第7章 89C51串行口及串行通信技术
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秦晓飞系列-单片机原理及应用-第7章 89C51、S51串行口及串行通信技术
第7章 89C51/S51串行口及串行口通信技术
§7.1 §7.2 §7.3 §7.4 §7.5 §7.6 串行通信基本知识 串行口及应用 89C51/S51与89C51/S51点对点异步通信 89C51/S51与PC机间通信 无线单片机及其点到多点无线通信 RFID技术与物联网的应用
7.1 串行通信基本知识
7.1 串行通信基本知识
7.1.3 异步通信和同步通信 2.同步通信
同步通信中，在数据开始传送前用同步字符来指示（常约定1~2个），并由时 钟来实现发送端和接收端同步，即检测到规定的同步字符后，下面就连续按顺序 传送数据，直到通信告一段落。 同步传送时，字符与字符之间没有间隙，也不用起始位和停止位，仅在数据 块开始时用同步字符SYNC来指示，其数据格式如图7-4所示。
在帧格式中，一个字符由四个部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停 止位。首先是一个起始位（0），然后是5~8位数据（规定低位在前，高位在后） ，接下来是奇偶校验位（可省略），最后是停止位（1）。
• 起始位（0）信号只占用一位，用来通知接收设备一个待接收的字符开始到达 。线路上在不传送字符时应保持为 1。接收端不断检测线路的状态，若连续为1 以后又测到一个0，就知道发来一个新字符， 应马上准备接收。字符的起始位 还被用作同步接收端的时钟，以保证以后的接收能正确进行。 • 数据位紧接在起始位后面，它可以是5（D0~D4）、6、7或8位（D0~D7）。 • 奇偶校验（D8）只占一位，但在字符中也可以规定不用奇偶校验位，则这一位 就可省去。也可用这一位（ 1/0 ）来确定这一帧中的字符所代表信息的性质（ 地址/数据等）。 • 停止位用来表征字符的结束，它一定是高电位（逻辑1）。停止位可以是1位、 1.5位或2位。接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕，同时，也为接 收下一个字符做好准备——只要再接收到 0，就是新的字符的起始位。若停止 位以后不是紧接着传送下一个字符，则使线路电平保持为高电平（逻辑1）。
单片机原理及接口技术李朝青课本答案第七章
第七章1、什么是串行异步通信，它有哪些作用？答：在异步串行通信中，数据是一帧一帧（包括一个字符代码或一字节数据）传送的，每一帧的数据格式参考书。
通信采用帧格式，无需同步字符。
存在空闲位也是异步通信的特征之一。
2、89C51单片机的串行口由哪些功能部件组成？各有什么作用？答：89C51单片机的串行接口由发送缓冲期SBUF，接收缓冲期SBUF、输入移位寄存器、串行接口控制器SCON、定时器T1构成的波特率发生器等部件组成。
由发送缓冲期SBUF发送数据，接收缓冲期SBUF接收数据。
串行接口通信的工作方式选择、接收和发送控制及状态等均由串行接口控制寄存器SCON控制和指示。
定时器T1产生串行通信所需的波特率。
3、简述串行口接收和发送数据的过程。
答：串行接口的接收和发送是对同一地址（99H）两个物理空间的特殊功能寄存器SBUF进行读和写的。
当向SBUF发“写”命令时（执行“MOV SBUF,A”），即向缓冲期SBUF装载并开始TXD引脚向外发送一帧数据，发送完便使发送中断标志位TI=1。
在满足串行接口接收中断标志位RI（SCON.0）=0的条件下，置允许接收位REN（SCON.4）=1,就会接收一帧数据进入移位寄存器，并装载到接收SBUF中，同时使RI=1。
当发读SBUF 命令时（执行“MOV A, SBUF”），便由接收缓冲期SBUF取出信息通过89C51内部总线送CPU。
4、Error! Hyperlink reference not valid.Error! Hyperlink reference not valid.89C51串行口有几种工作方式？有几种帧格式？各工作方式的波特率如何确定？答：89C51串行口有4种工作方式：方式0（8位同步移位寄存器），方式1（10位异步收发），方式2（11位异步收发），方式3（11位异步收发）。
