单片机串行接口工作方式
《单片机串行接口》课件
目录
CONTENTS
• 单片机串行接口概述 • 单片机串行接口的硬件结构 • 单片机串行接口的编程实现 • 单片机串行接口的调试与测试 • 单片机串行接口的应用实例
01
CHAPTER
单片机串行接口概述
定义与特点
定义：单片机串行接口是指单片机与其 他设备或系统之间进行串行通信的接口 。
示波器
用于测量信号的波形和参数，如电压、频率等。
逻辑分析仪
用于分析单片机的串行接口信号，以便于调试和 测试。
串行接口的性能评估
传输速率
评估串行接口的传输速度，确保满足应用需 求。
误码率
评估数据传输的准确性，确保数据传输无误 码。
兼容性
评估串行接口与其他设备的兼容性，以便于 与其他设备进行通信。
05
串行接口的中断处理
中断请求
当串行接口接收到数据或发生错误时，会产生 中断请求信号。
中断服务程序
在中断服务程序中，根据中断类型执行相应的 处理操作，如数据接收或错误处理。
中断优先级
根据实际情况，为不同的中断类型分配不同的优先级，以确保重要中断得到及 时处理。
04
CHAPTER
单片机串行接口的调试与测 试
为了提高数据传输的准确性，可以选择奇校验或偶校 验方式。
串行数据的发送与接收
发送数据
将要发送的数据按照串行 协议打包，并通过串行接 口发送出去。
接收数据
从串行接口接收数据，并 根据协议进行解析，提取 出有用的信息。
数据缓冲
为了提高数据传输的效率 ，可以设置数据缓冲区， 以暂存待发送或待处理的 数据。
单片机串行接口的硬件结构
串行接口的电路组成
《单片机原理及应用教程》第7章：单片机的串行通信及接口
串行通信工作方式
在RI=0的条件下，用指令置REN=1即可开始串行接收。TXD端输出移位脉冲，数据依次 由低到高以fosc/12波特率经RXD端接收到SBUF中，一帧数据接收完成后硬件置接收中断标 志位RI为1。若要再次接收一帧数据，应该用指令MOV A，SBUF将上一帧数据取走，并用指 令将RI清零。用方式0通信时，多用查询方式。
1.2 串行工作方式1
方式1是一帧10位的异步串行通信方式，包括1个起始位，8个数据 位和一个停止位。波特率可变，由定时器/计数器T1的溢出率和SMOD （PCON.7）决定。其帧格式如下：
起始 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 停止
1、 数据发送
发送时只要将数据写入SBUF，在串行口由硬件自动加入起始位和停 止位，构成一个完整的帧格式。然后在移位脉冲的作用下，由TXD端串 行输出。一帧数据发送完毕后硬件自动置TI=1。再次发送数据前，用指 令将TI清零。
单片机原理与应用
串行通信工作方式
80C51串行通信共有4种工作方式，由串行控制寄存器SCON 中SM0 SM1决定。
1.1 串行工作方式0（同步移位寄存器工作方式）
以RXD（P3.0）端作为数据移位的输入/输出端， 以TXD（P3.1）端输出移位脉冲。 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，无论输入 /输出，均低位在前高位在后。 其帧格式为：
1.3 串行工作方式2
串行接口工作方式2为9位异步通信接口，传送一帧数据有11位。1位起 始位(低电平信号)，8位数据位(先低位后高位)，1位可编程位，1位停止位 (高电平信号)。其格式如下：
起始位
数据位
0
D0
D1
D2
D3
D4
D5 D6
第6章6.2节 UART串行接口
4. 多机通信
图6-9多机通信连接图
6．2．4 串行口应用举例
例1、用两片8位串入并出移位寄存器74HC164扩展16位输 出接口。 图6-10是利用74HC164扩展的16位发光二极管接口电路。 编程使这16个发光二极管交替为间隔点亮状态，循环交 替时间为2秒钟。 。
解：
图6-10 利用串行口扩展输出接口
发送操作：数据写入发送缓冲寄存器SBUF （99H），串行口即把数据以设定的波特率从 TXD端送出（低位在前பைடு நூலகம்， 发送完后置中断标 志TI=1。 MOV TMOD, #data MOV SBUF, #data JNB TI, $ CLR TI RET
接收操作：REN是串行口接收器允许接收控制位。 当RI=0，软件置REN为1时，即开始从RXD端以设定 的波特率输入数据（低位在前）， 当接收到数据 时，置中断标志RI=1。
图6-7
通信方式示意图
4. 通信协议 计算机之间进行数据传输时的一些约定，包括通信方 式、帧格式、波特率、命令码的约定等 。
6．2．2 80C51串行口简介 80C51串行口简介
1. 串行口结构与工作原理
