第7章80C51单片机的串行口单片机原理及应用(C51编程)-李全利-高教出版社
单片机原理-李全利第二版课后题答案
第二章2．80C51单片机的存储器的组织采用何种结构？存储器地址空间如何划分？各地址空间的地址范围和容量如何？在使用上有何特点？答：采用哈佛结构，在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间；80C51基本型单片机片内程序存储器为4KB，地址范围是0000H-0FFFH，用于存放程序或常数；片内数据存储器为128字节RAM，地址范围是00H-7FH，用于存放运算的中间结果、暂存数据和数据缓冲；另外在80H-FFH还配有21个SFR。
第三章7．为什么说布尔处理功能是80C51单片机的重要特点？答：单片机指令系统中的布尔指令集、存储器中的位地址空间与CPU中的位操作构成了片内的布尔功能系统，它可对位（bit）变量进行布尔处理，如置位、清零、求补、测试转移及逻辑“与”、“或”等操作。
在实现位操作时，借用了程序状态标志器（PSW）中的进位标志Cy作为位操作的“累加器”。
8．对于80C52单片机内部RAM还存在高128字节，应采用何种方式访问？答：寄存器间接寻址方式。
15．试编写程序，将内部RAM的20H、21H、22H三个连续单元的内容依次存入2FH、2EH和2DH单元。
答：MOV 2FH，20HMOV 2EH，21HMOV 2DH，22H16．试编写程序，完成两个16位数的减法：7F4DH－2B4EH，结果存入内部RAM的30H和31H单元，30H单元存差的高8位，31H单元存差的低8位。
答：CLR CYMOV 30H，#7FHMOV 31H，#4DHMOV R0，#31HMOV A，@R0SUBB A ，#4EMOV @R0，A ；保存低字节相减结果DEC R0MOV A，@R0SUBB A，#2BHMOV @R0，A ；保存高字节相减结果17．试编写程序，将R1中的低4位数与R2中的高4位数合并成一个8位数，并将其存放在R1中。
答：MOV A，R2ANL A，#0F0HORL R1，A18．试编写程序，将内部RAM的20H、21H单元的两个无符号数相乘，结果存放在R2、R3中，R2中存放高8位，R3中存放低8位。
《单片机原理及应用》-李全利主编-高等教育出版社
x=A\b
x=
1.4818
-0.4606
0.3848
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8
例2 用简短命令计算并绘制在0x6范围内的 sin(2x)、sinx^2、(sinx)^2。
x=linspace(0,6)
y1=sin(2*x),y2=sin(x.^2),y3=(sin(x)).^2;
plot(x,y1,x, y2,x, y3)
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
0
1
2
3
4
5
6
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9
例3 用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形
1
0.5
0
-0.5
-1 4
2
0
-2
0
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-4 -5
1
0.5
0
-0.5
-1 4
2 0 -2 -4 -5
4
3
2
1
0
-1
-2
5
-3
-4
-4
-2
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例2-7 求(x+y)5的展开式。
在MATLAB命令窗口，输入命令：
pascal(6) 矩阵次对角线上的元素1,5,10,10,5,1即为展
开式的系数。
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26
2.2 MATLAB运算
2.2.1算术运算
1. 基本算术运算 MATLAB的基本算术运算有：＋(加)、
(2) 当参与比较的量是两个维数相同的矩 阵时，比较是对两矩阵相同位置的元素按 标量关系运算规则逐个进行，并给出元素 比较结果。最终的关系运算的结果是一个 维数与原矩阵相同的矩阵，它的元素由0或 1组成。
80C51单片机原理
80C51单片机原理RAM地址寄存器 RAM 128B 程序地址寄存器P0驱动器 P2锁存器 P2驱动器P1锁存器 暂存器2 B 寄存器 4KB ROM暂存器1ACC SP P0锁存器 PC PC 增1 缓冲器 P3锁存器 OSC中断、串行口及定时器PSW ALU DPTRP1驱动器 P3驱动器XTAL1XTAL2 P0.0～P0.7 P2.0～P2.7 P3.0～P3.7 P1.0～P1.7 RST ALEV CCV SS定时控制 指令译码器 指令寄存器 PSEN EA表2-1 P3口各引脚与第二功能表PSW 的各位定义见表80C51 P0～P3接口功能简见大多数口线都有双重功能，介绍如下： 1、P0口具有双重功能：（1） 作为通用I/O ，外接I/O 设备。
（2） 作为地址/数据总线。
在有片外扩展存储器的系统 中，低8位地址和数据由P0口分时传送。
PSW 位地址 PS W.7PSW .6PSW .5 PSW .4 PSW .3 PSW .2 PSW .1 PSW .0 位标志CY ACF0RS1RS0OVF1P2、P1口是唯一的单功能口：作为输入/输出口，P1口的每一位都可作为输入/输出口。