有2种帧格式：10位，11位方式0：方式0的波特率≌fosc/12(波特率固定为振荡频率1/12)方式2：方式2波特率≌2SMOD/64×fosc方式1和方式3：方式1和方式3波特率≌2SMOD/32×(T1溢出速率)如果T1采用模式2则：5、若异步通信接口按方式3传送，已知其每分钟传送3600个字符，其波特率是多少？答：已知每分钟传送3600个字符，方式3每个字符11位，则：波特率=（11b/字符）×（3600字符/60s）=660b/s6、89C51中SCON的SM2，TB8，RB8有何作用？答：89c51SCON的SM2是多机通信控制位，主要用于方式2和方式3.若置SM2=1，则允许多机通信。
第7章AT89C51单片机的串行口
RETI
；中断返回
2．方式2接收
SM0、SM1=10，且REN=1。数据由RXD端输入，接收11位信息。当 位检测到RXD从1到0的负跳变，并判断起始位有效后，开始收 一帧信息。在接收器完第9位数据后，需满足两个条件，才能 将接收到的数据送入SBUF。
（1）RI=0，意味着接收缓冲器为空。 （2）SM2=0或接收到的第9位数据位RB8=1时。 当上述两个条件满足时，接收到的数据送入SBUF（接收缓冲
正脉冲，串行口即把SBUF中的8位数据以fosc/12的固定波特 率从RXD引脚串行输出，低位在先,TXD引脚输出同步移位脉冲， 发送完8位数据置“1”中断标志位TI。时序如图7-5所示。 2．方式0接收 REN=1，接收数据，REN=0，禁止接收。
图7-5
REN=1，允许接收。向串口的SCON写入控制字（置为方式0，并 置“1”REN位，同时RI=0）时，产生一个正脉冲，串行口即 开始接收数据。RXD为数据输入端，TXD为移位脉冲信号输出 端，
图7-3 （1）SMOD—波特率选择位
例如：方式1的波特率的计算公式为：
方式1波特率=（2SMOD/32）×定时器T1的溢出率
也称SMOD位为波特率倍增位。
（2）GF1、GF0—通用标志位 这两个标志位可供用户使用，可用软件置1或清0。两个标志位
用户应充分利用。 （3）PD—掉电方式位 若PD=1，单片机进入掉电工作方式。
图7-9 时采样）进行表决以确认是否是真正的起始位（负跳变）的开始。 当一帧数据接收完，须同时满足两个条件，接收才真正有效。 ⑴ RI=0，即上一帧数据接收完成时，RI=1发出的中断请求已被
响应，SBUF中的数据已被取走，说明“接收SBUF”已空。 ⑵ SM2=0或收到的停止位=1（方式1时，停止位已进入RB8），
串行通信7章改
;查询结束，清RI
MOV A ,SBUF
;读数据到累加器
ACALL LOGSIM
;进行逻辑模拟
SJMP START
;准备下一次模拟
2.串行口方式1的应用
例3：在8051片内RAM30~4FH单元中有32个字节的数
据，若采用方式1进行串行通信，波特率为1200bit/s，
fosc=6MHz(SMOD=0)，用查询和中断两种方式编写发
HERE:JNB TI,HERE CLR TI INC R0 DJNZ R7,LOOP SJMP $ END
查询方式
接收：
MAIN:
HERE:
ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0F3H MOV TH1,#0F3H SETB TR1 MOV SCON,#50H MOV PCON,#00H MOV R0,#30H MOV R7,#20H JNB RI,HERE CLR RI
MAIN: MOV SP,#60H
HERE: AJMP HERE
MOV TMOD,#20H SER: CLR TI
MOV TH1,#0F3H
INC R0
MOV TL1,#0F3H
MOV A,@R0
SETB TR1
MOV SBUF,A
MOV SCON,#40H
DJNZ R7,HE
MOV R0,#30H
HERE: AJMP HERE
MOV TMOD,#20H SER: CLR RI
MOV TH1,#0F3H
MOV A,SBUF
同步通信数据格式
异步通信数据格式
四、通信数据的差错检测
（1）奇偶校验 在数据位后附加一个奇偶校验位，该位可为“0”
l第7章89C51串行口及串行通信技术
6
7.1.1数据通信
• 并行通信是指数据的各位同时进行传送（发送或接收）的 通信方式。
• 其优点是传送速度快； • 缺点是数据有多少位，就需要多少根传送线。 • 例如，89C51单片机与打印机之间的数据传送就属于并行
通信。 • 图7-1（a）所示为89C51与外设间8位数据并行通信的连
接方法。并行通信在位数多、传送距离又远时就不太合适 了。
1、结 构
2、串行口控制字及控制寄存器
3、串行通信工作方式
4、波特率设计
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2020/10/25
