能进行全双工异步通信或同步移位寄存器，具有4种工作方式的可编程接口。

其帧格式可为8位、10位或11位，并可以设置多种不同的波特率。

通过引脚RXD（P3.0串行数据接收引脚）和引脚TXD（P3.1 串行数据发送引脚）与外界进行通信。

80C51单片机串行口是由发送缓冲寄存器SBUF、发送控制器、发送控制门、接收缓冲寄存器SBUF、接收控制寄存器、移位寄存器和中断等部分组成。

1．SBUF在逻辑上，SBUF只有一个，既表示发送寄存器，又表示接收寄存器。

具有同一个单元地址99H。

在物理上，SBUF有两个，一个是发送寄存器，另一个是接收寄存器。

接收器是双缓冲结构；发送缓冲器，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠错误。

2．控制寄存器与串行通信有关的控制寄存器共有三个。

（1）串行控制寄存器SCONSCON是80C51的一个可位寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制。

单元地址98H,位地址9FH-98H。

寄存器及位地址表示如下：当方式0时，接收完第8位数据后，该位由硬件置位。

在其它方式下，当接收到停止位时，该位由硬件置位。

因此RI=1，表示帧接收结束，其状态既可供软件查询使用，也可以请求中断。

RI位由软件清0。

（2）电源控制寄存器PCONPCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器。

单元地址为87H。

其内容如下：在HMOS的单片机中，该寄存器中除最高位之外，其它位都是虚设的。

最高位（SMOD）是串行口波特率的倍增位，当SMOD=1时串行口波特率加倍。

系统复位时，SMOD=0。

PCON寄存器不能进行位寻址，因此表中写了“位序”而不是“位地址”。

7.2.2 80C51单片机串行通信工作方式1．串行工作方式0在方式0下，串行口是作为同步移位寄存器使用。

这时以RXD（P3.0）端作为数据移位的入口和出口，而由TXD（P3.1）端提供移位脉冲。

移位数据的发送和接收以8位为一帧，不设起始位和停止位，低位在前高位在后。

第六章80C51的串行口习题及答案1、80C51单片机串行口有几种工作方式？如何选择？简述其特点？答：80C51单片机串行口有4种工作方式。

各方式的特点：方式0: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。

波特率固定为晶振频率的1/12。

方式1:为10位数据异步通信口。

波特率可变。

方式2或方式3:为11位数据的异步通信口。

方式2波特率固定，相对于固定的晶振频率只有两种波特率。

方式3波特率可变。

使用时，根据需要和各方式的特点配合选择。

2、串行通信的接口标准有哪几种？答：串行通信接口标准有：1.RS_232C接口；2.RS_422A接口；3. RS_485接口。

3、在串行通信中，通信速率与传输距离之间的关系如何？答：在串行通信中，传输距离与传输速率的关系：当传输线使用每0.3m （约1ft）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。

5、利用单片机串行口扩展24个发光二极管和8个按键，要求画出电路图并编写程序，使24个发光二极管按照不同的顺序发光（发光的时间间隔为1s）o 答：实现电路图如下：扩展I/O 口时使用方式0,波特率固定，实现程序如下:BOOT:CLR EAMOV SCON,#10HCLR P1.0 ;关闭I0 扩展口CLR P1.1CLR P1.2CLR P1.3 ;对键盘扩展芯片165 使能MAIN: SETB P1.0 ;对第一个扩展IO 口芯片使能ACALL DISPLAYCLR P1.0SETB P1.1 ;第一个扩展IO 口顺序显示完毕，对第二个扩展IO 芯片使能ACALL DISPLAYCLR P1.1SETB P1.2ACALL DISPLAYCLR P1.2SJMP MAIN ;循环显示DISPLAY: MOV A,#00000001b ;从第一个开始MOV R4,#8 ;送显示长度LOOP:MOV SBUF, ACALL DELAY1SDJNZ R4, LOOPRETEND6、编制图6.30 的中断方式的数据接收程序。