单片机串行通信技术
(单片机原理与应用实验)实验9点对点串行通信
波特率
串行通信接口
单片机上的串行通信接口通常包括发 送数据端（TXD）、接收数据端 （RXD）和地线（GND）。
表示每秒钟传输的位数，是衡量串行 通信速度的参数。
串行通信的分类
同步串行通信与异步串行通信
同步串行通信是指发送方和接收方以相同的时钟频率进行数据传输，而异步串 行通信则没有共同的时钟频率。
02
例如，空调的温度设置、电视的频道切换等操作，都是通过性、易扩展等优点，因此
03
在智能家居领域得到广泛应用。
在工业控制中的应用
在工业控制系统中，各种传感器、执行器等设备需要实时地进行数据传输和控制。 点对点串行通信能够满足工业控制领域对实时性、可靠性和安全性的高要求。
波特率设置
波特率计算
根据通信协议的要求，计算出合 适的波特率。常用的波特率有 9600、19200、4800等。
寄存器配置
根据计算出的波特率，配置单片 机串行通信接口的相关寄存器， 以实现所需的波特率。
测试与调整
在实际通信过程中，可能需要根 据实际情况调整波特率，以确保 数据传输的稳定性和正确性。
(单片机原理与应用实 验)实验9点对点串行 通信
contents
目录
• 单片机串行通信原理 • 点对点串行通信的实现 • 单片机点对点串行通信实验步骤 • 点对点串行通信的应用 • 点对点串行通信的优缺点 • 点对点串行通信的未来发展
01
单片机串行通信原理
串行通信的基本概念
串行通信
指数据在单条线路上一位一位地传输， 具有节省传输线、成本低、远距离传 输可靠等优点。
单工、半双工和全双工串行通信
单工是指数据只能向一个方向传输，半双工是指数据可以在两个方向上传输， 但不能同时进行，全双工则是指数据可以在两个方向上同时传输。
单片机UART通信实现
单片机UART通信实现在单片机系统中，UART（通用异步收发器）通信是一种常见的串口通信方式。
通过UART通信，可以实现单片机与外部设备之间的数据传输。
本篇文章将介绍如何使用单片机实现UART通信，并提供相应的代码示例。
一、UART通信原理UART通信是一种串行通信方式，其中数据按照位的形式依次传输。
UART接口包括发送端和接收端，发送端将要传输的数据通过串行方式发送出去，接收端将接收到的数据按位恢复为原始数据。
通信的核心是波特率，即数据传输的速度。
发送端和接收端必须以相同的波特率进行通信，以确保数据的正确传输。
二、单片机UART通信的硬件连接实现单片机UART通信的关键是正确连接相应的硬件。
典型的单片机UART通信硬件连接如下：发送端：- 单片机的TX（发送）引脚连接到外部设备的RX（接收）引脚- 单片机的GND引脚连接到外部设备的GND引脚接收端：- 单片机的RX（接收）引脚连接到外部设备的TX（发送）引脚- 单片机的GND引脚连接到外部设备的GND引脚三、单片机UART通信的软件实现在软件方面，需要编写相应的代码来配置单片机的UART通信模块。
以下是一个示例代码，用于实现基本的UART通信功能。
```c#include <reg51.h>#define BAUDRATE 9600 // 波特率设置为9600bpsvoid uart_init(){TMOD = 0x20; // 设置定时器1为8位自动重装模式TH1 = -(256 - (11059200 / 12 / 32) / BAUDRATE); // 设置波特率TL1 = TH1; // 初始化定时器1的初值TR1 = 1; // 启动定时器1SCON = 0x50; // 标识为8位UART模式EA = 1; // 允许全局中断ES = 1; // 允许串口中断}void uart_send(unsigned char dat)SBUF = dat; // 将数据写入发送寄存器 while (!TI); // 等待发送完毕TI = 0; // 清除发送完成标志}unsigned char uart_receive(){while (!RI); // 等待接收完毕RI = 0; // 清除接收标志return SBUF; // 返回接收到的数据}void main(){unsigned char data;uart_init(); // 初始化UART通信模块 while (1)data = uart_receive(); // 接收数据uart_send(data); // 发送接收到的数据}}```以上代码是基于8051系列单片机的实现示例，具体的单片机型号和编程语言可能有所不同，但基本原理是相同的。
