单片机串口扩展
单片机原理及应用第6章80C51单片机的串行口
单片机原理及应用第6章80C51单片机的串行口80C51单片机是一种基于哈佛架构的8位单片机，具有强大的串行口功能。
串行口是一种通信接口，可以通过单根线传输数据。
本章将介绍80C51单片机的串行口原理及其应用。
一、80C51单片机的串行口原理80C51单片机的串行口包含两个寄存器，分别是SBUF（串行缓冲器）和SCON（串行控制寄存器）。
SBUF寄存器用来存储待发送或接收到的数据，SCON寄存器用来配置和控制串行口的工作模式。
80C51单片机的串行口有两种工作模式：串行异步通信模式和串行同步通信模式。
1.串行异步通信模式串行异步通信是指通信双方的时钟频率不同步，通信的数据按照字符为单位进行传输，字符之间有起始位、数据位、校验位和停止位组成。
80C51单片机的串行口支持标准的RS-232通信协议和非标准通信协议。
在串行异步通信模式下，SCON寄存器需要配置为相应的工作模式。
首先，需要选择串行口的工作模式。
80C51单片机支持第9位，即扩展模式，可以用来检测通信错误。
其次，需要设置波特率。
波特率是指数据每秒传输的位数，用波特率发生器（Baud Rate Generator，BRGR）来控制。
然后，需要设置起始位、数据位和停止位的配置，包括数据长度（5位、6位、7位或8位）、停止位的个数（1位或2位）。
在发送数据时，将待发送的数据通过MOV指令传送到SBUF寄存器，单片机会自动将数据发送出去。
在接收数据时，需要检测RI（接收中断）标志位，如果RI为1，表示接收到数据，可以通过MOV指令将接收到的数据读取到用户定义的变量中。
2.串行同步通信模式串行同步通信是指通信双方的时钟频率同步，在数据传输时需要时钟信号同步。
80C51单片机的串行同步通信支持SPI（串行外设接口）和I2C（串行总线接口）两种协议。
在串行同步通信模式下，SCON寄存器需要配置为相应的工作模式。
首先，需要选择串行口的工作模式。
80C51单片机支持主从模式，可以作为主设备发送数据，也可以作为从设备接收数据。
c52单片机散件开发板串口实验简介
c52单片机散件开发板串口实验简介C52单片机是一种常用的8位单片机，具有丰富的外设和强大的处理能力。
串口通信是C52单片机常用的一种通信方式，可以实现与外部设备的数据传输。
在C52单片机散件开发板上进行串口实验，可以通过串口与计算机或其他外部设备进行数据交互。
1. 连接硬件：将C52单片机散件开发板上的串口引脚与计算机或其他外部设备进行连接。
通常，串口有两个引脚，一个是发送（TX）引脚，一个是接收（RX）引脚。
将C52的TX引脚连接到外部设备的RX引脚，将C52的RX引脚连接到外部设备的TX引脚。
同时，还需要将GND引脚连接在一起，以确保地线的连接。
2. 配置串口参数：在C52单片机的程序中，需要配置串口的工作参数，如波特率、数据位、停止位等。
这些参数需要与外部设备一致，以实现正常的数据传输。
可以通过修改相关寄存器的值来配置串口参数。
3. 编写串口通信程序：使用C语言或汇编语言编写程序，实现从单片机发送数据到外部设备，或从外部设备接收数据到单片机的功能。
一般情况下，需要编写发送数据和接收数据的函数，并在主程序中调用这些函数来完成数据的发送和接收。
4. 编译和下载程序：将编写好的程序通过编译器生成二进制文件，然后使用专门的烧录器将二进制文件下载到C52单片机的内部存储器中。
5. 测试和验证：将C52单片机散件开发板上的程序启动，通过外部设备发送数据给单片机，或者从单片机接收数据。
在开发板上观察数据的发送和接收情况，验证串口通信是否正常工作。
这些可以简单地实现C52单片机散件开发板的串口实验。
根据实际需求，也可以进行更复杂的串口通信实验，如数据的校验、中断方式的数据传输等。
CD4052 单片机串行口扩展技术应用
CD4052 单片机串行口扩展技术应用CD4052 是一种数字控制的模拟数据选择/ 分配器,本文将它用于UART串口扩展,解决了普通单片机UART串口太少的问题。
文中给出该器件的主要特性、引脚说明及电气特性,并以A T89C51 单片机为例给出多串口扩展应用电路。