80C51的串行口是一个可编程的全双工 串行通信接口，通过软件编程它可以做通 用异步接收和发送器UART（Universal Asynchronous Receiver／Transmitter）， 也可做同步移位寄存器用。其帧格式可设 置8位、10位或11位，并能设置不同的波特 率 。
6．2 UART串行接口 UART串行接口
教学目的：了解80C51系列单片机UART串行接口的结 构、原理及应用；能够采用查询方式进行串行通信。 教学重点：1. UART串行接口的工作原理； 2. UART串行接口的4种工作方式的编 程、应用。 教学难点：1 .多机通信方式 2. 波特率值的设置
51单片机串行口的工作方式
hgfedcba
a
fg b
e
c
dh
共阳极
累加器 A hgfedcba
0C0H = “0”
0B0H = “3”
例：利用串行口工作方式0扩展出8位并行I/O 口，驱动共阳LED数码管显示0—9。
VCC TxD RxD
☞方式2的波特率 = fosc 2SMOD/64 即: fosc 1/32 或 fosc 1/64 两种
☞奇偶校验是检验串行通信双方传输的数据正确与 否的一个措施，并不能保证通信数据的传输一定正 确。
换言之：如果奇偶校验发生错误，表明数据传输 一定出错了；如果奇偶校验没有出错，绝不等于数 据传输完全正确。
☞ REN：串行口接收允许位。 REN=1 允许接收
☞ TB8，RB8，TI，RI等位由运行中间的情况 决定，可先写成 “0”
三、工作方式2: 9位UART(1+8+1+1位)两种波特率
☞由于波特率固定,常用于单片机间通讯。 数据由8+1位组成，通常附加的一位 (TB8/RB8)用于“奇偶校验”。
☞ 溢出率：T1溢出的频繁程度 即：T1溢出一次所需时间的倒数。
☞ 波特率 =
2SMOD fosc 32 12(2n - X)
其中：X 是定时器初值
☞ 初值 X = 2n -
2SMOD fosc 32 波特率 12
常用波特率和T1初值查表
☞表格有多种, 晶振也不止一种
串口波特率 (方式1,3)
74LS164
hgfedcba
A B
CLK
CLR
74LS164
51单片机串口工作方式0和1解析
RXD
7.1.1 串行口控制寄存器SCON b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 TI b0 RI
SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8
9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H
SM0、SM1 —— 串行接口工作方式定义位
• SM0、SM1 = 00 —— 方式 0，8位同步移位寄存器 • SM0、SM1 = 01 —— 方式 1，10 位异步接收发送 • SM0、SM1 = 10 —— 方式 2，11 位异步接收发送 • SM0、SM1 = 11 —— 方式 3，11 位异步接收发送 注意: 方式 0 的特点，方式 2、方式 3 的差异
寄存器 SCON、PCON、SBUF
寄存器 IE、IP
• MCS-51 单片机串Fra bibliotek接口工作方式 方式 0 方式 2 方式 1 方式 3
有两个数据缓冲寄存器 SBUF，一个输入移位寄存器，一个 串行控制寄存器SCON和一个特殊功能寄存器PCON等组成。 8 位SBUF是全双工串行接口寄存器， 它是特殊功能寄存器， 地址为 99H，不可位寻址；串行输出时为发送数据缓冲器，发送
时钟振荡频率为6MHz或12 MHz时，产生的比特率偏差较大， 故用到串口通信时通常选用11.0592MHZ晶体振荡器。
串行口的结构
• MCS-51 单片机串行接口的硬件
P3.0 位的第二功能 —— 收端 RXD P3.1 位的第二功能 —— 发端 TXD
• MCS-51 单片机串行接口的控制
比特率 比特率
= /12
P.110
=
/32 计1次 计3次 计3次 计6次 计12次 计24次
=
/12/计次/16
第10章串行通信的工作原理与应用
10.2.1 方式0
1．方式0输出 方式0的发送时序见图10-5。
图10-5 方式0发送时序
10.2.1 方式0
1．方式0输出
（2）方式0输出的应用案例 典型应用是串口外接串行输入/并行输出的同步移位寄 存器74LS164，实现并行端口的扩展。 图10-6为串口方式0，通过74LS164输出控制8个外接 LED发光二极管亮灭的接口电路。当串口设置在方式0输出 时，串行数据由RXD端（P3.0）送出，移位脉冲由TXD端 （P3.1）送出。在移位脉冲的作用下，串行口发送缓冲器的 数据逐位地从RXD端串行地移入74LS164中。