单片机单片机课程设计-双机串行通信
单片机单片机课程设计-双机串行通信单片机课程设计双机串行通信在当今的电子信息领域，单片机的应用无处不在。
而双机串行通信作为单片机系统中的一个重要环节，为实现设备之间的数据交换和协同工作提供了关键的技术支持。
一、双机串行通信的基本原理双机串行通信是指两个单片机之间通过串行接口进行数据传输的过程。
串行通信相较于并行通信，具有线路简单、成本低、抗干扰能力强等优点。
在串行通信中，数据是一位一位地按顺序传输的。
常见的串行通信协议有 UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和 I2C（内部集成电路）等。
在本次课程设计中，我们主要采用 UART 协议来实现双机串行通信。
UART 协议包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。
起始位用于标识数据传输的开始，通常为逻辑 0；数据位可以是 5 位、6 位、7 位或 8 位，具体取决于通信双方的约定；奇偶校验位用于检验数据传输的正确性，可选择奇校验、偶校验或无校验；停止位用于标识数据传输的结束，通常为逻辑 1。
二、硬件设计为了实现双机串行通信，我们需要搭建相应的硬件电路。
首先，每个单片机都需要有一个串行通信接口，通常可以使用单片机自带的UART 模块。
在硬件连接方面，我们将两个单片机的发送端（TXD）和接收端（RXD）交叉连接。
即单片机 A 的 TXD 连接到单片机 B 的 RXD，单片机 B 的 TXD 连接到单片机 A 的 RXD。
同时，还需要共地以保证信号的参考电平一致。
此外，为了提高通信的稳定性和可靠性，我们可以在通信线路上添加一些滤波电容和上拉电阻。
三、软件设计软件设计是实现双机串行通信的核心部分。
在本次课程设计中，我们使用 C 语言来编写单片机的程序。
对于发送方单片机，首先需要对 UART 模块进行初始化，设置波特率、数据位、奇偶校验位和停止位等参数。
然后，将要发送的数据放入发送缓冲区，并通过 UART 发送函数将数据一位一位地发送出去。
对于接收方单片机，同样需要对 UART 模块进行初始化。
单片机 串口通信原理
单片机串口通信原理
单片机串口通信是指通过串行口进行数据的传输和接收。
串口通信原理是利用串行通信协议，将数据按照一定的格式进行传输和接收。
在单片机中，串口通信一般是通过UART（通用异步收发传输器）模块来实现的。
UART模块包括发送和接收两部分。
发送部分将数据从高位到低位逐位发送，接收部分则是将接收到的数据重新组装成完整的数据。
串口通信的原理是利用串行通信协议将发送的数据进行分帧传输。
在传输的过程中，数据被分成一个个的数据帧，每帧包括起始位、数据位、校验位和停止位。
起始位和停止位用于标识数据的开始和结束，数据位则是用来存放需要传输的数据。
校验位用于校验数据的正确性。
在发送端，单片机将需要发送的数据按照一定的格式组装成数据帧，然后通过UART发送出去。
在接收端，UART接收到的数据也是按照数据帧的格式进行解析，然后重新组装成完整的数据。
通过这样的方式，发送端和接收端可以进行数据的传输和接收。
串口通信具有简单、可靠性高、适应性强等优点，广泛应用于各种领域，如物联网、嵌入式系统等。
掌握串口通信原理对于单片机的应用开发具有重要意义。
简述单片机串行通信的波特率
简述单片机串行通信的波特率摘要：一、单片机串行通信的基本概念二、波特率的定义及意义三、波特率的计算方法四、波特率与通信距离、数据速率的关系五、如何选择合适的波特率六、结论正文：一、单片机串行通信的基本概念单片机串行通信是指单片机通过串行接口与其他设备进行数据传输的过程。
在这个过程中，数据是一位一位地按照一定的时间间隔依次传输，从而实现数据的远程传输和控制。
串行通信在电子设备、计算机网络等领域有着广泛的应用。
二、波特率的定义及意义波特率（Baud Rate）是衡量串行通信数据传输速率的重要指标，它表示每秒钟传输的比特数。
波特率越高，数据传输速率越快。
在实际应用中，波特率决定了通信的稳定性和可靠性，因此选择合适的波特率至关重要。
三、波特率的计算方法波特率的计算公式为：波特率= 数据速率/ 传输位数。