1 概述当前,以单片机为核心构成的智能化测控系统及电子产品不断涌现,为了满足数字化及智能化要求,许多外围电路功能模块、部件、器件及传感器也具备了UART 串口通信功能,而现阶段的8 位、16 位、32位单片机却大部分仅提供一个UART 串口,这样就很难满足系统中一方面要与具有UART 功能的串口部件通信,另一方面又要与上位机通信的要求。
利用CD4052 做多串口扩展器,可很好地解决此问题。
2 封装及引脚功能该器件具有SOP、SOIC、TSSOP和PDIP四种封装形式,皆是16 个引脚。
图1 所示为其PDIP封装引脚分布图,图2 是CD4052 的逻辑图,数字控制真值表见表1。
图1 CD4052PDIP引脚分布图3 工作特性CD4052 模拟数据选择/ 分配器是数字控制的模拟开关,具有低导通阻抗和非常低的关断泄漏电流。
315V 的数字信号可以控制15VP- P 的模拟信号。
例如,若VDD = 5V , VSS = 0V , VEE = - 5V ,则的数字信号可以控制- 5V + 5V 的模拟信号输入输出。
数据选择器在整个VDDVSS 和VDDVEE 范围具有非常低的静态功耗,而且与控制信号的逻辑状态无关。
图2 CD4052 的逻辑图表1 真值表CD4052 是一个独立的4 通道数据选择器,具有二进制控制输入端A、B 和一个禁止输入INH。
A、B的四种二进制组合状态用来在四对通道中选择其中的一对,当逻辑“1”加到INH 输入端时,所有的通道都关闭。
CD4052 的器件特性为:1) 宽范围的数字和模拟信号电平:数字315V ,模拟可达15VP- P。
单片机指令的串口通信实现方法
单片机指令的串口通信实现方法串口通信是指通过串行通信接口实现的数据传输方式。
在单片机系统中，串口通信是一种重要的通信方式，可以实现与外部设备（如PC 机、传感器等）的数据交互。
本文将介绍单片机指令的串口通信实现方法，包括硬件连接和软件编程两方面。
一、硬件连接串口通信需要通过发送器和接收器两个设备来完成数据的发送和接收。
在单片机系统中，可使用通用异步收发器（UART）作为串行通信接口。
下面是串口通信的硬件连接步骤：1. 将单片机与UART连接：首先，确保单片机具有UART接口，并根据其引脚定义将UART的发送线（TXD）连接到单片机的接收引脚，接收线（RXD）连接到单片机的发送引脚。
2. 选择波特率：波特率指每秒钟传送的位数，通常使用的波特率有9600、115200等。
在发送和接收数据时，单片机和外部设备需要使用相同的波特率，以保证数据的正确传输。
3. 连接外部设备：根据实际需求，将UART的发送线和接收线分别连接到外部设备的接收引脚和发送引脚。
二、软件编程实现单片机指令的串口通信需要编写相应的软件程序。
下面是基于C语言的软件编程实现方法：1. 初始化串口：在程序开始时，需要对串口进行初始化设置。
通过设置寄存器来配置波特率、数据位、停止位等参数。
2. 发送数据：使用发送指令将待发送的数据写入UART的数据寄存器，等待数据传输完成。
3. 接收数据：通过接收指令读取UART接收到的数据，并进行相应的处理。
可以使用中断或轮询方式进行数据接收。
4. 错误处理：在数据传输过程中，可能会出现错误，例如帧错误、奇偶校验错误等。
需要进行相应的错误处理操作，例如重新发送数据或发出错误提示。
5. 通信协议：根据通信需求，可以制定相应的通信协议。
通信协议包括数据帧结构、数据格式、数据校验等内容，用于确保数据的可靠传输。
三、实例演示下面通过一个简单的示例来演示单片机指令的串口通信实现方法。
假设我们需要实现从单片机向PC机发送一条消息，并接收PC机返回的确认信息。
51单片机串行口扩展电路设计及其应用
随着 单 片机 技 术 的 不 断 发展 ， 别是 网络 技 术 特 在测 控领 域 的广 泛应 用 ， 由单 片 机 构成 的多 机 网络 测 控系统 已成 为单 片 机技术 发 展 的一个 方 向 ｌ。笔 １ ｊ 者在 研究 水 厂 的数 据 采 集 和控 制 系 统 的过 程 中 ， 设 计 了 主从 式 多机 测控 系 统 。在 系 统 中 ，１ 片机 一 ５单 方面要和 Ｐ Ｃ机 通 信 ， 方 面 又 要 和 下 位 机 及 仪 表 一