39
1、结 构
• 89C51通过引脚RXD（P3.0，串行数据接收端）和引脚TXD（P3.1， 串行数据发送端）与外界进行通信。其内部结构简化示意图如图7-7 所示。图中有两个物理独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们占用同 一地址99H，可同时发送、接收数据。发送缓冲器只能写入，不能读 出；接收缓冲器只能读出，不能写入。
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2、串行通信协议
• 通信协议是对数据传送方式的规定，包括数据格
式定义和数据位定义等。 • 通信双方必须遵守统一的通信协议。串行通信协
议包括同步协议和异步协议两种。 • 在此只讨论异步串行通信协议和异步串性协议规
定的字符数据的传送格式。
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2、串行通信协议
乙机时钟
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1、异步通信 在异步通信中，数据是一帧一帧（包括一个字符代码或 一字节数据）传送的，每一帧的数据格式如图7-3所示
返回Biblioteka 2020/10/2514
图7-3 异返回步通信数据格式
单片机原理及接口技术课后答案第七章
第七章1、什么是串行异步通信，它有哪些作用？答：在异步串行通信中，数据是一帧一帧（包括一个字符代码或一字节数据）传送的，每一帧的数据格式参考书。
通信采用帧格式，无需同步字符。
存在空闲位也是异步通信的特征之一。
2、89C51单片机的串行口由哪些功能部件组成？各有什么作用？答：89C51单片机的串行接口由发送缓冲期SBUF，接收缓冲期SBUF、输入移位寄存器、串行接口控制器SCON、定时器T1构成的波特率发生器等部件组成。
由发送缓冲期SBUF发送数据，接收缓冲期SBUF接收数据。
串行接口通信的工作方式选择、接收和发送控制及状态等均由串行接口控制寄存器SCON控制和指示。
定时器T1产生串行通信所需的波特率。
3、简述串行口接收和发送数据的过程。
答：串行接口的接收和发送是对同一地址（99H）两个物理空间的特殊功能寄存器SBUF进行读和写的。
当向SBUF发“写”命令时（执行“MOV SBUF,A”），即向缓冲期SBUF装载并开始TXD引脚向外发送一帧数据，发送完便使发送中断标志位TI=1。
在满足串行接口接收中断标志位RI（SCON.0）=0的条件下，置允许接收位REN （SCON.4）=1,就会接收一帧数据进入移位寄存器，并装载到接收SBUF中，同时使RI=1。
当发读SBUF命令时（执行“MOV A, SBUF”），便由接收缓冲期SBUF 取出信息通过89C51内部总线送CPU。
4、89C51串行口有几种工作方式？有几种帧格式？各工作方式的波特率如何确定？答：89C51串行口有4种工作方式：方式0（8位同步移位寄存器），方式1（10位异步收发），方式2（11位异步收发），方式3（11位异步收发）。
有2种帧格式：10位，11位方式0：方式0的波特率≌fosc/12(波特率固定为振荡频率1/12)方式2：方式2波特率≌2SMOD/64×fosc方式1和方式3：方式1和方式3波特率≌2SMOD/32×(T1溢出速率)如果T1采用模式2则：5、若异步通信接口按方式3传送，已知其每分钟传送3600个字符，其波特率是多少？答：已知每分钟传送3600个字符，方式3每个字符11位，则：波特率=（11b/字符）×（3600字符/60s）=660b/s6、89C51中SCON的SM2，TB8，RB8有何作用？答：89c51SCON的SM2是多机通信控制位，主要用于方式2和方式3.若置SM2=1，则允许多机通信。
第7章 89C51串行口及串行通信技术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
③REN (SCON.4)——允许接收控制位 • 由软件置1或清0，只有当REN＝1时才允许接收，相当于串 行接收的开关；若REN＝0，则禁止接收。 • 在串行通信接收控制过程中，如果满足RI＝0和REN＝1(允 许接收)的条件，就允许接收，一帧数据就装载入接收 SBUF中。 ④TB8 (SCON.3)——发送数据的第9位(D8)装入TB8中 • 在方式2或方式3中，根据发送数据的需要由软件置位或复 位。 • 在许多通信协议中可用作奇偶校验位，也可在多机通信中作 为发送地址帧或数据帧的标志位。对于后者，TB8＝1，说 明该帧数据为地址；TB8＝0，说明该帧数据为数据字节。 • 在方式0或方式1中，该位未用。