3、P2口具有双重功能：（1）作为输入/输出口。
（2）作为高8位地址总线。
在有片外扩展存储器的系统中，高8位地址由P2口传送。
4、P3口具有双重功能：（1）作第一功能使用时，其功能为输入/输出口。
（2）作第二功能使用时，每一位功能定义如表2.1所示。
80C51单片机的4个I/O口都是8位双向口，这些口在结构和特性上是基本相同的，但又各具特点，以下将分别介绍之。
图2-9 P0口某位的结构图2-10 P1口某位的结构1D CPQQ MUX& T1T2锁存器地址/数据控制信号C V CC内部总线写锁存器读锁存器读引脚P0.X引脚12DCPQQ T锁存器V CC内部总线写锁存器读锁存器读引脚P1.X引脚12图2-11 P2口某位的结构图2-12 P3口某位的结构P0～P3口使用时应注意事项1、如果80C51单片机内部程序存贮器ROM 够用，不需要扩展外部存贮器和I/O接口，80C51的四个口均可作I/O 口使用。
单片机与接口技术李全利
第一章绪论什么是单片机（MCU）？在一片集成电路芯片上集成中央处理器（CPU）、存储器（ROM/RAM）、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，简称单片机。
➢P14 3、5第二章80C51的结构和原理1、CPUCPU由含运算器（ACC、B、ALU、PSW）、控制器（PC （寻址64KB ROM）、IR、时钟等）及其他寄存器（DPTR、SP）组成。
2、最小系统：电源、时钟（四个周期的概念）、复位电路、存储器设置电路3、存储器4、并行口P1、P2、P3因为内部上拉电阻而被称为“准双向口”。
P0口没有内部上拉电阻，是一个真正的双向口。
➢P47 2、4、5、8第三章80C51的指令系统1、指令格式：操作码 [目的操作数] [，源操作数] [；注释] 2、常用符号：3、寻址方式（7种）：4、指令：➢P87 11、13、第四章80C51的汇编语言程序设计1、常用伪指令：2、基本程序结构：顺序、分支、循环、子程序3、一个完整的源程序必备的四个要素：（1）有ORG 0000H，即源程序的机器码从ROM的0000H 单元开始存放。
（2）有END，告知汇编程序，你的源程序结束了。
（3）源程序的主程序框架一定是一个顺序执行的无限循环的程序，运行过程必须构成一个圈。
（4）通常主程序的存放要跳过中断向量区。
实现方法：在0000H单元存放一条转移指令，转向中断向量区后的主程序的真实的入口地址，如START、MAIN等。
4、子程序：现场保护与恢复、参数传递、子程序返回➢P104 例4-5➢P129 6、8、9第五章80C51的中断系统及定时/计数器一、中断系统1、中断响应过程：中断响应→保护现场→中断服务→恢复现场→中断返回2、中断源（5个）、中断优先级（2个）3、中断控制相关寄存器二、定时/计数器1、80C51单片机内设有两个可编程的16位定时器/计数器：T0和T1。
它们既可用以定时，也可用来对外部脉冲计数。
2、相关SFR3、定时/计数器工作方式➢P152 例5-6 例5-7➢P160 1、5、8第六章80C51的串行口1、通信的基本方式可分为并行通信和串行通信2、串行通信依据传输方向和时间的关系分为单工、半双工和全双工的通信方式。
51单片机-串行口ppt课件
为发送时CPU是主动的，不会产生重叠错误。
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21
8.2.2 80C51串行口的控制寄存器
SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工 作方式、接收/发送控制以及设置状态标志：
SM0和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：
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22
●SM2，多机通信控制位，主要用于方式2和方式3。 当接收机的SM2=1时可以利用收到的RB8来控制是否 激活RI（RB8＝0时不激活RI，收到的信息丢弃； RB8＝1时收到的数据进入SBUF，并激活RI，进而在 中断服务中将数据从SBUF读走）。当SM2=0时，不 论收到的RB8为0和1，均可以使收到的数据进入 SBUF，并激活RI（即此时RB8不具有控制RI激活的 功能）。通过控制SM2，可以实现多机通信。
起 空始 闲位
一个字符帧 数据位
校停 验止 位位
空 下一字符 闲 起始位
LSB
MSB
异步通信的特点：不要求收发双方时钟的
严格一致，实现容易，设备开销较小，但 每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧 之间还有间隔，因此传输效率不高。
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2、同步通信
同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制， 使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均 为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即 保持位同步关系，也保持字符同步关系。发送方对接收方 的同步可以通过两种方法实现。