扩展 串 口数 量 多 、 扩 展单 片机 的软 硬 件 资 源 占用 对 少 、 占用 上位 机外 部 中断资 源 （ 不 其他并 口数据 总线 扩 展方 案都 需 要至 少一 条或 者多 条外 部 中断 ）使 用 ，
方法简单 、 待扩展串口可实现较高的波特率 、 ｌ ｏ ｔ ｆ １Ｓｎ ｌ ｈｐＭｉ ｏｏ Ｓ Ｍ ） ｅｉ ｒ ｉｇｅＣ ｉ ｃ ｃ （ Ｃ ａｐ ｏ ５ ｙ
Ｌ Ｕ ｎ － ｕ Ｉ Ｘｉｇ ｈ ａ
（ ｕａ ｎ ｅ ｉ ｆ ｅｈ ｏ ｇ ，ｕｈｕ３０ １ ，ｈｎ） Ｆｊ ｎＵ ｉ ｒｔ ｏＴ ｃｎｌ ｙＦ ｚｏ ５０４ Ｃ ｉａ ｉ ｖ ｓｙ ｏ
Ｊｎ ｕ．
２ ０ ０７
SP2328串口扩展专用芯片及其与单片机的接口电路
作者：泰山医学院放射系房鹰丰建淑/泰安市医学仪器研究所陈兆涛摘要: 本文介绍一种新型的单片机串口扩展芯片的功能特性以及与单片机接口的应用。
关键词：单片机；多串口通信在设计由多个单片机组成的数据采集电路时，一般要用多个串口在各个单片机之间进行数据通信。
为了解决单片机扩展多个串口的问题，以前大多采用多片AT89C2051来实现多串口通信。
每个AT89C2051用并口与上位机连接，再通过AT89C2051的串口与下位机串口连接。
这种电路设计，单片机编程比较复杂，整个电路的调试也比较麻烦，可靠性不是很高。
一种新开发的SP2328串口扩展芯片很好的解决了上述问题。
SP2328是成都视普科技公司的串行口扩展专用芯片，能将普通单片机(如:AT89C2051、AT89C51等)的一个串口(UART)扩展为三个串口。
它主要解决了大多数8位、16位以及32位单片机UART串口太少的问题，扩大了单片机的使用范围。
同时，SP2328串行口扩展专用芯片也很好地解决了许多在使用双串口的单片机时，串口复杂的配置问题，能大大缩短开发周期，降低开发成本以及生产成本。
图1 DIP和SOIC封装（左）图2 SSOP封装（右）SP2328的功能特性SP2328有四个UART串口，其中包括一个母串口和三个子串口。
母串口和所有子串口都为全双工工作模式，所有串口允许同时接收、发送串行数据。
串口0~串口2为子串口，每个子串口的工作速率为75bps~4800bps。
串口3为母串口，它的数据传输速率是子串口的4倍。
串口3接收到串行数据后，SP2328芯片根据收到的地址信号，把数据通过相应的子串口发送出去。
子串口收到串行数据后，把数据通过串口3发送出去，同时给出相应的子串口地址。
串口0~串口2的波特率的设置很简单，不需要用软件设置，只要改变输入时钟的频率即可。
波特率按以下公式计算：K=2400*f(osc)/8.0(bps)其中f(osc)<=16.0MHZSP2328的直流工作电压为2.4V~5.5V，典型电流为3.7mA，带有节电模式。
单片机的双机串口通信原理
单片机的双机串口通信原理单片机的双机串口通信原理是通过串口连接两个单片机，使它们能够进行数据的传输和通信。
串口是一种常见的通信方式，它使用两条信号线进行数据的传输：一条是串行数据线（TXD），用于发送数据；另一条是串行接收线（RXD），用于接收数据。
通过串口通信，两个单片机可以进行双向的数据传输，实现信息的互相交流和共享。
在双机串口通信中，一台单片机充当主机（Master），另一台单片机充当从机（Slave）。
主机负责发起通信请求并发送数据，从机负责接收并响应主机发送的数据。
通信过程中，主机和从机需要遵守相同的协议和通信规则，以确保数据的正确和可靠传输。
双机串口通信的主要步骤如下：1. 端口初始化：在双机串口通信开始之前，两台单片机的串口端口需要初始化。
主机和从机需要设置相同的波特率（Baud Rate），数据位数（Data Bits）、停止位数（Stop Bits）和校验方式（Parity Bit），确保两台单片机之间的通信能够正常进行。
2. 数据发送：主机将要发送的数据写入到串口发送寄存器中，然后通过串口发送线路将数据位一位一位地发送给从机。
