第7章 89C51串行口及串行通信技术(BH)

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⒉ 电源控制及波特率选择寄存器 PCON 最高位SMOD与串行口控制有关，其它 位与低功耗工作方式有关。
D7 SMOD D6 — D5 — D4 WLF D3 GF1 D2 GF0 D1 PD D0 IDL
7.2 80C51串行口及控制
SMOD：串行通信波特率系数控制位。 当SMOD＝1时，使波特率加倍。 复位后，SMOD＝0。
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7.1 串行数据通信概述
通信：计算机与计算机之间的数据传送。 单台仪器仪表或控制器往往会带有不止一个 的单片微机，多个智能仪器仪表或控制器在单片微 机应用系统中又常常会构成一个分布式采集、控制 系统，上层由PC进行集中管理等。
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7.1 串行数据通信概述
（3）RS-422
T+ TR+ R-
R+R- T+T-
R+R- T+T-
R+R- T+T-
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7.2 80C51串行口及控制
1. 串行数据通信主要用异步接收发送器(UART) 电路实现 2. 80C51中已集成有UART。 3. 80C51 中 的 串 行 口 是 一 个 全 双 工 的 异 步 串 行 通 信 接 口 ， 它 可 作 UART（通用异步接收和发送器）用，也可作同步移位寄存器用。
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7.4 多处理机通信方式
SM2：多处理机通信位。 当串行口以方式2或方式3接收时，若SM2＝1，只有 当接收到的第9位数据RB8为1时，才将数据送入接收缓冲 器SBUF，并使RI置1，申请中断，否则数据将丢失；若 SM2＝0，则无论第9位数据RB8是1还是0，都能将数据装 入SBUF，并且发中断。 利用这一特性，便可实现主机与多个从机之间的串行 通信。下图为多机通信连线示意图，系统中左边的80C51为 主机，其余的为1～n号从机，并保证每台从机在系统中的 编号是惟一的。
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7.1 串行数据通信概述
⒉ 单工方式、半双工方式、全双工方式
⑴ 单工方式 信号(不包括联络信号) 在信道中只能沿一个方向 传送。 ⑵ 半双工方式 通信的双方均具有发送和接收信息的能力， 信道也具有双向传输性能，通信的任何一方在指定 的时刻，只能沿某一个方向传送信息。 ⑶ 全双工方式 若信号在通信双方之间沿两个方向同时传送， 任何一方在同一时刻既能发送又能接收信息。
★读SBUF（MOV A，SBUF），则访问接 收数据寄存器； ★写SBUF（MOV SBUF，A），则访问发 送数据寄存器。 计算机科学学院 电子信息科学教研室
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7.3 串行口的工作方式
表
SM0 SM1 工作方式 特点
串行口工作方式选择
波特率
0 0
0 1
方式0 方式1
8位同步移位 寄存器 10位UART
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7.2 80C51串行口及控制
7.2.2 80C51串行口控制 ⒈ 串行口状态控制寄存器 SCON 控制串行通信的方式选择、接收，指示串行口 的中断状态。
9FH SM0 9EH SM1 9DH SM2 9CH REN 9BH TB8 9AH RB8 99H TI 98H RI
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⒊ 异步传输和同步传输 在数据通信中，要保证发送的信号在接收端能被正确地 接收，必须采用同步技术。 常用的同步技术有两种方式，一种称为异步传输也称起 止同步方式，另一种称为同步传输也称同步字符同步方 式。 ⒋ 波特率(BAUD RATE) 串行通信的传送速率用于说明数据传送的快慢，单位为 band（波特）。“比特率”是指每秒传送二进制数据的位 数，单位为比特/秒，记作bits/s或b/s或bps。 串行通信常用的标准波特率在RS-232C标准中已有规定， 如波特率为600、1200、2400、4800、9600、19200等 等。 假若数据传送速率为120字符/s，而每一个字符帧已规定 为10个数据位，则传输速率为120×10＝1200bit/s，即波 特率为1200，每一位数据传送的时间为波特率的倒数： T＝1÷1200＝0.833ms 7
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7.3 串行口的工作方式
7.3.2 串行口方式1 8位UART SM0＝0、SM1＝l。 • 数据传输波特率由T1和T2的溢出决定，可用程序设定。当T2CON 寄存器中的RCLK和TCLK置位时，采用T2作为串行口接收和发送的 波特率发生器。而当RCLK和TCLK都为零时，采用T1作为串行口接 收和发送的波特率发生器。 • 由 TXD引脚发送数据。 • 由 RXD引脚接收数据。 • 发送或接收一帧信息为10位：1位起始位（0）、8位数据位(低位 在前)和l位停止位（1）。 帧格式如下：
fosc/12 可变
1
1
0
1
方式2
方式3
11位UART
11位UART
fosc/64或fosc/32
可变
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7.3 串行口的工作方式
7.3.1 串行口方式0
• • • •
同步移位寄存器方式
数据传输波特率固定为（1／12）fosc。 由RXD引脚输入或输出数据， 由TXD引脚输出同步移位时钟。 接收／发送的是8位数据，传输时低位在前。帧 格式如下：
单片机原理与接口技术（第3版） 第 7 章 串行口原理及应用
学 院：计算机科学学院 教 师：师红宇 时 间：2013年4月
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内 容 提 要
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 串行数据通信概述 80C51串行口及控制 串行口的工作方式 多处理机通信方式 串行口的应用
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7.5 串行口的应用
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数据库服务器 应用服务器 WEB服务器 防火墙 INTERNET
数据库
数据采集与 通信工作站
Baidu Nhomakorabea