波特率=2SMOD/32×T1的溢出率 = 2SMOD × fosc/[ 32 × 12×（2K-初值）]
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3、传输距离与传输速率的关系
串行接口或终端直接传送串行信息位流的
教学课件 单片机原理及接口技术(第二版)李全利
输入设备
存储器
输出设备
控制器
运算器
2023/3/2
5
电子计算机经历了五个年代
电子管计算机 晶体管计算机 集成电路计算机 大规模集成电路计算机 超大规模集成电路计算机
结构仍然没有突破冯·诺依曼提出的计算机的经 典结构框架。
2023/3/2
6
1.1.2 微型计算机的组成及其应用形态
微处理器
1971年1月，INTEL将： ❖ 运算器 ❖ 控制器 ❖ 一些寄存器 集成在一个芯片上 --------微处理器
2023/3/2
3
1.1 电子计算机概述
1.1.1 电子计算机的经典结构
1946年2月 15日，第一 台电子数字 计算机问世。
ENIAC
标志着计算机时代的到来，对人类的生产和生活方式产生了 巨大的影响 。
2023/3/2
4
冯·诺依曼提出“程序存储”和“二进制运 算”的思想，构建了计算机经典结构：
特点：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制 的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单 片机经典机种 。
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14
性能提高阶段
近年来，不断有单片机新品出现。如ATMEL公司推出 的单片机AT89C51RD2：
8位CPU；64K字节ROM(有ISP能力）；256字节RAM+1K 字节的XRAM+2K字节EEPROM；1个全双工串行口；3个 16位定时/计数器；7个中断源，4个优先级；硬件看 门狗等。
20
指令的表示形式
指令是让单片机执行某种操作的命令，按 一定的顺序以二进制码的形式存放于程序存 储器。如：
0000 0100B
04H
04H:累加器A的内容加1，难记！ INC A，记忆容易。称为符号指令。
《单片机原理及应用技术》(第3版 李全利)电子教案：第1章绪论
十进制数 0 1 2 3 4
BCD码 0000B 0001B 0010B 0011B 0100B
十进制数 5 6 7 8 9
BCD码 0101B 0110B 0111B 1000B 1001B
2020/4/2
6
1.1.3 计算机中带符号数的表示
原码、机器数及其真值
原码：数的值用其绝对值表示，最高位作为符号位 机器数：数在计算机内的表示形式 真值：数本身
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 （高职高专教育）
单片机原理及应用技术
（第3版）
主编 李全利
课程特点：
实践性强，旨在应用 硬件、软件结合紧密
学习方法：
课前预习，课后复习 软硬兼顾，上机实践 广阅书刊，用好网络
2020/4/2
2
第1章 绪论
1.1 数制与编码的简单回顾 1.2 电子计算机概述 1.3 单片机的发展过程及产品近况 1.4 单片机的特点及应用领域 1.5 单片机应用系统开发过程 1.6 µVision 集成开发环境简介
输入设备
存储器
输出设备
控制器
运算器
2020/4/2
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电子计算机经历了五个年代
电子管计算机 晶体管计算机 集成电路计算机 大规模集成电路计算机 超大规模集成电路计算机
结构仍然没有突破冯·诺依曼提出的计算机的经 典结构框架。
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1.2.2 微型计算机的组成及其应用形态
微处理器
1971年1月， INTEL公司将：
运算器 控制器 一些寄存器 集成在一个芯片 上----微处理器
4004微处理器
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微型计算机
微 处 理 器
第3章80C51单片机汇编语言概述单片机原理及应用(C51编程)-李全利-高教出版社
0000H R7,#16 R0,#30H A,#55H @R0,A R0 R7,LOOP $
;R7存放单元数量16 ;R0作为地址寄存器，初值为30H ;数据55H放入累加器中 ;累加器内容送入R0指向的单元中 ;调整地址指向下一单元 ;循环直至16个单元全都完成 ;踏步暂停
2
3.1.2
13
以direct为目的，例如： MOV 30H，A ；(30H)←(A) MOV 30H，#55H ；(30H)←#55H MOV 30H，55H ；(30H)←(55H) MOV 30H，R0 ；(30H)←(R0)
MOV 30H，@R0 ；(30H)←((R0))
以@Ri为目的，例如： MOV MOV MOV @R0，A ；(R0)←A @R0，#55H ；(R0)←#55H @R0，55H ；(R0)←(55H)
00H
MOV A,#50H RAM 操作码后紧跟 操作数50H 50H SFR ACC
ROM
对于MOV DPTR，#2100H指令，立即数高8位“21H”装入DPH