其中，数据速率指的是单位时间内传输的比特数，传输位数指的是每个数据帧中数据的位数。
四、波特率与通信距离、数据速率的关系波特率与通信距离和数据速率之间存在一定的关系。
通信距离较远时，信号衰减较大，可能导致数据传输错误，此时应降低波特率以提高通信的可靠性。
而数据速率较高时，传输时间较短，可以适当提高波特率以提高传输效率。
五、如何选择合适的波特率选择波特率时，应综合考虑通信距离、数据速率、传输可靠性等因素。
在保证通信可靠性的前提下，尽量选择较高的波特率以提高传输效率。
此外，还需注意波特率与通信协议的兼容性，确保不同设备之间的顺畅通信。
六、结论单片机串行通信的波特率是衡量数据传输速率的重要指标，选择合适的波特率对保证通信的稳定性和可靠性具有重要意义。
《单片机原理及应用教程》第7章：单片机的串行通信及接口
单片机中的串口通信技术
单片机中的串口通信技术串口通信技术是指通过串行接口将数据传输和接收的技术。
在单片机领域，串口通信是一种常见的数据交互方式。
本文将介绍单片机中的串口通信技术，并探讨其在实际应用中的重要性。
一、串口通信的原理串口通信是指通过串行接口传输数据的方式，其中包括一个数据引脚和一个时钟引脚。
数据引脚用于传输二进制数据，在每个时钟周期内，数据引脚上的数据会被读取或写入。
时钟引脚则用于控制数据的传输速度。
单片机中的串口通信主要包含两个部分：发送和接收。
发送时，单片机将数据转换为二进制形式，并通过串口发送出去。
接收时，单片机会从串口接收到二进制数据，并将其转换为可识别的格式。
通过发送和接收两个过程，单片机可以与外部设备进行数据交互。
二、串口通信的类型在单片机中，串口通信主要包含两种类型：同步串口和异步串口。
同步串口是指发送和接收两个设备之间使用相同的时钟信号，以保持数据同步。
同步串口通信速度快，但需要额外的时钟信号输入。
异步串口则是通过发送数据前提供起始位和终止位来区分不同数据帧的方式进行通信。
异步串口通信的优势是不需要额外的时钟信号，但速度相对较慢。
在实际应用中，通常使用异步串口通信。
异步串口通信相对简单易用，适合多种应用场景。
三、单片机串口通信的实现单片机中实现串口通信通常需要以下几个方面的内容：1. 串口通信引脚配置：单片机需要连接到一个串口芯片或者其他外部设备，因此需要配置相应的引脚作为串口通信的数据引脚和时钟引脚。
2. 波特率设置：波特率是指单位时间内传输的数据位数。
在进行串口通信时，发送端和接收端的波特率需要相同。
单片机中通常通过寄存器设置波特率，以确保数据传输的稳定性。
3. 数据发送和接收：在单片机中，通过将数据写入发送缓冲器并启动发送操作来发送数据。
接收数据时，单片机会接收到串口中的数据，并将其保存在接收缓冲器中。
4. 中断机制：在进行串口通信时，单片机通常会使用中断机制来处理数据接收和发送。
中断机制可以减轻单片机的负担，提高系统效率。
单片机串型通信
单片机串型通信是指数据一位一位地顺序传送，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，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就称为串行通讯。
串行通讯的特点是：数据位的传送，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。
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在实际工作中，计算机的CPU与外部设备之间常常要进行信息交换；一台计算机与外界的信息交换称为数据通信。
数据通信方式有两种，即并行数据通信和串行数据通信。并行数据通信中，数据的各位同时传送，其优点是传递速度快；缺点是数据有多少位，就需要多少根传送线；串行通信中，数据字节一位一位串行地顺序传送，通过串行接口实现。它的优点是只需一对传送线（利用电话线就可作为传送线），这样就大大降低了传送成本，特别适用于远距离通信；其缺点是传送速度较低。在应用时，可根据数据通信的距离决定采用哪种通信方式，例如，在PC机与外部设备（如打印机等）通信时，如果距离小于30m可采用并行数据通信方式；当距离大于30m时，则要采用串行数据通信方式。8051单片机具有并行和串行二种基本数据通信方式。图5-1（a）所示为8051单片机与外设间8位数据并行通信的连接方法。图5-1（b）所示为串行数据通信方式的连接方法。本章主要介绍单片机串行通信技术。