用户工作站 电力通信网
用户工作站
电能量远方终端
电能量远方终端
电能表
电能表
计量计费系统结构图 计算机科学学院 电子信息科学教研室
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7.1 串行数据通信概述
⒈ 传送方式
⑴ 并行传送方式 在数据传输时，一个数据编码字符的所有各位都同时发 送、并排传输，又同时被接收。 并行传送方式要求物理信道为并行内总线或者并行外总 线。 ⑵ 串行传送方式 在数据传输时，一个数据编码字符的所有各位按一定顺 序，一位接着一位在信道中被发送和接收。 串行传送方式的物理信道为串行总线。 计算机与外界的数据传送大多是串行的，其传送距离可 以从几米直到几千公里。
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7.2.1 80C51串行口结构
7.2 80C51串行口及控制
⑶ 串行数据输入／输出引脚 接收方式下，串行数据从RXD引脚输入，串行口内部在 接收缓冲器之前还有移位寄存器，从而构成了串行接收的双 缓冲结构，可以避免在数据接收过程中出现帧重叠错误。 在发送方式下，串行数据通过TXD引脚输出。 ⑷ 串行口控制逻辑 接受来自波特率发生器的时钟信号TXCLOCK和 RXCLOCK； 控制内部的输入移位寄存器将外部的串行数据转换为并 行数据； 控制内部的输出移位寄存器将内部的并行数据转换为串 行数据输出； 控制串行中断（RI和TI）。
b) RS-232-C的电平特性
RS-232-C采用“负逻辑”规定逻辑电平： 数据“0”或逻辑“0”为：+3V～+15V； 数据“1”或逻辑“1”为：-3V～-15V； 控制线的接通状态为：+3V～+15V； 控制线的断开状态为：-3V～-15V。 DTE——Data Terminal Equipment数据终端设备，它是数据源和接收信息的目的。在 通信系统中，计算机系统和外围设备都可作为DTE。 DCE——Data Communication Equipment数据通信设备，它是DTE同通信线路之间的信 号匹配器，实现DTE与通信线线之间通信连接的建立、维持和终止，并完成信号变换和编码。 DCE通常是指调制解调器
c) DTE与DCE
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7.1 串行数据通信概述
TxD RxD GND RTS CTS TxD RxD GND RTS CTS
DB25引脚图
DB9引脚图
DTE与DTE之间的连接图
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7.1 串行数据通信概述
RS-485总线,在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS485 串行总线 RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。 加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信 号能在千米以外得到恢复。 RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态， 因此，发送电路须由使能信号加以控制。 RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接 收器。
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7.3 串行口的工作方式
7.3.3 串行口方式2和3 9位UART SM0＝1、SM1＝0，选择方式2； SM1＝1、SM0＝1，选择方式3。 • 由TXD引脚发送数据。 • 由RXD引脚接收数据。 • 发送或接收一帧信息为11位：1位起始位（0）、8位数据位(低位 在前) 、1位可编程位和1位停止位（l）。发送时可编程位TB8可 设置为1或0，接收时可编程位进入SCON寄存器的RB8位。 • 方式2的波特率是固定的，为振荡器频率的1/32或1/64。.方式3 的波特率则由T1和T2的溢出决定，可用程序设定。
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7.2 80C51串行口及控制
1. 波特率发生器 由T1、T2 及内部的一些控制开关和分频器所组成。它 提供串行口的时钟信号为 TXCLOCK和 RXCLOCK。 控制波特率发生器的特殊功能寄存器： TMOD、TCON、T2CON、PCON、TL1、TH1、TL2、 TH2等。 2. 串行口内部 ⑴ 串行数据缓冲寄存器SBUF 有接收缓冲器SBUF和发送缓冲器SBUF，占用同一个地 址(99H) 。 ⑵ 串行口控制寄存器SCON
A+
（2）RS-485
BA+ 计算机科学学院 BA+ BA+ B10
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7.1 串行数据通信概述
RS422总线,RS485和RS422电路原理基本相同，都是以差动方式 发送和接受，不需要数字地线。 RS422通过两对双绞线可以全双工工作收发互不影响，而RS485只 能半双工工作，发收不能同时进行，但它只需要一对双绞线。
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7.1 串行数据通信概述
7.1 串行数据通信概述
5.串行接口标准RS-232C/RS-485/RS-422 （1）RS-232C
a) RS-232-C接口标准 所谓RS-232-C接口标准就是由EIA和CCITT推荐的在串行通信中采用的接口标准，即 DTE与DCE之间串行二进制数据通信的接口标准。 RS-232C标准的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS（Recommeded Standard）代表推荐标准，232 是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969），在这之前有RS-232B和RS-232A。 它规定连接 电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。RS-232C接口最大传输速率 为20Kbps，线缆最长为15米。RS-232C接口通常被用于将电脑信号 输入控制，当通信距离 较近时，可不需要Modem，通信双方可以直接连接，这种情况下，只需使用少数几根信号线。
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⒊ 串行数据寄存器SBUF 包含在物理上是隔离的两个8位寄存器： 发送数据寄存器和接收数据寄存器，它们共用 一个地址99H。
D7 SD7 D6 SD6 D5 SD5 D4 SD4 D3 SD3 D2 SD2 D1 SD1 D0 SD0
7.2 80C51串行口及控制