• 停止位用来表征字符的结束，它一定是高电位（逻辑1）。停止位可以 是1位、1.5位或2位。接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕， 同时，也为接收下一个字符做好准备。只要再接收到0，就是新的字符 的起始位。若停止位以后不是紧接着传送下一个字符，则使线路电平 保持为高电平（逻辑1）。
第 N 个字符 停 止 位 1 起 始 位 0 D0 0/1 D1 0/1 D2 0/1 D3 0/1 D4 0/1 D5 0/1 D6 0/1 D7 0/1 数据位 校 验 位 0/1 停 止 位 1 起 始 位 0
有完整和独立的发送和接受能力。
串行通信中的数据传送方式
异步通信和同步通信
• 串行通信有两种基本通信方式，即异步通信和同步通信。
异步通信
• 在异步通信中，数据是一帧一帧（包括一个字符代码或一 字节数据）传送的。
• 在帧格式中，一个字符由四个部分组成：起始位、数据位、 奇偶校验位和停止位。首先是一个起始位（0），然后是 5~8位数据（规定：低位在前，高位在后），接下来是奇 偶校验位（可省略），最后是停止位（1）。
③REN (SCON.4)——允许接收控制位 • 由软件置1或清0，只有当REN＝1时才允许接收，相当于串 行接收的开关；若REN＝0，则禁止接收。 • 在串行通信接收控制过程中，如果满足RI＝0和REN＝1(允 许接收)的条件，就允许接收，一帧数据就装载入接收 SBUF中。 ④TB8 (SCON.3)——发送数据的第9位(D8)装入TB8中 • 在方式2或方式3中，根据发送数据的需要由软件置位或复 位。 • 在许多通信协议中可用作奇偶校验位，也可在多机通信中作 为发送地址帧或数据帧的标志位。对于后者，TB8＝1，说 明该帧数据为地址；TB8＝0，说明该帧数据为数据字节。 • 在方式0或方式1中，该位未用。
• 停止位用来表征字符的结束，它一定是高电位（逻辑1）。停止位可以 是1位、1.5位或2位。接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕， 同时，也为接收下一个字符做好准备。只要再接收到0，就是新的字符 的起始位。若停止位以后不是紧接着传送下一个字符，则使线路电平 保持为高电平（逻辑1）。
第 N 个字符 停 止 位 1 起 始 位 0 D0 0/1 D1 0/1 D2 0/1 D3 0/1 D4 0/1 D5 0/1 D6 0/1 D7 0/1 数据位 校 验 位 0/1 停 止 位 1 起 始 位 0
有完整和独立的发送和接受能力。
串行通信中的数据传送方式
异步通信和同步通信
• 串行通信有两种基本通信方式，即异步通信和同步通信。
异步通信
• 在异步通信中，数据是一帧一帧（包括一个字符代码或一 字节数据）传送的。
• 在帧格式中，一个字符由四个部分组成：起始位、数据位、 奇偶校验位和停止位。首先是一个起始位（0），然后是 5~8位数据（规定：低位在前，高位在后），接下来是奇 偶校验位（可省略），最后是停止位（1）。
89C51串行口及串行通信技术
②信号线的连接和应用 ► 使用MODEM连接 适用于远距离通信（15米以上） 通过专用的电话线通信
采用Modem(DCE)和电话网通信时的信号连接
采用专用线通讯时的信号连接
► 直接连接
不使用MODEM，近距离传送 简单只需3条线（TXD,RXD,SG） 也可采用反馈与交叉结合的连接法
当通信速率低于20Kb/s时，RS-232C所能直接连接的最 大物理距离为15m；使用特制的低电容电缆可以达到 150m。
1.RS-232C标准的信号线
①RS-232C信号线的定义 ► 传送信息信号 发送数据TXD:由发送端向接收端发送数据 接收数据RXD:用来接收发送端输出的数据 ► 联络信号 请求传送信号RTS:表示DTE请求DCE发送数据 清除发送CTS：表示DCE准备好接收DTE发来数据
数传机就绪DSR： DCE向DTE发送的联络信号， 为1时，DCE处于就绪状态。 数据终端就绪DTR：DTE向DCE发送的联络信号， 为1时，DTE处于就绪状态。 数据载波检出信号DCD:表示DCE已接通通信链路。 振铃指示信号RI：这是DCE向DTE发的状态信号， 为1时，表示已被呼叫。
►
由MAX232构成的电平转换电路
二、RS-422接口标准 ► RS-422标准是一种平衡方式传输（双端接收 和双端发送） ► 当AA的电平高于BB线的电平200MV表示逻辑 1 ► 当AA的电平低于BB线的电平200MV表示逻辑 0 ► RS－422最大传输速率 10MB/S(15M),90KB(1200M)