主机发送完所有数据位后，等待从机的响应。
3. 数据接收：从机通过串口接收线路接收主机发送的数据位，然后将接收到的数据位存放在串口接收寄存器中，等待从机的处理。
4. 数据处理：从机接收到主机发送的数据后，根据通信协议和通信规则进行数据处理。
从机可能需要对数据进行校验、解析和执行相应的操作，然后将处理结果写入到串口发送寄存器中，以供主机进行相应的处理。
5. 响应发送：从机将处理结果写入到串口发送寄存器中，然后通过串口发送线路将数据位一位一位地发送给主机。
从机发送完所有数据位后，等待主机的进一步操作。
6. 数据接收：主机通过串口接收线路接收从机发送的数据位，然后将接收到的数据位存放在串口接收寄存器中，等待主机的处理。
7. 数据处理：主机接收到从机发送的数据后，根据通信协议和通信规则进行数据处理。
如何扩展51单片机的串行口？
在以单片机为核心的多级分布式系统中，常常需要扩展单片机的串行通信口，本文分别介绍了基于SP2538专用串行口扩展芯片及Intel8251的两种串行口扩展方法，并给出了实际的硬件电路原理及相应的通信程序段。
关键词：串口扩展；单片机；SP2538；Intel82511 引言在研究采场瓦斯积聚模拟试验台的过程中，笔者设计了主从式多机采控系统结构。
主从式多机控制系统是实时控制系统中较为普遍的结构形式，它具有可靠性高，结构灵活等优点。
当选用单串口51单片机构成这种主从式多机系统时，51单片机一方面可能要和主机Computer通信，一方面又要和下位机通信，这时就需要扩展串行通道。
本文具体介绍了两种串行通道的扩展方法。
2 串行口的扩展方法常用的标准51单片机内部仅含有一个可编程的全双工串行通信接口，具有UART的全部功能。
该接口电路不仅能同时进行数据的发送和接收，也可作为一个同步移位寄存器使用。
当以此类型单片机构成分布式多级应用系统时，器件本身的串口资源就不够用了。
笔者在实际开发中，查阅了有关资料，总结出如下两种常用而有效的串行通道扩展方法。
2.1 基于SP2538的扩展方法SP2538是专用低功耗串行口扩展芯片，该芯片主要是为解决当前基于UART串口通信的外围智能模块及器件较多，而单片机或DSP原有的UART串口又过少的问题而推出的。
利用该器件可将现有单片机或DSP 的单串口扩展至5个全双工串口。
使用方法简单、高效。
在应用SP2538扩展串行通道时，母串口波特率K1=2880*Fosc_in，单位是MHz，且Fosc_in小于20.0MHz 在SP2538输入时钟Fosc_in =20.0MHz时母串口可自适应上位机的56000bps和57600bps两种标准波特率输入。
子串口波特率K2=480*Fosc_in。
母串口和所有子串口都是TTL电平接口，可直接匹配其他单片机或TTL数字电路，如需连接PC机则必须增加电平转换芯片如MAX202 、MAX232 等。
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PC机COM口
MCS-51系列单片机串行通信接口
⒉ RS-422A通信接口 接口信号：9针D型头 电气特性 请求发送负RTS－ 电平转换 请求发送负RTS+
清除发送正CTS+ 清除发送负CTS– 9 5
6
1
发送数据负TX－ 发送数据正TX+ 接收数据正RX+ 接收数据负RX－ 信号地GND
3.RS-485通信接口：将RS-422A的发送数据信号正端与 接收数据信号正端连起来，发送数据信号负端与接收 数据信号负端连起来就成为RS-485通信接口
例：设COM1的波特率为9600，则 outportb（0x3fb，0x80）；/*写线路控制寄存器，访问波特率因子寄存器*/ outportb（0x3f8，0x0c）；/*写入波特率因子低字节*/ outportb（0x3f9，0x00）；/*写入波特率因子高字节*/
PC机串口初始化
⒉ 设置数据格式 例：设数据为7位，1位起始位，1位停止位，偶校验，则 设置如下：
PC机与单片机通信设计
