单片机串行通讯
(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。
单片机串行通信
单片机串行通信在现代电子技术的领域中，单片机串行通信扮演着至关重要的角色。
它就像是信息传递的“高速公路”，让单片机能够与外部设备或其他单片机进行高效、准确的数据交流。
串行通信，简单来说，就是数据一位一位地按顺序传输。
相较于并行通信，它所需的数据线更少，这在硬件设计上带来了极大的便利，降低了成本，也减少了布线的复杂性。
想象一下，如果每次传输数据都需要同时通过很多根线，那得是多么繁琐和容易出错！而串行通信则巧妙地解决了这个问题。
单片机串行通信有两种常见的方式：同步串行通信和异步串行通信。
异步串行通信就像是两个不太合拍的朋友在交流。
发送方和接收方各自按照自己的节奏工作，但他们通过事先约定好的一些规则来确保信息能被正确理解。
比如，规定好每个数据的位数（通常是 5 到 8 位）、起始位和停止位的形式。
起始位就像是一个打招呼的信号，告诉接收方“我要开始发数据啦”；而停止位则表示这一轮数据传输结束。
在异步通信中，双方不需要严格同步时钟，这使得它在很多应用场景中都非常灵活。
同步串行通信则更像是两个默契十足的伙伴。
发送方和接收方共用一个时钟信号，数据的传输在这个时钟的控制下有序进行。
这样可以保证数据传输的准确性和稳定性，但也对时钟的同步要求较高。
在实际应用中，单片机串行通信常用于与各种外部设备进行通信，比如传感器、显示屏、计算机等。
以传感器为例，单片机通过串行通信获取传感器采集到的温度、湿度、压力等数据，然后进行处理和控制。
为了实现串行通信，单片机通常会配备专门的串行通信接口。
比如常见的 UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和 I2C（集成电路总线）等。
UART 是一种应用广泛的异步串行通信接口。
它的硬件实现相对简单，只需要两根数据线：发送线（TXD）和接收线（RXD）。
通过设置合适的波特率（即数据传输的速率），就可以实现单片机与其他设备之间的异步通信。
SPI 则是一种同步串行通信接口，它通常需要四根线：时钟线（SCK）、主机输出从机输入线（MOSI）、主机输入从机输出线（MISO）和片选线（CS）。
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
单片机串行口的工作原理
单片机串行口的工作原理一、引言单片机串行口是单片机与外部设备进行通信的一种重要方式。
它通过串行通信协议将数据从单片机发送到外部设备或从外部设备接收数据并传输到单片机。
本文将详细介绍单片机串行口的工作原理。
二、串行通信协议1. 串行通信概述串行通信是指在同一时间内，只有一个比特（bit）被传输的通信方式。
与之相对的是并行通信，它可以同时传输多个比特。
由于现代计算机系统中各种设备间需要大量数据交换，因此串行通信成为了广泛应用的一种通讯方式。
2. 常见的串行通信协议常见的串行通信协议有RS232、RS485、I2C和SPI等。
其中，RS232是最早广泛使用的标准，用于在计算机和调制解调器之间进行数据传输。
RS485则是一种多点连接的标准，适用于在远距离范围内进行数据传输。
I2C和SPI则主要用于芯片级别的短距离数据传输。
三、单片机串口硬件结构1. 串口芯片在单片机系统中，使用专门的UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）芯片来实现串口通信。
UART芯片包括发送和接收两个模块，可以将单片机的并行数据转换为串行数据进行传输，并将接收到的串行数据转换为单片机可以处理的并行数据。
2. 串口引脚在单片机中，通常有两个引脚用于串口通信，分别为TX（发送）和RX（接收）。
这些引脚通过芯片内部的寄存器进行控制，以实现对串口的配置和控制。
3. 波特率发生器波特率是指在单位时间内传输的比特数。
在单片机中，使用波特率发生器来控制UART芯片的工作频率，从而实现不同波特率下的数据传输。
四、单片机串口软件实现1. 串口初始化在使用单片机进行串口通信之前，需要先对串口进行初始化。
这包括设置波特率、校验位、停止位等参数，并启动UART芯片以使其准备好接收或发送数据。
2. 串口发送当需要向外部设备发送数据时，在单片机中可以通过向TX引脚写入相应的比特序列来实现。
在发送前需要检查TX缓冲区是否为空，并等待直到缓冲区为空后再进行下一次传输。
单片机中串行通信的三种类型
单片机中串行通信的三种类型在单片机的世界里，串行通信就像一条小小的高速公路，将各种数据在不同的部件之间传递。
它的基本任务就是让不同的设备能够互相“聊天”，共享信息。
想象一下，如果没有串行通信，单片机和外设之间就像被厚厚的墙隔开了，彼此难以沟通。
因此，了解串行通信的三种主要类型非常重要。
下面，我们就来聊聊这些串行通信的类型吧！1. 异步串行通信1.1 什么是异步串行通信？异步串行通信，顾名思义，就是在数据传输的时候，双方并不需要保持同步。
说白了，就是两头在做各自的事情，偶尔通过约定的信号来“打招呼”。
就像你和朋友在微信上聊天，不需要时时刻刻保持在线，偶尔发个消息就行了。
1.2 异步串行通信的工作原理在这种通信方式中，数据被拆分成一串串的字节，每个字节都会被加上一个起始位和一个停止位。
起始位告诉接收方：“嘿，数据来了！”而停止位则是“这条消息完了！”的信号。
这就像在你发短信时，在开始和结束的时候都留个标记，让对方知道你的信息什么时候开始和结束。