数据 字符2
… …
数据 字符n
CRC1
CRC2
（b）双同步字符帧结构
在同步通信中，同步字符可采用统一的标准格式， 也可以由用户在传送之前相互约定好。在单同步通 信字符帧结构中，如图（a）所示，同步字符通常采 用ACSII码中规定的SYN(同步)（即16H）代码；在双 同步通信字符帧结构中，同步字符一般采用国际通 用标准代码EB90H。 优点：同步通信的数据传输速率较高，通常可达到 56Mbps或更高。 缺点：要求发送时钟和接收时钟保持严格同步。
第七章-串行口
TB8（SCON.3）：发送数据位8
RB8（SCON.2）：接受数据位8
TI（SCON.1）：发送中断标志 RI（SCON.0）：接受中断标志
2. 电源控制寄存器PCON PCON旳单元地址为87H，不可位寻址。如图7-6所示。
PCON SMOD ---- ---- ---- GF1 GF0 PD IDL （87H）
旳1/64;当SMOD为1时，波特率取振荡器频率旳1/32。 方式1和方式3中：波特率是可变旳，一般采用定时/计数器1(T1)
作为波特率发生器。 串行口旳波特率可由下式求得: 波特率=2SMOD/32*定时器1旳溢出率。
定时器1旳溢出率为:
fosc 12(256TH1 )
串行口波特率 2SMOD 32
二、串行通讯旳制式
半双工 全双工
第二节 MCS-51旳串行通信口
一、MCS-51旳串行口旳构造 如图7-5所示。
图7-5 MCS-51串行口发送和接受电路构造图
二、MCS-51串行口控制寄存器SCON和电源控制寄存器PCON 1.串行口控制寄存器SCON
SCON 98H
SM0
SM1
SM2
REN
MOVX @DPTR, A
CLR ES
RETI
例7-3 设8051主频为6MHZ，串行口工作在方式2，波特率为fosc/32，试采用查询方式编 程，将其内部RAM区TAB开始旳长度为LEN旳数据块经过串行口发送，要求采用累加和
校验。 ORG 8000H
MOV SCON，#80H ;串行口为方式2
MOV PCON，#80H ；波特率为fosc/32 MOV R0，#TAB ；初始化
SJMP $
；等待中断
SUBS0：SETB P1.0 ACALL DELAY CLR TI RR A CLR P1.0 MOV SBUF，A RETI
RB8（SCON.2）：接受数据位8
TI（SCON.1）：发送中断标志 RI（SCON.0）：接受中断标志
2. 电源控制寄存器PCON PCON旳单元地址为87H，不可位寻址。如图7-6所示。
PCON SMOD ---- ---- ---- GF1 GF0 PD IDL （87H）
旳1/64;当SMOD为1时，波特率取振荡器频率旳1/32。 方式1和方式3中：波特率是可变旳，一般采用定时/计数器1(T1)
作为波特率发生器。 串行口旳波特率可由下式求得: 波特率=2SMOD/32*定时器1旳溢出率。
定时器1旳溢出率为:
fosc 12(256TH1 )
串行口波特率 2SMOD 32
二、串行通讯旳制式
半双工 全双工
第二节 MCS-51旳串行通信口
一、MCS-51旳串行口旳构造 如图7-5所示。
图7-5 MCS-51串行口发送和接受电路构造图
二、MCS-51串行口控制寄存器SCON和电源控制寄存器PCON 1.串行口控制寄存器SCON
SCON 98H
SM0
SM1
SM2
REN
MOVX @DPTR, A
CLR ES
RETI
例7-3 设8051主频为6MHZ，串行口工作在方式2，波特率为fosc/32，试采用查询方式编 程，将其内部RAM区TAB开始旳长度为LEN旳数据块经过串行口发送，要求采用累加和
校验。 ORG 8000H
MOV SCON，#80H ;串行口为方式2
MOV PCON，#80H ；波特率为fosc/32 MOV R0，#TAB ；初始化
SJMP $
；等待中断
SUBS0：SETB P1.0 ACALL DELAY CLR TI RR A CLR P1.0 MOV SBUF，A RETI
第7章串行口
串行口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程 IE、IP寄存器）。
一、 89C51串行口 1、结 构
图7-7 串行口内部结构示意简图
☞ 2、串行口控制字及控制寄存器
串行口控制寄存器SCON（98H）
• ①SM0和SM1（SCON.7，SCON.6）——串行