在帧格式中，一个字符由四个部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。
（1）起始位：位于字符帧开头，仅占一位，为逻辑低电平“0”，用来通知接收设备，发送端开始发送数据。线路上在不传送字符时应保持为“1”。接收端不断检测线路的状态，若连续为“1”以后又测到一个“0”，就知道发来一个新字符，应马上准备接收。
接收数据RxD：通过RxD线，终端接收从发送端DTE (或调制解调器)输出的数据。
2．联络信号
这类信号共有6个：
请求传送信号RTS：用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，该信号RTS=1。
清除发送信号CTS：用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应信号。
假设数据传送的速率是120字符/s，每个字符格式包含10个代码位（1个起始位、1个停止位、8个数据位），则通信波特率为：
120字符/s×10位/字符＝1200b/s＝1200波特
每一位的传输时间为波特率的倒数：
Td＝1/1200＝0.833ms
三、串行通信的制式
在串行通信中按照数据传送方向，串行通信可分为单工、半双工和全双工三种制式。
128
MAX487，MAX1487
256
MAX1482，MAX1483，MAX3080～MAX3089
RS-485接口可连接成半双工和全双工两种通信方式。半双工通信的芯片有SN75176、SN75276、SN75LBC184、MAX485、MAX 1487、MAX3082、MAX1483等；全双工通信的芯片有SN75179、SN75180、MAX488~MAX491、MAX1482等。通常采用半双工方式组网应用。
MAX232系列芯片由MAXIM公司生产，内含两路接收器和驱动器。其内部的电源电压变换器可以把输入的+5V电源电压变换成RS-232C输出所需的±10V电压。采用该芯片硬件接口简单、价格适中，所以被广泛使用。图5-4为该芯片引脚图，图5-5为该芯片应用电路。图中电容C1、C2、C3、C4、C5均为1.0uF/16V。
RS-485支持半双工或全双工模式。组网时通常采用终端匹配的总线型结构，采用一条总线将各个节点串接起来，表5-2为一些常见芯片可联接的节点数。
表5-2常见芯片联接节点数
节点数
型号
32
SN75176，SN75276，SN75179，SN75180，MAX485，MAX488，MAX490
64
SN75LBC184
在实际应用中，为减少误码率，通信距离越远，通信数率应取低一些。RS-485规定：通信距离为120m时，最大通信速率为1Mbps；若通信距离为1.2km，则最大通信速率为100kbps。
RS-485与PC机间可采用RS232/485接口卡。RS-485芯片与单片机联接电路请参见本书第八章实训部分内容。
图5-1两种通信方式的示意图
（a）并行通信（b）串行方式
第一节串行通信基础
一、串行通信分类
按照串行数据的时钟控制方式，串行通信分为异步通信和同步通信两类。
1．异步通信
在异步通信中，数据是以字符为单位组成字符帧传送的。发送端和接收端由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟彼此独立，互不同步。每一字符帧的数据格式如图5-2所示。
第三节MCS-51单片机串行接口
MCS-51内部有一个可编程全双工串行接口,具有UART(通用异步接收和发送器)的全部功能，通过单片机的引脚RXD（P3.0）、TXD（P3.1）同时接收、发送数据,构成双机或多机通信系统。
4*
5*
6*
7*
8*
9，10
11
12
13
14
15*
16
17*
18
19
20*
21*
22*
23*
24*
25
GND
TXD
RXD
RES
CTS
DSR
SGND
DCD
DTR
保护地
发送数据
接收数据
请求发送
允许发送
数据设备（DCE）准备就绪
信号地(公共回线)
接收线路信号检测
未用，为测试保留
空
辅信道接受线路信号检测
辅信道允许发送
同步通信方式适合2400bps以上速率的数据传输，由于不必加起始位和停止位，传送效率较高，但实现起来比较复杂。
二、波特率
