单片机串行通信接口
51单片机串行通信接口
工 作 方 式 选 择 位
多允 机许 通接 信收 控控 制制 位位
发 接发接 送 收送收 数 数中中 据 据断断 第 第标标 九 九志志 位位
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18
各位功能说明如下： SM0 SM1：串口工作方式选择位
00 方式0: 同步移位寄存器 波特率=主振频率/12
01 方式1: 8位异步，波特率可变
⑵在双机通信中，该位作为奇偶校验位； ⑶在多机通信中用来表示D7-D0是地址帧或数据帧
即：
D8＝0：表示数据帧； D8＝1：表示地址帧
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20位是接收到的第９位数据。 方式1，SM2=0，停止位。方式0，不用。
⑵在多机通信中是地址帧（RB8=1）和数据帧 （RB8=0）的标识位。
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34
方式2、3的区别是：波特率设置不同 方式2的波特率是固定的。即：
波特率=fosc/32或fosc/64 方式3的波特率是可变的。即：
波特率 2smod
fosc
32 12 (256 X )
X
256
fosc (2s mod ) 384 波特率
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表1 波特率与时间常数
第6章 串行通信接口
本章主要内容 • 串行数据通信基本原理 • MCS-51单片机串行口 • 串行口应用举例
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1
一、串行数据通信基本原理
计算机的两种方式数据传送：并行和串行
并行传送的特点：
各数据位同时传送，传送速度快、效率高。
但需要的数据线多，因此传送成本高。并行数据
传送的距离通常小于30米。
3.直到停止位到来之后把它送入到RB8中，并 置位RI，通知CPU从SBUF取走接收到的一个字符。
《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。
《单片机原理及应用教程》第7章：单片机的串行通信及接口
AT89C51单片机与PC机串行通信的接口实现
AT89C51单片机与PC机串行通信的接口实现[摘要] 本文介绍了AT89C51单片机与PC机采用RS232C标准进行串行通信的接口实现。
在接口中采用MAX232作电平转换电路，简单的通信协议，PC 机用VB编程，AT89C51单片机采用中断收发方式。
文章给出了相应通信接口电路与程序。
[关键词] 通信协议RS232C 通信接口电路通信接口程序AT89C51是一种带4K字节可编程可擦除只读存储器（FLASH FPEROM）和128字节的存取数据存储器（RAM）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。
采用了ATMEL公司的高密度、不容易丢失存储技术，与MCS-51系列的单片机兼容。
具有集成程度高、系统结构简单、价格低廉等优点被广泛应用到控制领域中。
但是在复杂的数据处理、良好的人机交互等方面不能满足需要，常采用PC 机与AT89C51单片机进行通信，AT89C51单片机（下位机）实时采集数据传送给PC机（上位机）处理，然后接收PC机处理的结果，并进行相应的控制的方式来弥补。
本文介绍单片机与PC机进行串行通信的一种接口实现。
一、接口电路的设计（一）接口逻辑电平的转换在PC机系统大都装有异步通信适配器，为标准的RS-232C接口。
RS-232C 为负逻辑，用+3V~+15V表示逻辑“0”, 用-3V~-15V表示逻辑“1”。
AT89C51单片机采用正逻辑TTL电平0和+5V.所以AT89C51与PC机通信时必须进行电平转换。
转换的方法有多种。
常采用MAXIM公司生产的专用的双向电平转换集成电路MAX232。
MAX232引脚排列与外围电路如图1所示。
图1MAX引脚及外围接口图（二）通信接口电路本文采用可靠性高的MAX232作电平转换芯片，选择其中一对发送器与接收器，PC机的串行口与MAX232的电平端口相连，MAX232的逻辑电平端口与单片机的串行口相连，接口电路如图2所示。
图2PC机与AT89C51通信接口图二、通信接口程序（一）通信协议PC机与AT89C51进行通信必须有一定的通信协议，本文采用简单的通信协议。
CH6 单片机串行通信接口
CH6 串行通信接口
主要内容
1）串行通信基本知识 2）MCS-51单片机的串行接口 3）思考及练习
§6-1 串行通信基本知识
一、通信的概念 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，一台计算机与其他计算 机之间也往往要交换信息，所有这些信息交换 均可称为通信。 二、通信的基本方式 1.并行通信 1）定义：指数据的各位同时进行传送（发送或 接收）的通信方式。
