单片机串口通信实验报告

信息工程学院实验报告
课程名称：单片机原理及接口
实验项目名称：串口通信实验实验时间：2017.5
一、实验目的:
1．了解什么是串口，串口的作用等。

2、了解串口通信的相关概念
3、利用keil软件，熟悉并掌握中串口通信的使用
4、通过实验，熟悉串口通信程序的格式，串口通信的应用等
二、实验原理
1、串口通信概念：
单片机应用与数据采集或工业控制时，往往作为前端机安装在工业现场，远离主机，现场数据采用串行通信方式发往主机进行处理，以降低通信成本，提高通信可靠性。

如下图所示。

2、串口数据通信方式及特点
★数据通信方式有两种：并行通信与串行通信
★并行通信：所传送数据的各位同时发送或接收，
数据有多少位就需要多少根数据线。

特点：速度快，成本高，适合近距离传输
如计算机并口，打印机，8255 。

★串行通信：所传送数据的各位按顺序一位一位
地发送或接收。

只需一根数据，一根地线，共2 根
特点：成本低，硬件方便，适合远距离通信，
传输速度低。

串行通信与并行通信示意图如下：
成绩：
指导老师(签名)：
3、串行通信基本格式
①单工通信：数据只能单向传送。

②半双工通信：通信是双向的，但每一时刻，数据流通的方向是单向的。

③全双工通信：允许数据同时在两个方向流动，即通信双方的数据发送和接收是同时进行的。

4、异步串行通信/同步串行通信
①异步串行通信：
异步串行通信采用如下的帧结构：
起始位+ 8位数据位+ 停止位或起始位+ 9位数据位+ 停止位
其中：起始位为低电平，停止位为高电平。

优点：硬件结构简单
缺点：传输速度慢
②同步串行通信：
在同步通信中，发送方在数据或字符开始处就用同步字符(常约定1～2个字节)指示一帧的开始，由时钟来实现发送端和接收端同步，接收方一旦检测到与规定的同步字符符合，下面就连续按顺序传送若干个数据，最后发校验字节。

见下图：
5、串行通信过程与UART
基本的计算机异步串行通信系统中，两台计算机之间通过三根信号线TxD、RxD和GND连接起来，TxD与GND构成
发送线路，RxD与GND构成接收线路。

一台计算机的TxD、RxD线分别与
另一台计算机的RxD、TxD线相连。

由于在串行通信过程中的并串转换、串并转换、线路检测、采样判决、组帧、拆帧、发送和接收等操作需消耗CPU大量时间，以至CPU无法处理其它工作，因而开发出专用于处理异步串行通信发送和接收工作的芯片UART（通用异步串行通信接收发送器）。

CPU只需将要发送的一个字节数据交给UART，其它发送工作由UART自动完成，当UART将一帧数据发送完毕，会通知CPU 已发送完，可提交下一个字节。

UART自动监测线路状态并完成数据接收工作，当接收到一个字节数据后，UART会通知CPU来读取。

采用UART后，CPU的负担大大减轻了。

6、MCS—51的串行通信接口
MCS－51单片机内部集成有一个UART，用于全双工方式的串行通信，可以同时发送、接收数据。

它有两个互相独立的接收、发送缓冲器，这两个缓冲器同名SBUF，共用一个地址号（99H）。

发送SBUF：只能写，不能读；SBUF = a；
接收SBUF：只能读，不能写。

a = SBUF；
串行接口有四种工作方式，有的工作方式时其波特率是可变的。

用户可以用软件编程的方法在串行控制寄存器SCON 中写入相应的控制字就可改变串行口的工作方式。

串行口结构图如下：
串行通信的传送过程说明：
甲方发送时，CPU执行指令SBUF =A 启动了发送过程，数据并行送入SBUF ，在发送时钟shift的控制下由低位到高位一位一位发送，乙方在接收时钟shift 的控制下由低位到高位顺序进入移位寄存器SBUF ，甲方一帧数据发送完毕，置位发送中断标志TI，该位可作为查询标志（或引起中断），CPU可再发送下一帧数据。

乙方一帧数据到齐即接收缓冲器满，置位接收中断标志RI，该位可作为查询标志（或引起接收中断），通过A=SBUF CPU将这帧数据并行读入。

由上述可知：
1.甲、乙方的移位时钟频率应相同，即应具有相同的波特率，否则会造成数据丢失。

2.发送方是先发数据再查标志，接收方是先查标志再收数据。

通信过程图如下：
7、串行接口的控制寄存器：
串行接口的控制寄存器有两个，串行控制寄存器SCON和能改变波特率的特殊功能寄存器PCON。

其作用如下：（1）SCON，字节地址98H，（可位寻址）
SCON用于确定串行通道的操作方式和控制串行通道的某些功能。

也可用于发送和接收第九个数据位（TB8、RB8），并有接收和发送中断标志（RI及TI）位。

SCON各位的意义如下：
此处，SM0、SM1指定了串行通信的工作方式，若设振荡器频率为fosc，则规定如下图：
SM2：在方式2、3时，多机通信的控制位。

方式0：SM2=0；
方式1：①若SM2＝0，只要接收到8位数据，就激发中断标志（RI＝1）；
②若SM2＝1，则只有在接收到有效停止位时才能激发中断标志（RI＝1），否则接收数据无效，且RI仍为0。

8、串行口波特率计算方式：
9、串行口的波特率有两种方式：固定波特率和可变波特率
10、串行通信编程方式：查询方式和中断方式。

查询方式：查TI或Ri是否为“1”。

中断方式：如果预先开了中断，当TI、RI为“1”，会自动产生中断。

注意：两种方式中当发送或接受数据后都要注意清Ti或RI。

查询方式发送程序：(先发后查）
发送一个数据→查询TI →发送下一个数据
查询方式接收程序：（先查后收）
查询RI→读入一个数据→查询RI→读下一个数据
中断方式发送程序：
发送一个数据→等待中断，在中断中再发送下一个数据。

中断方式接收程序：
等待中断，在中断中再接收一个数据。

查询方式发送流程图以及接收流程图：
中断方式发送流程图以及接收流程图如下：
三、实验内容与步骤
实验内容：
1，验证开发板例程中的电脑通过串口助手发送数据给开发板，单片机收到后返回电脑的例子。

2,、修改例程，实现上课串口例子中，第一个发送字符串的程序。

四、实验结果及分析：
程序如下：
#include<reg51.h>
#include<string.h>
char s[]="陈玮老师最帅";
char a=0,b=0;
void main()
{
TMOD=0x20;
SCON=0x50;
PCON=0x80;
TH1=0xf3;
TL1=0xf3;
TR1=1;
ET1=0;
a=strlen(s);
for(b=0;b<a;b++)
{
SBUF=s[b];
while(!TI) ;
TI=0;
}
while(1) ;
}
五、实验总结：
通过本次实验，了解并掌握串口通信的方式，以及数据传输的两种方式——查询方式和中断方式。