口工作方式选择位。两个选择位对应4种通信方式，
如表7-1所示。其中，fosc是振荡频率。
3、串行通信工作方式
2 SMOD f osc 16 / 2 初值 串行方式1、方式3波特率≌ 32 12
4、波特率设计
• 定时器T1用作波特率发生器时，通常选用定时器模 式2（自动重装初值定时器）比较实用。每过“28-X” 个机器周期，定时器T1就会产生一次溢出。
• T1溢出速率为 T1溢出速率≌(fosc/12)/(28-X)
移位时钟来源不同，因此，各种方式的波特率计算公式也
不同。
4、波特率设计
• （1）方式0的波特率 由图7-14可见，方式0时，发送或接收一位数据的移位 时钟脉冲由S6（即第6个状态周期，第12个节拍）给出， 即每个机器周期产生一个移位时钟，发送或接收一位数据。
因此，波特率固定为振荡频率的1/12，并不受PCON寄存
TxD输出移位时钟，频率=fosc1/12；
每接收 8位数据RI就自动置1；
需要用软件清零 RI。
☞经常配合“串入并出”“并入串出”移位 寄存器一起使用扩展接口
☞方式0工作时，多用查询方式编程： 发送：MOV SBUF，A 接收：JNB RI，$ JNB TI，$ CLR RI CLR TI MOV A, SBUF ☞复位时,SCON 已经被清零,缺省值: 方式0。 ☞接收前,务必先置位 REN=1 允许接收数据。
一、 89C51串行口 1、结 构
图7-7 串行口内部结构示意简图
☞ 2、串行口控制字及控制寄存器
串行口控制寄存器SCON（98H）
• ①SM0和SM1（SCON.7，SCON.6）——串行
口工作方式选择位。两个选择位对应4种通信方式，
如表7-1所示。其中，fosc是振荡频率。
3、串行通信工作方式
2 SMOD f osc 16 / 2 初值 串行方式1、方式3波特率≌ 32 12
4、波特率设计
• 定时器T1用作波特率发生器时，通常选用定时器模 式2（自动重装初值定时器）比较实用。每过“28-X” 个机器周期，定时器T1就会产生一次溢出。
• T1溢出速率为 T1溢出速率≌(fosc/12)/(28-X)
移位时钟来源不同，因此，各种方式的波特率计算公式也
不同。
4、波特率设计
• （1）方式0的波特率 由图7-14可见，方式0时，发送或接收一位数据的移位 时钟脉冲由S6（即第6个状态周期，第12个节拍）给出， 即每个机器周期产生一个移位时钟，发送或接收一位数据。
因此，波特率固定为振荡频率的1/12，并不受PCON寄存
TxD输出移位时钟，频率=fosc1/12；
每接收 8位数据RI就自动置1；
需要用软件清零 RI。
☞经常配合“串入并出”“并入串出”移位 寄存器一起使用扩展接口
☞方式0工作时，多用查询方式编程： 发送：MOV SBUF，A 接收：JNB RI，$ JNB TI，$ CLR RI CLR TI MOV A, SBUF ☞复位时,SCON 已经被清零,缺省值: 方式0。 ☞接收前,务必先置位 REN=1 允许接收数据。
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数据格式如图7-4所示。
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2013年12月1日星期日 17
图7-4 异步通信数据格式
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2013年12月1日星期日 18
2、同步通信
•
同步字符的插入可以是单同步字符方式或双同步字符方式，如图7-4所示，
然后是连续的数据块。同步字符可以由用户约定，当然也可以采用ASCII
码中规定的SYNC代码，即16H。按同步方式通信时，先发送同步字符， 接收方检测到同步字符后，即准备接收数据。
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2013年12月1日星期日 12
图7-3 异步通信数据格式 返回
2013年12月1日星期日 13
1、异步通信
• 在帧格式中，一个字符由四个部分组成：起始位、数据位、 奇偶校验位和停止位。首先是一个起始位（0），然后是5 位--8位数据（规定低位在前，高位在后），接下来是奇 偶校验位（可省略），最后是停止位（1）。
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2013年12月1日星期日 15
1、异步通信
• 图7-3（a）表示一个字符紧接一个字符传送的情况，上一个字符的停止位和 下一个字符的起始位是紧邻的；