二、PC机与单片机双机通信 PC机与单片机构成主从式上下位计算机系统。 例：从PC机键盘上输入一个字符，然后将这个字符发送给单片机， 单片机接收到这个字符后，不做任何处理，又将它发回给PC机，PC 机将这个字符显示在屏幕上。连接电路如下：
RXD PC机 TXD
T1OUT
T1IN(
3FDH
3FEH
2FDH
2FEH
XXXXXXXXB
XXXXXXXXB
PC机串口初始化
使用串口必须先初始化，有以下4个步骤。 ⒈ 设置波特率 DLH DLL 波特率 DLH DLL 波特率 DLH DLL 波特率
09H
06H 04H 03H 03H 01H
00H
00H 17H 59H 00H 80H
C2
C4
RS-232C 输出
C1+ V+ C1C2+ C2VT2OU
T
R2IN
1 2 3 4 5 6 7 8
MAX 232
16 15 14 13 12 11 10 9
VCC GN D1OU T R T 1IN R1OU T T 1IN T2IN R2OU
T
PC机和单片机串口通讯的硬件电路
接8051机 11p(TXD) 10p(RXD)
开 始 初始化8250 有键输入吗？ Y 取键盘字符 发送寄存器空否 ？ Y 向单片机发送字 符 接收单片机发回的字 符 接收的数据有效码 ？ Y 显示发回的字 符 结 束 N N N
do{ /*查询发送缓冲器是否空*/ coms=inportb（0x3fd）&0x20； }while（coms!=0x20）；
50
75 110 134.5 150 300
00H
00H 00H 00H 00H 00H
C0H
60H 40H 3AH 30H 20H
600
1200 1800 2000 2400 3600
00H
00H 06H 03H 01H
4800
7200 9600 19200 38400 115200
±5V～±15V
±3V 3～7KΩ 点对点 弱 扁平或多芯电缆
±2V
±0.2V >4KΩ 1台驱动器：10台接 收器 强 二对双绞线
±1.5V
±0.2V >7KΩ 32台驱动器：32台 接收器 强 一对双绞线
3 PC机与单片机通信
PC机是国内目前使用应用最广泛的微机，在与 单片机串行接口后，可以方便地构成主从分布式 多机系统。从机（单片机）作数据采集或实时控 制，主机作数据处理或中央管理等。 这种多机系统在过程控制、仪表生产、生产自 动化和企业管理等方面都有广泛的应用。此外微 机和单片机串行接口后，可以大大方便单片机的 开发过程。
MCS-51单片机通信软件
主程序
开 始 初始化定时器 T1 初始化串行口 启动定时器T1 开放中断 主程序踏 步
中断服务程序
中断服务程 序 关中断
清接收中断标志 RI
保护现场 接收PC机发来的字 符 将字符发送回PC 机 开中断，恢复现 场 中断返 回
单片机接收程序
主程序： ORG LJMP ORG LJMP MAIN： MOV MOV MOV MOV MOV SETB SETB SETB HERE： SJMP 0000H MAIN 0023H SERVE TMOD，#20H ；初始化T1 TH1，#0F3H TL1，#0F3H SCON，#50H ；串行口为方式1，REN=1 PCON，#80H ；SMOD=1 TR1 EA ES HERE
TXD PC机 RXD 232/422 转换器
75174
75175
75174
75175
75174
75175
……
TXD RXD TXD RXD
TXD
RXD
MCS-51 1号
MCS-51 2号
MCS-51 n号
多机通讯程序设计
⒈ PC机软件设计
开 始 初始化 8250 输入单片机 编号 发送单片机 编号 接收单片机送回 的编号 N 编号一致吗 ？ Y 取键盘字 符
RS232电平转换芯片
电平转换 单片机电平是TTL电平，它与RS-232C电平不兼容， 必须进行电平转换。电平转换的电路很多，MAX232是 一种新型的专用集成电路，类似的集成电路还很多。
C1+ C1 C1C2+ C2T1IN TTL/CMOS 输入 T2IN TTL/CMOS 输出 R1OUT R2OUT 1 R2IN 1 电压倍增器 +5V～+10V 电压反向器 +10V～-10V 1 +5V 1 T1OUT T2OUT R1IN RS-232C 输入 VCC V+ VC3