1.3 异步串行通信的应用这种通信方式应用非常广泛，比如我们常用的UART（通用异步收发传输器）就属于这个类别。
UART在我们的生活中几乎无处不在，从电脑的串口到一些简单的传感器都用得上它。
2. 同步串行通信2.1 什么是同步串行通信？同步串行通信和异步串行通信有点像“有组织的队伍”，双方在数据传输的过程中要保持同步。
就是说，你发数据的时候，对方也要准备好接收数据，这就像排队一样，大家都得按顺序来。
2.2 同步串行通信的工作原理在同步通信中，除了数据本身，还需要一个额外的时钟信号来确保数据的准确传输。
可以把时钟信号看作是“指挥棒”，它帮助双方协调一致地进行数据传输。
想象一下在舞台上表演的舞者，大家都得跟着同一个节拍才能跳得整齐划一。
2.3 同步串行通信的应用同步串行通信的速度通常比异步串行通信快，因为它减少了数据传输过程中的额外开销。
常见的同步串行通信协议包括SPI（串行外设接口）和I2C（集成电路间接口）。
单片机串行通信实验结果描述
单片机串行通信实验结果描述一、引言单片机串行通信是嵌入式系统中常用的一种通信方式，通过串行通信可以实现单片机与其他外部设备的数据交换。
本文将详细描述单片机串行通信实验的结果。
二、实验目的本次实验的目的是通过单片机串行通信，实现与计算机之间的数据传输。
具体要求如下： 1. 使用串口通信模块与计算机进行数据交互； 2. 在计算机端编写相应的程序，实现数据的发送和接收； 3. 确保数据的准确传输和接收。
三、实验器材1.单片机开发板；2.串口通信模块；3.计算机。
四、实验步骤1. 连接硬件将单片机开发板与计算机通过串口通信模块连接，确保连接稳定。
2. 编写单片机程序在单片机开发板上编写程序，实现与计算机的串行通信。
具体步骤如下： 1. 初始化串口通信模块的相关参数，包括波特率、数据位、停止位等； 2. 设置串口通信模块为发送模式； 3. 通过串口发送数据。
3. 编写计算机程序在计算机上编写程序，实现与单片机的串行通信。
具体步骤如下： 1. 打开串口通信端口，并设置相关参数，与单片机的配置保持一致； 2. 接收串口发送的数据，并进行处理； 3. 将处理后的数据显示在计算机的界面上。
4. 运行实验将单片机程序烧录到开发板上，运行计算机程序。
观察数据的传输和接收情况，并记录实验结果。
五、实验结果与分析经过实验，我们得到了如下结果： 1. 数据传输稳定：通过串行通信，单片机与计算机之间的数据传输稳定可靠，没有出现丢失数据或传输错误的情况。
2. 传输速率较快：串行通信的传输速率较快，可以满足实际应用的需求。
3. 数据处理准确：计算机程序正确接收并处理了从单片机发送的数据，实现了数据的正确显示。
六、实验总结通过本次实验，我们掌握了单片机串行通信的基本原理和操作方法，实现了与计算机之间的数据传输。
实验结果表明，单片机串行通信是一种稳定可靠的通信方式，能够满足实际应用的需求。
在今后的实际工作中，我们可以利用串行通信实现更多功能，提高系统的性能和可靠性。
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2020/8/3
泉州信息职业技术学院
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第16章 单片机串行通讯
（1）发送过程
在TI=0时，当CPU执行一条向SBUF写数据的指令时， 如SBUF=A，就启动了发送过程。数据由TXD引脚送出， 发送时钟由定时/计数器T1送来的溢出信号经过16分频 或32分频后得到，
① 如果RI=0、SM2=0，接收控制器发出“装载SBUF”信号，将 输入移位寄存器中的8位数据装入接收数据寄存器SBUF，停止位 装入RB8，并置RI=1，向CPU申请中断。
② 如果RI=0、SM2=1，那么只有停止位为“1”才发生上述操作。 ③ RI=0、SM2=1且停止位为“0”，所接收的数据不装入SBUF， 数据将会丢失。 ④ 如果RI=1，则所接收的数据在任何情况下都不装入SBUF， 即数据丢失。
（1）没有数据发送时，数据线保持“1”状态
（2）发送数据时，先发起始位“0”，其后是数据
（3）数据后再发一位停止位“1“ 因此对于8位数据至少要发送10位
例：若比特率为9600bps，则每传输960帧，即960字符/秒
2020而/8/3每位传输时间：T=1/9600≈0.104(ms)
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泉州信息职业技术学院
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泉州信息职业技术学院
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第16章 单片机串行通讯
16.2.3 串行口初始化 ➢ 在使用串行口之前，应对它进行编程初始化，主要
是设置产生波特串的定时器1、串行口控制和中断 控制。具体步骤如下： ➢ 1)确定定时器l的工作方式——编程TMOD寄存器； ➢ 2)计算定时器l的初值——装载THl、TL1 ➢ 3)启动定时器1——编程TCON中的TRl位； ➢ 4)确定串行口的控制——编程SCON； ➢ 5)串行口在中断方式工作时，须开CPU和源中断— —编程IE寄存器。
并－串
1
时钟
发送
串－并 8 时钟
接收
（2）USRT (Universal Synchronous Receiver/Transmitter） 通用同步接收器/发送器
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第16章 单片机串行通讯