• 图7-3（b）则是两个字符间有空闲位的情况，空闲位为1，线路处于等待状态。 存在空闲位正是异步通信的特征之一。 • 例如，规定用ASCII编码，字符为七位，加一个奇偶校验位、一个起始位、 一个停止位，则一帧共十位。
• • 起始位后面紧接着是数据位，它可以是5位（D0--D4）、6位、7位或8位（D0--D7）。 奇偶校验（D8）只占一位，但在字符中也可以规定不用奇偶校验位，则这一位就可省去。
也可用这一位（1/0）来确定这一帧中的字符所代表信息的性质（地址/数据等）。
• 停止位用来表征字符的结束，它一定是高电位（逻辑1）。停止位可以是1位、1.5位或2位。 接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕，同时，也为接收下一个字符做好准备--只 要再接收到0，就是新的字符的起始位。若停止位以后不是紧接着传送下一个字符，则使线 路电平保持为高电平（逻辑1）。
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2013年12月1日星期日 4
7.1 串行通信基本知识
7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 数据通信 串行通信的传输方式 异步通信和同步通信 串行通信的过程及通信协议
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2013年12月1日星期日 5
7.1.1数据通信
• 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。 • 通信方式有两种，即并行通信和串行通信。 • 通常根据信息传送的距离决定采用哪种通信方式。
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2013年12月1日星期日 24
图7-5
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2013年12月1日星期日 25
图7-6 返回
2013年12月1日星期日 26
（2）设备同步
• 进行串行通信的两台设备必须同步工作才 能有效地检测通信线路上的信号变化，从 而采样传送数据脉冲。 • 设备同步对通信双方有两个共同要求：
一是通信双方必须采用统一的编码方法； 二是通信双方必须能产生相同的传送速率。
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2013年12月1日星期日 30
2、串行通信协议
（2）数据位
当接收设备收到起始位后，紧接着就会收到数据位。数 据位的个数可以是5、6、7或8。IBM-PC中经常采用7位 或8位数据传送，89C51串行口采用8位或9位数据传送。 这些数据位被接收到移位寄存器中，构成传送数据字符。
在字符数据传送过程中，数据位从最低有效位开始发送，
•
在同步传送时，要求用时钟来实现发送端与接收端之间的同步。为了保 证接收正确无误，发送方除了传送数据外，还要同时传送时钟信号。
• 同步传送可以提高传输速率（达56kb/s或更高），但硬件比较复杂。
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2013年12月1日星期日 19
3、波特率（Baud rate）
• 波特率，即数据传送速率，表示每秒钟传送二进制代码的 位数，它的单位是b/s。 • 波特率对于CPU与外界的通信是很重要的。
2013年12月1日星期日
3
第七章 89C51串行口及串行通信技术
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 串行通信基本知识 串行口及应用 RS-232C标准接口总线及串行通信硬件设计 89C51与89C51点对点异步通信 89C51与PC机间通信软件的设计 PC机与多个单片机间的通信 思考题与习题
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2013年12月1日星期日 22
1、串←→并转换与设备同步
（1）串←→并转换 串行通信是将计算机内部的并行数据转换 成串行数据，将其通过一根通信线传送； 并将接收的串行数据再转换成并行数据送 到计算机中。
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2013年12月1日星期日 23