2015-1-6 9
五、变址寻址
操作数地址：基地址+偏移量 寻址空间： ROM 【例】（A）＝0FH （DPTR）=2400H
49H ② PSW ④
1 1 0 0
0 0 CY AC
1 1 0 1
奇数个1
0 OV
1 P
PSW
结果：CY为0；AC为0 ；OV为0 ；P为1
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运算结果分析：
1、对于无符号数：第一个数为132（84H），第二 个数为73（49H），相加后，由于CY为0，所以结果 为CDH（即205）。
3.4.2
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2015-1-6
23
数据输出：
写入SBUF RXD（数据） TXD（移位脉冲） TI（中断标志）
R0 D0
TCY
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
RXD
A B
Q0
80C51 TXD P1.0
74LS164 CLK CR Q7 R7 1K*8
24
CR用于对74LS164清0
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D7
数据输入：
停止位
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29
7.2.4
80C51波特率确定与初始化步骤
波特率的确定 波特率的计算 固定波特率： 方式0波特率= fosc/12 SMOD 方式2波特率=（2 /64）* fosc
可变波特率：(方式1、方式3) 波特率=（2
SMOD
/32）*（T1溢出率）
T1溢出率 = fosc /{12×[256 －（TH1）]}
第7章 80C51单片机的串行口
7.1
计算机串行通信基础
7.2
80C51单片机的串行口
7.3
80C51单片机的串行口应用
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1
7.1 计算机串行通信基础
通信：并行通信与串行通信
并行通信
0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1
时钟 D7 0 1 1 D6 D5 : : : D1 D0
RS-232C采用负逻辑电平，规定（-3～-25V）为逻辑“1”， （+3～+25V）为逻辑“0”。-3V～+3V是未定义的过渡区。 试比较：
V
+5 1 2 0.8 0 0
0 1 0 1
V
+25 +3 -3
0 1 0 1
0
t
t
1
-25 RS232电平Fra bibliotekTTL电平
电平转换电路（如MAX232）。
2015-1-6 13
传输速率
等时间间隔信号称为码元 每个码元可以携带n位信息
基带传输（每个码元带有“1”或“0”这1 bit信息)。 波特率：每秒钟传送信息的位数，单位：波特（Baud）
常用波特率为：2400、4800、 9600、14.4K、19.2K等
传输距离与传输速率的关系
传输距离随波特率的增加而减小。
2015-1-6 10
发送 设备
接收 设备
选通 状态
0 1 T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
特点：传送控制简单、速度快，但传输线较多，成本高。
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串行通信
发送 设备
0 1 1 0 1 1 0 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TXD
时钟
接收 设备
数据线
0 1 0 1 1 0 1 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
1个全双工串口：通信或接口扩展
7.2.1 80C51串行口的结构
99H
SBUF 写SBUF TH1 TL1 发送控制器 1 T1溢出率 读SBUF ÷2 0 SMOD ÷16 接收控制器
TXD 控制门 TI 去中断逻辑
≥1
RI RXD
SBUF 99H
移位寄存器
接收发送缓冲器逻辑同名、物理分开；接收双缓冲。
80C51
RXD
A A B
TXD P1.2
&
CP
a b c d e f g dp a b c d e f g dp
+5V
74LS164
300Ω× 2
A B CP
74LS164
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33
7.3.2
单片机与PC机间的通信
单片机端的电平转换
+5V
+ 1 3 + 11 12 10 9 4 5 16 2 6 +
电话网
DCE DCE
DTE
调制解调器 调制 解调
DTE
DTE：数据终端设备 DCE：数据通信设备
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7
串行通信的错误校验
