13单片机讲义(第十三章MCS- 51的串行通信技术及其它扩展接口)

第五章 单片机的串行通信
串行通信的概念 串行口的构成与工作方式
串行口的典型应用
MCS-51单片机的内部除含有4个并行I/O接口 外，还带有一个串行I/O接口，专门用于串行通信。
在计算机系统中，串行通信是指计算机主机与 外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行 传送。
5.1 串行通信的概念
主要内容： 异步串行通信 同步串行通信
位，RI才激活。 在方式0中，SM2必须是0。
③REN：允许串行接收位。 由软件置位或清零。REN＝1时允许接收，REN=0禁
止接收。 ④TB8：发送数据位8。 该位是方式2、3中要发送的第九位数据。可用软件
置位与清零。MCS-51多机通信中用它来区分表示地址 帧/数据帧。在其它通信协议中，该位可用作奇偶位。
① SM0、SM1:串行口工作方式选择位 串行口有4种工作方式。见下表，其中fosc是振
荡频率，UART为通用异步接收和发送器的英文缩 写。
②SM2：工作方式２、３中的允许多机通信控制位。 在方式2、3中，若SM2=1，而接收到的第9位数据
（RB8）为0，则接收中断不被激活。 在方式1中，若SM2=1，只有接收到有效的停止
⑴ 发送: 执行任何一条将SBUF作为目的寄存器的指令时，
数据开始从RXD端串行发送，其波特率为振荡器频 率的十二分之一。 从TXD端输出移位脉冲。
1帧（8位）数据发送完毕后，各控制端均恢复原 状态，只有TI保持高电平，呈中断申请状态。要再 次发送数据时，必须用软件将TI清零。
（2）接收: 在满足REN=1和RI=0的条件下，就会启动一次
MOV TL1，#0E8H
；时间常数
MOV TH1，#0E8H
；装入重装载值
SETB TR1

3、串行通信工作方式 、
单工 A 发 A 发 收 B 收 广播电台 收音机
半双工
B 收 发
对讲机
全双工
A 发 收
B 收 发
电话机
4、波特率 、
波特率是指每秒钟传送信号的数量，单位为波特（Baud）。 波特率是指每秒钟传送信号的数量，单位为波特（Baud） 是指每秒钟传送信号的数量 波特 例：异步串行通信的数据传送的速率是120字符/秒，而每个字符规 异步串行通信的数据传送的速率是120字符/ 120字符 定包含10位（ 1个起始位、8个数据位、1个停止位）数字，则传输 定包含10位 个起始位、 个数据位、 个停止位）数字， 10 波特率为： 波特率为： 120字符/秒× 10位/字符=1200位/秒= 1200bps 10位 字符=1200 =1200位 120字符/ 字符
(P3.1)
去申请中断
1、SBUF：串行发送 / 接收数据缓冲器 99H 、 ： 发送 接收 2、SCON：串行口控制寄存器 、 ：
SM0 SM1 SM2 REN TB8
98H
RB8 TI RI
3、PCON：特殊功能寄存器 ：
SMOD
87H
4、IE：中断允许寄存器 、 ：
EA ES
A8H
ET1 EX1 ET0 EX0
如何发送和接收数据 可中断、 可中断、可查询
MCS-51串行口的结构如下图所示： SBUF （发） A 累 加 器 波 特 率 发 生 器
T1
(门)移位寄存器 门 移位寄存器 发送控制器 TI
引脚 TxD
(P3.1)
CPU CPU 内 部
≥1
接收控制器 RI SBUF （收） 引脚 移位寄存器 RxD

MCS-51单片机的系统扩展技术（一）在MCS-51单片机的的内部虽已集成了很多资源，但这类单片机属于一种“通用”的单片机，单片机内部的各种资源都是折衷配置的，如片内程序存储器、数据存储器的容量都不大，并行I/O端口的数量也不很多，此外，在有些应用中，片内定时器、中断、串行口等也显得不足，还有一些功能是基本型MCS-51单片机所没有的，比如A/D转换，D/A转换等等。

实际应用中的要求是各种各样的，如果用到了MCS-51单片机内部所没有资源（如A/D，D/A等），或者单片机内部虽有，但却不够使用的资源，就要根据需要，对单片机进行扩展，以增加所需要的功能。

MCS-51单片机所可能需要扩展的芯片种类非常多，但这里并不面面俱到，主要是通过对外扩程序存储器、数据存储器、I/O接口、A/D和D/A的介绍，使读者熟悉单片机接口的一般方法。

实际上，如果对于这些常规的扩展芯片能够熟练地掌握和应用，并能理解其扩展的原理，拿到任何一块需要扩展的芯片，只要有这块芯片的数据手册或接口时序之类的资料，就能自行设计芯片的接口电路部份。

1．MCS-51单片机扩展的原理MCS-51单片机被设计成具有通用计算机那样的外部总线结构，所以用MCS-51单片机进行扩展很方便，下面首先了解片外总线的工作原理。

1．1 片外总线结构图1是单片机的三总线结构示意图，一般芯片的引脚都很多，要进行扩展，直接的问题是各种芯片如何与单片机连接。

MCS-51系列单片机采用“总线”的方法进行扩展。

所谓总线，实际上就是连接系统中主机与各扩展部件的一组公共信号线。

各个外围功能芯片通过三组总线与单片机相连。

这三组总线分别是地址总线、数据总线和控制总线，下面分别介绍。

（1）数据总线（DB）：用于外围芯片和单片机之间进行数据传递，比如将外部存储器中的数据送到单片机的内部，或者将单片机中的数据送到外部的D/A转换器。

在51单片机中，数据的传递是用8根线同时进行的，也就是51单片机的数据总线的宽度是8位，这8根线就被称之为数据总线。

04 MCS-51单片机的串行口编程与应用
CHAPTER
串行口的初始化编程
串行口初始化
在应用串行口之前，需要对其进行初 始化设置，包括设置波特率、数据位 、停止位、奇偶校验等参数。
寄存器配置
根据需要配置相关的寄存器，如控制 寄存器、状态寄存器等，以控制串行 口的操作模式和状态。
串行口的发送数据编程
USB接口
是一种通用串行总线接口，传输速度快，支持热插拔， 但需要专门的驱动程序。
串行口的发展趋势与未来展望
高速化
随着技术的发展，串行口 的传输速率不断提高，未 来将实现更快的数据传输 速度。
标准化
为了方便不同设备之间的 通信，串行口的接口标准 和协议将不断标准化。
集成化
未来串行口将更加集成化， 与其它接口融合在一起， 实现更加便捷的通信方式。
串行口的波特率寄存器
MCS-51单片机的串行口具有两个波 特率寄存器：TH2（定时器2高字节） 和TL2（定时器2低字节）。
波特率寄存器用于设置串行通信的波 特率，通过配置TH2和TL2的值，可 以生成所需的波特率。
串行口的模式选择
MCS-51单片机的串行口具有四种工作 模式：模式0、模式1、模式2和模式3。
传输速度
并行口的传输速度较快， 适用于大数据量的传输， 而串行口由于一位一位地 传输，速度相对较慢。
连接复杂性
并行口的连接线较多，连 接复杂，而串行口连接简 单，只需一根数据线。
其他类型的串行口比较
RS-232接口
是一种标准的串行通信接口，传输距离较远，但传输 速率较慢。
RS-485接口
是一种差分信号传输方式，具有更强的抗干扰能力， 适用于长距离通信。
02 MCS-51单片机的串行口结构与特性