RS232、RS422、RS485对比
接 口 性 能
功能 传输方式 逻辑“0”电平 逻辑“1”电平 最大速率 最大距离 驱动器加载输出电 压 接受器输入敏感度 接收器输入阻抗 组态方式 抗干扰能力 传输介质 RS-232C 双向，全双工 单端 3V～15V －3V～－15V 20kb/s 30m RS-422A 双向，全双工 差分 2V～6V －2V～－6V 10Mb/s 1200m RS-485 双向，半双工 差分 1.5V～6V －1.5V～－6V 10Mb/s 1200m
；接收PC机发来的字符 ；将字符回送给PC机 ；等待发送完毕 ；恢复现场
PC机与单片机通讯多机通信
三、PC机与单片机通讯多机通信 多机通信的关键问题：识别单片机！给单片机编号。 怎样识别单片机？
起始 位 起始 位 奇偶 位 TB8 停止 位 停止 位
D0 D0
D1 D1
D2 D2
D3 D3
D4 D4
outportb（0x3f8，c1）； waitok： /*查询接收数据是否有效*/ coms=inportb（0x3fd）； if（（coms&0x01）==0） goto waitok； c2=inportb（0x3f8）； printf（“The return char is：”）； putchar(c2)； }
一、PC机串口资源及编程使用方法 PC机一般有COM1和COM2两个串口。
端口地址 COM1 3F8H 3F8H 3F8H 3F9H 3F9H 3FAH COM2 2F8H 2F8H 2F8H 2F9H 2F9H 2FAH
寄存器名称 发送器保持寄存器（TBR） 接收器数据寄存器（RBR） 波特绿因子低位寄存器（DLL） 波特绿因子高位寄存器（DLH） 中断允许寄存器（IER） 中断标识寄存器（IIR）
TXD MCS-51 RXD
MAX232 R1IN R1OUT
由于PC机是RS232C电平，单片机 是TTL电平，用 MAX232进行电平 转换。
约定： 波特率：2400b/s 信息格式：8位数据，1位停止位 传送方式：PC机采用查询式收发数据，单片机采用中断式收 发数据
PC机发送程序
⒈ PC机的通信软件
D5 D5
D6 D6
D7 D7
从PC机和单片机帧格式可知：通过软件编程，使得PC机在 发送地址（单片机编号）时，奇偶位为1，发送数据时为0；单片 机接收时，TB8为1表示收到的地址，为0表示收到的数据。
PC机与单片机的多级通信
例：从PC机的键盘上输入单片机的编号，要求PC机与该 单片机进行通信测试，从键盘上输入一个字符，发送给 某单片机，单片机受到该字符后，又发回给PC机，在屏 幕上显示出来。 由于RS-232C不能实现多机通信，故采用RS-422标准。 电路如下：
例2 PC机从COM1发送一个字符，程序如下： send（char sendchar） { int coms; do{ /*查询发送缓冲器是否空*/ coms=inportb（0x3fd）&0x20； }while（coms!=0x20）； outportb（0x3f8，sendchar）； }
例3 PC机从COM1接收一个字符，程序如下： char receive（） { char coms，receivechar； waitok： /*查询接收数据是否有效*/ coms=inportb（0x3fd）； if（（coms&0x01）==0） goto waitok； receivechar= inportb（0x3f8）； return receivechar； }
#include “stdio.h” main（） { char c1，c2； int coms； outportb（0x3fb，0x80）；/*初始化8250*/ outportb（0x3f8，0x30）； outportb（0x3f9，0x00）； outportb（0x3fb，0x03）；/*8位数据，1位停 止位*/ outportb（0x3fc，0x03）； c1=getchar（）；