奇偶校验 发送字符时，数据位尾随1位奇偶校验位（1或 0）。奇校验时，数据中“1”的个数与校验位 “1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中 “1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。 接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现 不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。
16
采用RS-232C接口存在的问题 传输距离短、速率低 通常不超过15米，速率20Kbps
有电平偏移
RS-232收发共地，地电流会使电平偏移出现逻辑错误。
抗干扰能力差 RS-232单端输入，易混入干扰。（故用大摆幅）
新标准RS-485改善了传输特性，应用广泛！
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7.2 80C51单片机的串行口
特点
易于实现 效率不高
同步通信（发、收时钟直接连接，效率高。板内元件间的SPI接口）
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串行通信的传输方向
单工
发送 接收
半双工
发送
时间1
接收
接收
时间2
发送
全双工
发送 接收 发 送 接收
80C51有1个全双工串行口
2015-1-6
6
信号的调制与解调
RS-232C RS-232C
TXD RXD 计 算 机 甲
TXD RXD 计 算 机 乙
无联络线方式
联络线短接（伪连接）方式
2015-1-6
15
RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路
早期采用MC1488、MC1489 近期常用MAXM232： 片内带有自升压电路 仅需+5V电源 内含2个发送器，2个接收器
2015-1-6
起始位：1位 数据位：9位 停止位：1位
2015-1-6 28
串行发送：（写SBUF启动发送过程）
写入SBUF TXD TI（中断标志） 起始
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 TB8
停止位
串行接收：(置REN=1启动接收过程)
RXD 位采样脉冲 RI（中断标志） 起始
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RB8
+10V -10V
80C51
TXD RXD
MAX232
+
T1IN R1OUT T2IN R2OUT
T1OUT R1IN T2OUT R2IN
14 13 7 8
2 3 5
15
与PC机的硬件连接 直通连接
2 3
MAX232
TXD RXD GND 80C51 单片机
停止位
串行接收：(置REN=1启动接收过程)
RXD 位采样脉冲 RI（中断标志） 起始
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
停止位
2015-1-6
27
方式2和方式3：11位帧，用于多机通信
1帧共11位 空 闲 起 始 位 D0 LSB 数据位9位 D7 MSB 停 止 位 空 闲
RB8/TB8
D1 D0
0 1
D2(1)
RXD
T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
特点：传送控制复杂、速度慢，传输线少，成本低
2015-1-6 3
7.1.1
串行通信的基本概念
异步通信与同步通信
异步通信
以“0”作为起始 以“1”作为停止 各帧间隔时间任意
发送 设备
10100100 0
TXD
接收 设备
1 11100110
RXD
1 10100100 0
1 11100110 0
收、发设备时钟独立，以字符(帧)为单位传输
2015-1-6 4
异步通信帧格式
空 闲 起 始 位 一个字符帧 数据位 校 验 位 停 止 位 空 闲
下一字符 起始位
D0
D7
起始位（１位）； 数据位（８位）； 奇偶校验位（１位，可无校验位）；
停止位（１位）。
说 移位寄存器
明
波特率 fosc/12 可变 fosc/64或fosc/32 可变
10位UART（8位数据） 11位UART（9位数据） 11位UART（9位数据）
19
SM2：多机通信控制位
SM2=1时,接收机地址帧甄别使能 。 若RB8＝1，接收的信息可进入SBUF，并使RI为1， 进而在中断服务中再进行地址号比较; 若RB8＝0，该帧不接收，丢弃掉，且保持RI=0。 SM2=0时，接收机地址帧甄别禁止。不论收到的 RB8为0或1，均可以使接收帧进入SBUF，并使 RI=1。此时的RB8通常为校验位。 REN：串行接收使能位，软件置1时，启动接收过程
5（ 8 ）
6（ 6 ） 7（ 5 ）
CTS
DSR SGND
允许发送
DCE就绪（数据建立就绪） 信号接地
DTE←DCE
DTE←DCE
8（ 1 ）
20（4） 22（9）
DCD
DTR RI
载波检测
振铃指示
DTE←DCE
DTE←DCE
DTE就绪（数据终端准备就绪） DTE→DCE
2015-1-6
12
电气特性
25
方式1：10位帧，用于双机通信
空 闲 起 始 位 D0 LSB 1帧共10位 数据位8位 D7 MSB 停 止 位 空 闲
起始位：1位 数据位：8位 停止位：1位
2015-1-6 26
串行发送：（写SBUF启动发送过程）
写入SBUF TXD TI（中断标志） 起始
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7