波特率，即数据传送速率，表示每秒钟传送二进制代码的位数，它的单位是位/秒（b/s），常用bps表示。波特率是异步通信的重要指标，表征数据传输的速度，波特率越高，数据传输速度越快,在数据传送方式确定后，以多大的速率发送/接收数据，是实现串行通信必须解决的问题。
图5-2异步通信一帧数据格式
（a）无空闲位字符帧（b）有空闲位字符帧
2．同步通信
同步通信时，字符与字符之间没有间隙，也不用起始位和停止位，仅在数据块开始时用同步字符SYNC来指示（常约定1~2个），然后是连续的数据块。同步字符的插入可以是单同步字符方式或双同步字符方式，如图5-3所示；同步字符可以由用户约定，也可以采用ASCII码中规定的SYN代码，即16H。通信时先发送同步字符，接收方检测到同步字符后，即准备接收数据。
（二）RS-232C引脚功能
RS-232C标准总线有25条信号线，引脚名称见表5-1。
RS-232C信号分为两类，一类是DTE与DCE交换的信息：TxD和RxD；另一类是为了正确无误地传输上述信息而设计的联络信号。下面介绍这两类信号。
1．数据发送与接收线
发送数据TxD：通过TxD线，终端将串行数据由发送端(DTE)向接收端(DCE)发送。按串行数据格式，先低位后高位的顺序发出。
在同步传输时，要求用时钟来实现发送端与接收端之间的同步。为了保证接收无误，发送方除了传送数据外，还要把时钟信号同时传送。
同步字
符1
数据字符1
数据字符2
数据字符3
……
数据字符n
CRC1
CRC2
（a）
同步字符1
同步字符2
数据字符1
数据字符2
……
数据字
符n
CRC1
CRC2
（b）
图5-3同步传送的数据格式
（a）单同步字符帧格式（b）双同步字符帧格式
RS-232C主要用来定义计算机系统的一些数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间接口的电气特性，目前已广泛用于计算机与终端或外设之间的近端连接,适合于短距离或带调制解调器的通信场合。
(一)RS-232C的电气特性
RS-232C标准早于TTL电路的产生，与TTL、MOS逻辑电平规定不同。该标准采用负逻辑：低电平表示逻辑1，电平值为－3V～－l5V；高电平表示逻辑0，电平值为+3V一+l5V。因此，RS-232C不能直接与TTL电路连接，使用时必须加上适当的电平转换电路，否则将使TTL电路烧毁。
在实际应用中，异步通信通常采用半双工制式，这种用法简单、实用。
第二节串行通信总线标准
在进行串行通信接口设计时，必须根据需要确定选择标准接口、传输介质及电平转换等问题。和并行传送一样，现在已经颁布了很多种串行标准总线，如RS-232C，RS-422、RS-485和20mA电流环等。采用标准接口后,能够方便地把单片机和外设、测量仪器等有机地连接起来,从而构成一个测控系统。
（2）数据位：数据位（D0~D7）紧接在起始位后面，通常为5～8位，依据数据位由低到高的顺序依次传送。
（3）奇偶校验位：奇偶校验位只占一位，紧接在数据位后面，用来表征串行通信中采用奇校验还是偶校验，也可用这一位（I/O）来确定这一帧中的字符所代表信息的性质（地址/数据等）。
（4）停止位：位于字符帧的最后，表征字符的结束，它一定是高电位（逻辑“1”）。停止位可以是1位、1.5位、或2位。接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕，同时也为接收下一字符作好准备（只要再收到“0”就是新的字符的起始位）。若停止位以后不是紧接着传送下一个字符，则让线路上保持为“1”。图5-2（a）表示一个字符紧接一个字符传送的情况，上一个字符的停止位和下一个字符的起始位是紧相邻的；图5-2（b）则是两个字符间有空闲位的情况，空闲位为“1”，线路处于等待状态。存在空闲位正是异步通信的特征之一。
数据载波检测信号DCD：这是DCE向DTE发出的状态信息。当DCD=1时，表示本地DCE接收到远程DCE发送。
振铃指示信号RI：这是DCE向DTE发出的状态信息。RI=1时，表示本地DCE接收到远程DCE的振铃信号。
表5-1RS232各引脚信号说明
插针
信号名
功能说明
信号方向
对DTE
对DCE
1*
2*
3*
数据准备就绪信号DSR：这是DCE向DTE发出的联络信号。DSR将指出本地DCE的工作状态。当DSR=l时，表示DCE没有处于测试通话状态，这时DCE可以与远程DCE建立通道。