6.2.3 串口的工作方式
2.方式1 当SCON中的SM0=0，SM1=1时，选定方式1； 功能：10位数据异步通讯，用于双机通信。
6.2.3 串口的工作方式
2.方式1
波特率固定为： 波特率=(2SMOD/32) T1的溢出率
6.2.3 串口的工作方式
2.方式1 通常选择定时器T1方式2为波特率的时钟发生器 （波特率时钟可变）。 波特率=(2SMOD/32) T1的溢出率
6.2.3 串口的工作方式
4.方式3 当SCON中的SM0=1，SM1=1时，选定方式3； 功能：同方式2，即11位数据异步通讯，用于 多机通信。 波特率：同方式1 即波特率=(2SMOD/32) T1的溢出率
小结：串行口四种工作方式应用比较
工作方式 方式0 功能 8位同步移 位寄存器 说明 8位数据，常用于扩 展I/O口 波特率 fosc/12
发送数据时，发送时钟的下降沿将数据串行移位输出；
接收数据时，接收时钟的上升沿开始对数据位采样。
6.2.2 特殊功能寄存器
1.串行数据缓冲器SBUF(字节地址99H) 在物理上有两个，一个是发送缓冲寄存器，另 一个是接收缓冲寄存器。 在逻辑上只有一个，具有同一个单元地址99H， 用同一寄存器名SBUF。
单片机AT89S52串行接口
数据转换为串行数据或将串行数据转换为并行数据。
串行接口在远程控制中的应用
远程控制
单片机AT89S52的串行接口可以用于实现远程控制功能，如通过 串行通信实现对设备的开关控制、参数设置等操作。
指令发送
控制中心通过串行接口向单片机发送控制指令，单片机接收到指令 后执行相应的操作。
状态反馈
单片机可以将设备的状态信息通过串行接口发送回控制中心，以便 控制中心了解设备的运行状态。
串行通信的优缺点
优点
线路简单，使用方便，成本低，适用 于远距离通信。
缺点
需要同步时钟信号，传输速度相对较 慢。
03
单片机AT89S52的串行接口
AT89S52的串行接口概述
01
02
03
串行通信接口
AT89S52单片机内置一个 全双工的串行通信接口， 支持异步和同步通信模式。
通信协议
该接口遵循RS-232标准， 支持数据传输速率为 2400bit/s、4800bit/s、 9600bit/s等。
04
串行接口的应用实例
串行接口在数据传输中的应用
数据传输
01
单片机AT89S52的串行接口可以用于数据的串行传输，如将数
据从单片机发送到其他设备或从其他设备接收数据。
通信协议
02
为了实现数据的正确传输，需要制定相应的通信协议，包括数
据的格式、波特率、校验方式等。
数据转换
03
在数据传输过程中，可能需要进行数据格式的转换，如将并行
05
总结与展望
单片机AT89S52串行接口的优势与局限性
高效的数据传输
AT89S52单片机具有高速的串行接口，可以实现快速的数据传输，满足实时性 要求高的应用场景。
RS-232实现单片机与PC间的串行通信
RS-232实现单片机与PC间的串行通信串行通信是计算机与外设之间数据传输的一种方式。
RS-232是一种经典的串行通信标准，它被广泛应用于单片机与PC之间的通信。
什么是RS-232协议RS-232是一种串行通信接口标准，它定义了单片机与外设之间信号的电气特性、传输协议和机械连接方式。
RS-232标准的发展可以追溯到20世纪60年代，在数十年的时间里，它成为了计算机与外设之间最常见的传输方式之一。
RS-232标准规定了单片机与PC之间使用的物理连接、数据传输的时序和控制信号等方面的细节。
它定义了一组信号电平和电气特性，用于在两个设备之间传输数据。
RS-232标准的物理层使用了DB-9或DB-25连接器，其中DB-9连接器是最常见的。
在RS-232协议中，数据被分割成小的数据包进行传输。
每个数据包由一个起始位、数据位、奇偶校验位和一个或多个停止位组成。
这些位用于将数据解释为字符并将其传输到目的地设备。
如何使用RS-232实现单片机与PC间的串行通信要使用RS-232实现单片机与PC间的串行通信，需要实现以下几个方面：1.物理连接：使用RS-232标准定义的连接器，将单片机和PC连接起来。
2.电气特性：保证单片机和PC之间的电气特性匹配。
3.传输协议：使用RS-232标准定义的数据传输协议，将数据从单片机发送到PC，或者从PC发送到单片机。
4.数据编码：将数据编码为RS-232标准定义的数据格式。
以上所有方面都需要实现正确，才能使单片机与PC间的串行通信正常进行。
RS-232实现单片机与PC间的串行通信的优缺点RS-232协议是单片机与PC间串行通信的经典标准，它具有以下优缺点：优点：1.稳定性高：RS-232协议信号电平的质量非常高，能够保证数据传输的稳定性和可靠性。
2.延迟低：RS-232协议传输速度相对较慢，但延迟非常低，能够及时传输数据。
3.成本低：RS-232协议使用简单、成本低廉，适合开发者在项目中广泛使用。
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单片机原理及接口技术