5、RS－232C标准 美国电子工业协会EIA公布的串行总线标准
DB-25
第16章 单片机串行通讯
第16章 单片机串行通讯
➢ 教学目的： 1. 懂得单片机串行通讯的硬件组成； 2. 熟练掌握单片机串行通讯的软件编制； 3. 掌握串行多机通讯软件编制； 4. 了解远距离串行通讯的实现。
➢ 重点难点： 1. 串行多机通讯软件编制； 2. 远距离串行通讯的实现
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TI 内部DB
发送 SBUF(99H)
TxD
接收 SBUF(99H)
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RI
输入移位 寄存器
Rx
D
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第16章 单片机串行通讯
二、串行口控制寄存器SCON（98H ）
1、SM0、SM1 控制串行口方式
SM0 SM1 00 01 10
11
工作方式 方式0 方式1 方式2
在发送时钟的作用下，先通过TXD端送出一个低电平的起 始位，然后是8位数据（低位在前），其后是一个高电平 的停止位，当一帧数据发送完毕后，由硬件使发送中断标 志TI置位，向CPU申请中断，完成一次发送过程。
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第16章 单片机串行通讯
（2）接收过程
当允许接收控制位REN被置1，启动接收控制器开始接收数据。 当8位数据及停止位全部移入后，根据以下状态，进行响应操 作。
4、TB8 在方式2、3中要发送的第九位数据，由软件置/复 位5、RB8 在方式2、3中是接收的第九位数据
在方式1中若SM2=0，RB8是接收的停止位。
在方式0中不用RB8。
2020/8/3
泉州信息职业技术学院
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第16章 单片机串行通讯
6、RI 接收到第8位结束时自动置位。 在方式1、2、3中串行接收到停止位的中间时置位。
方式3
功能简述
8位同步移位寄存器
10位 UART 11位 UART
11位 UART
波特率 fosc/12 可变 fosc/12
可变
2、SM2 允许方式2、3的多机通讯特征位
2020/8/3
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第16章 单片机串行通讯
3、REN 允许串行接收位，由软件置/复位 1：允许接收 0：不允许接收（允许发送）
DB-9 －15V：逻辑1 ＋15V：逻辑0
最少3根线 RxD （3） TxD （2） 地 （5）
6、调制解调
计算器机
Mod
RS23 em
2C
2020/8/3
公用电 话网
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Mode m
RS23 2C
计算机
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第16章 单片机串行通讯
16.2 51单片机串行接口
51单片机内部有一个全双工的串行接口，具有4种工作方式。 与串行口有关的特殊功能寄存器(SBUF、 SCON) 一、串行口数据绶冲器SBUF（99H） 接收、发送对应于同一地址（99H），但实际上是两个绶冲器。
第16章 单片机串行通讯
3、单工、双工、半双工方式
单工：广播
双工：电话
半双工：对讲机
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第16章 单片机串行通讯
4、串行通信接口
（1）UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用异步接收器/发送器
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7、TI 发送中断标志（必须由软件清除） 在方式0中串行发送第8位结束时自动置位。 在方式1、2、3中串行发送停止位的开始时置位
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泉州信息职业技术学院
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第16章 单片机串行通讯
16.2.2串行口的工作方式
2、工作方式1（甲、乙通信（P272））
▪一位起始位（0），8位数据，一位停止位（1），共10位 ▪发送：写数据到SBUF后，立即开始发送，发完后置“1” TI ▪接收：接收完，将8位数据送入SBUF，同时后置“1” RI ▪接收或发送速率由波特率确定
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第16章 单片机串行通讯
16.1 串行通信基础
1、数据通信简介
并行
串行通信
串行
数据是一位一位传送的
并行 串行
串
行
优点：传输线少，连线简单
缺点：速度慢 适用于远距离 或数据量少的通信
通信
2020/8/3
1位 泉州信息职业技术学院 串行
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第16章 单片机串行通讯
2、异步通信方式
异步通信协议：