10.1.5 特殊功能寄存器PCON
例如，方式1的波特率计算公式为
当SMOD=1时，比SMOD=0时波特率加倍，所以也称 SMOD位为波特率倍增位。
10.1 串行口结构
10.2 串行口的4种工作方式
CONTENTS
目
10.3 波特率的制定方法
录
10.4 串行口应用设计案例
10.2.1 方式0
方式0为同步移位寄存器输入/输出方式。该方式并不用 于两个AT89S51单片机间的异步串行通信，而是用于外接移 位寄存器，用来扩展并行I/O口。
if(nSendByte==0)
nSendByte=1;
//点亮数据是否左移8次？是，重新送点亮数据
SBUF=nSendByte; }
// 向74LS164串行发送点亮数据
TI=0;
RI=0;
}
10.2.1 方式0
1．方式0输出
程序说明：
01 程序中定义了全局变量nSendByte，以便在中断服务程
第10章
串行口的工作原理及应用
单片机原理及接口技术（C51编程）（第2版）
单片机串行口几种工作方式的波特率
单片机串行口几种工作方式的波特率单片机串行口是单片机与外部设备进行通信的重要接口之一。
在串行口通信中，波特率是一个关键参数。
波特率是指每秒钟传送的波特数量，用于衡量数据的传输速率。
单片机串行口的波特率通常选择常见的标准波特率，例如9600、19200、38400等。
单片机串行口的工作方式有多种，下面将详细介绍几种不同的工作方式下的波特率设置。
1. 同步串行口同步串行口是指在传输数据时，发送端和接收端通过一个时钟信号来同步数据的传输。
在同步串行口中，波特率的设置是固定的，因为发送端和接收端需要以相同的波特率来同步数据传输。
常见的同步串行口波特率包括115200、230400等。
2. 异步串行口异步串行口是指在传输数据时，发送端和接收端通过起始位、停止位来进行数据的同步。
在异步串行口中，波特率的设置是非常重要的，因为发送端和接收端需要以相同的波特率来正确解析数据。
常见的异步串行口波特率包括9600、19200、38400等。
3. 高速串行口随着单片机技术的进步和应用的广泛，对串行口的传输速率要求也越来越高。
高速串行口通常指的是波特率在1Mbps及以上的串行口。
高速串行口通常应用于需要大量数据传输的场景，例如高速数据采集、图像传输等。
4. 自适应波特率有些情况下，单片机需要与多种速率不同的设备通信，这就需要单片机具备自适应波特率的能力。
自适应波特率指的是单片机可以根据外部设备的对应波特率来自动调整自身的波特率。
这种方式可以极大地提高单片机的通信灵活性和适用性。
在实际应用中，程序员需要根据具体的通信需求选择合适的波特率，并在程序中进行相应的设置和配置。
还需要注意波特率的选取要与外部设备相匹配，以确保数据的正确传输和解析。
通过上述对单片机串行口几种工作方式的波特率的介绍，我们可以更好地理解单片机串行口通信中波特率的重要性以及不同工作方式下的波特率设置方法。
在实际应用中，合理选择和设置波特率将有利于提高通信的可靠性和稳定性。
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单片机串行接口工作方式
串行口的工作方式0为移位寄存器输入输出方式，方式0发送或接收完8位数据后由硬件置位发送中断标志TI或接收中断标志RI。
1．方式0发送
串行数据从RXD引脚输出，TXD引脚输出移位脉冲。
CPU将数据写入发送寄存器（SBUF）时，立即启动发送，将8位数据以fosc/12的固定波特率从RXD输出，低位在前，高位在后，直至最高位（D7位）数字移出后，停止发送数据和移位时钟脉冲。
MOV SCON, #10H ; 串行口方式0
MOV A, SBUF ; 接收数据
JNB RI, $ ; 等待数据接收完毕
2．方式0接收
方式0接收前，务必先置位REN=1，允许接收数据。
此时，RXD为串行数据输入端，TXD 仍为同步脉冲移位输出端。
当RI=0和REN=1同时满足时，就会启动一次接收过程。
接收器以fosc/12的固定波特率接收TXD端输入的数据。
当接收到第8位数据时，将数据移入接收寄存器，并由硬件置位RI，向CPU申请中断。
MOV SCON, #00H ; 串行口方式0
MOV SBUF, A ; 将数据送出
JNB TI, $ ; 等待数据发送完毕
工作方式0一般用于对并行输入输出口的扩展，如图1所示。
二、方式1：8位UART方式
当SM0＝0、SM1＝l时，串行口选择方式1，单片机工作于8位数据异步通讯方式（UART）。
在方式1时，传送一帧信息为10位，即1位起始位（0），8位数据位（低位在先）和1位停止位（1）。
方式1的数据格式如图2所示。