(5) RB8：接收数据第9位。在方式2和方式3时， RB8存放接收到的第9位数据。RB8也可用作奇偶校 验位。在方式1中，若SM2=0，则RB8是接收到的停 止位。在方式0中，该位未用。 (6)TI：发送中断标志位。TI=1，表示已结束一帧数 据发送，可由软件查询TI位标志，也可以向CPU申
请中断。
注意：TI在任何工作方式下都必须由软件清0。
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(7)RI：接收中断标志位。RI=1，表示一帧数据接 收结束。可由软件查询RI位标志，也可以向CPU申
请中断。
注意：RI在任何工作方式下也都必须由软件清0。 在89C51中，串行发送中断TI和接收中断RI的 中断入口地址是同是0023H，因此在中断程序中必 须由软件查询TI和RI的状态才能确定究竟是接收还
发送电路不需要双重缓冲结构。
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在逻辑上，SBUF只有一个，它既表示发送
寄存器，又表示接收寄存器，具有同一个单元地
址99H。但在物理结构上，则有两个完全独立的 SBUF，一个是发送缓冲寄存器SBUF，另一个是 接收缓冲寄存器SBUF。如果CPU写SBUF，数据 就会被送入发送寄存器准备发送；如果CPU读
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(1)SM0 SM1：串行口工作方式选择位。其状态
组合所对应的工作方式如表所示。
串行口工作方式
SM0 SM1 工作方式 功 能说 明 0 0 0 同步移位寄存器输入/输出，波特率固定 为fosc/12 0 1 1 10位异步收发，波特率可变(T1溢出率/n， n=32或16) 1 0 2 11位异步收发，波特率固定为f0sc/n， n=64或32) 1 1 3 11位异步收发，波特率可变(T1溢出率/n， n=32或16)
接收器B
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2. 半双工制式(Half duplex)
半双工制式是指通信双方都具有发送器和接
收器，双方既可发送也可接收，但接收和发送不
能同时进行，即发送时就不能接收，接收时就不 能发送。半双工制式如图7.6所示。
发送 接收 发送 接收
A 端
B 端
图7.6 半双工制式 主目录 上一页 下一页 结 束
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第7章 串行接口及串行通信技术
教学目标 7.1 串行通信基础知识 7.2 89C51的串行接口 7.3 89C51串行接口的应用与编程 本章小结 思考题与习题
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教学目标
通过本章教学，要求达到以下目标：
1. 串行通信的基本概念：了解并行/串行通信的
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异步通信信息帧格式如图7.4所示。
第n-1字符 帧 奇 偶停 起 校止 始 8位数据 验位 位 第n字符帧 奇 偶 停 校 止 验 位 第n+1字符帧 起 始 位 8位数据
8位数据
空闲位
D7 0/1 1
0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1
1
1
1
0
D0 D1
是发送中断，进而作出相应的处理。常用的做法是：
直接发送，接收的时候进入中断处理。
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2. 电源控制寄存器PCON
PCON D7 D6 D5 － D4 D3 D2 D1 D0
位名称 SMOD －
－ GF1 GF0 PD IDL
图7.10 电源控制寄存器PCON的格式
7.2 89C51的串行接口
89C51内部有一个可编程全双工串行通信接
口。该部件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。 下面将对其内部结构、工作方式以及波特率 进行介绍。
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7.2.1 串行接口的结构及功能
发送 SBUF (99H) 内 部 总 线 门电路
SBUF，则读入的数据一定来自接收缓冲器。即
CPU对SBUF的读写，实际上是分别访问上述两 个不同的寄存器。
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2. 串行控制寄存器SCON 串行控制寄存器SCON用于设置串行口的工
作方式、监视串行口的工作状态、控制发送与接
收的状态等。它是一个既可以字节寻址又可以位 寻址的8位特殊功能寄存器。
图7.2 串行通信示意图
目前串行通信在单片机双机、多机以及单片机 与PC机之间的通信等方面得到了广泛应用。
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7.1.1 异步通信和同步通信
串行通信按同步方式可分为异步通信和同步通
信两种基本通信方式。 1. 同步通信(Synchronous Communicion) 同步通信是一种连续传送数据的通信方式，一
求；若SM2=1，RB8=1时，RI被激活并产生中断
请求。
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(3) REN：串行接受允许控制位。该位由软件置位 或复位。当REN=1，允许接收；当REN=0，禁止 接收。 (4) TB8：方式2和方式3中要发送的第9位数据。
该位由软件置位或复位。在方式2和方式3时，
号。
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(2) 数据位：
在起始位之后，发送端发出(或接收端接收)的是 数据位，数据的位数没有严格的限制，5～8位均 可。由低位到高位逐位传送。 (3) 奇偶校验位： 数据位发送完(接收完)之后，可发送一位用来检
验数据在传送过程中是否出错的奇偶校验位。奇
偶校验是收发双方预先约定好的有限差错检验方
的波特率通常是可变的。
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7.1.3 串行通信的制式 在串行通信中，数据是在两个站之间传送的。
按照数据传送方向，串行通信可分为三种制式。
1. 单工制式(Simplex) 单工制式是指甲乙双方通信只能单向传送数 据。单工制式如图7.5所示。
发送器A
图7.5 单工制式 主目录 上一页 下一页 结 束
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3. 全双工制式(Full duplex) 全双工制式是指通信双方均设有发送器和接
收器，并且将信道划分为发送信道和接收信道，
两端数据允许同时收发，因此通信效率比前两种 高。全双工制式如图7.7所示。
A 端
发送 接收 接收 发送
B 端
图7.7 全双工制式 主目录 上一页 下一页 结 束
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7.1.4 串行通信的校验
串行通信的目的不只是传送数据信息，更重要
的是应确保准确无误地传送。常用差错校验方法有 奇偶校验、累加和校验以及循环冗余码校验等。
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发送时的并-串转换
接收时的串-并转换
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(2) SM2：多机通信控制器位。在方式0中，SM2
必须设成0。在方式1中，当处于接收状态时，若
SM2=1，则只有接收到有效的停止位“1”时，RI
才能被激活成“1”(产生中断请求)。在方式2和方 式3中，若SM2=0，串行口以单机发送或接收方
式工作，TI和RI以正常方式被激活并产生中断请
式之一。有时也可不用奇偶校验。
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(4) 停止位：
字符帧格式的最后部分是停止位，逻辑“1”电平
有效，它可占1/2位、1位或2位。停止位表示传送
一帧信息的结束，也为发送下一帧信息作好准备。
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7.1.2 串行通信的波特率
SMOD：串行口波特率倍增位。在工作方式1～ 工作方式3时，若SMOD=1，则串行口波特率增 加一倍。若SMOD=0，波特率不加倍。系统复位
时，SMOD=0。
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P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 P2.7 RD 89C51 WR D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CS RD 8255 WR
发送 TXD
RXD TXD 外设
接收
RXD 89C51
图7.1 并行通信示意图
结
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1. 串行数据缓冲器SBUF
SBUF是串行口缓冲寄存器，包括发送寄存
器和接收寄存器，以便能以全双工方式进行通信。 此外，在接收寄存器之前还有移位寄存器，从而
构成了串行接收的双缓冲结构，这样可以避免在
数据接收过程中出现帧重叠错误。发送数据时，
由于CPU是主动的，不会发生帧重叠错误，因此
(校验 字符)
同步通信数据传送格式
2. 异步通信(Asynchronous Communicion)
在异步通信中，数据通常是以字符或字节为单位