1、串←→并转换与设备同步
• 在计算机串行发送数据之前，计算机内部的并行 数据被送入移位寄存器并一位一位地输出，将并 行数据转换成串行数据。如图7-5所示。 • 在接收数据时，来自通信线路的串行数据被压入 移位寄存器，满8位后并行送到计算机内部。 如 图7-6所示。 • 在串行通信控制电路中，串--并、并--串转换逻辑 被集成在串行异步通信控制器芯片中。89C51单 片机的串行口和IBM-PC相同。
通信方式。 • 其优点是传送速度快； • 缺点是数据有多少位，就需要多少根传送线。 • 例如，89C51单片机与打印机之间的数据传送就属于并行
通信。
• 图7-1（a）所示为89C51与外设间8位数据并行通信的连 接方法。并行通信在位数多、传送距离又远时就不太合适 了。
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2013年12月1日星期日 7
2、串行通信协议
（1）起始位
• 通信线上没有数据被传送时处于逻辑1状态。 • 当发送设备要发送一个字符数据时，首先发出一个逻辑0
信号，这个逻辑低电平就是起始位。
• • 起始位通过通信线传向接收设备，接收设备检测到这个 逻辑低电平后，就开始准备接收数据位信号。 起始位所起的作用就是设备同步，通信双方必须在传送 数据位前协调同步。
是奇数。
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2013年12月1日星期日 32
2、串行通信协议
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2013年12月1日星期日 14
1、异步通信
• 起始位（0）信号只占用一位，用来通知接收设备一个待接收的字符开始到达。线路上在不
传送字符时应保持为1。接收端不断检测线路的状态，若连续为1以后又测到一个0，就知道 发来一个新字符， 应马上准备接收。字符的起始位还被用作同步接收端的时钟，以保证以
后的接收能正确进行。
• 假设数据传送速率是120字符/s，而每个字符格式包含1个
代码位（1个起始位、1个终止位、8个数据位）。这时， 传送的波特率为：
10b／字符×120字符／s＝1200b／s
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2013年12月1日星期日 20
3、波特率（Baud rate）
• 每一位代码的传送时间Td为波特率的倒数。
Td＝1b／（1200bs-1）＝0.833ms
依次顺序在接收设备中被转换为并行数据。
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2013年12月1日星期日 31
2、串行通信协议
（3）奇偶校验位
数据位发送完之后，可以发送奇偶校验位。奇偶校验用 于有限差错检测，通信双方需约定已知的奇偶校验方式。 如果选择偶校验，那么组成数据位和奇偶位的逻辑1的个 数必须是偶数；如果选择奇校验，那么逻辑1的个数必须
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2013年12月1日星期日 27
（2）设备同步
• 采用统一的编码方法确定了一个字符二进制表示 值的位发送顺序和位串长度，当然还包括统一的 逻辑电平规定，即电平信号高低与逻辑1和逻辑0 的固定对应关系。 • 通信双方只有产生相同的传送速率，才能确保 设备同步，这就要求发送设备和接收设备采用相 同频率的时钟。发送设备在统一的时钟脉冲上发 出数据，接收设备才能正确检测出与时钟脉冲同 步的数据信息。
7.1.1数据通信
• 串行通信指数据是一位一位按顺序传送的通信方式。 • 它的突出优点是只需一对传输线（利用电话线就可作为传 输线），这样就大大降低了传送成本，特别适用于远距离
通信；
• 其缺点是传送速度较低。假设并行传送N位数据所需时间 位T，那么串行传送的时间至少为NT,实际上总是大于NT 的。 • 图7-1（b）所示为串行通信方式的连接方法。
2013年12月1日星期日 1
第七章 89C51串行口及串行通信技术
• 串行通信只用一位数据线传送数据的位信号，即使加上几 条通信联络控制线，也用不了很多电缆线。因此，串行通 信适合远距离数据传送，如大型主机与其远程终端之间、 处于两地的计算机之间采用串行通信就非常经济。当然， 串行通信要求有转换数据格式、时间控制等逻辑电路，这
• 异步通信的传送速率在50b/s--19200b/s之间，常用于计 算机到终端机和打印机之间的通信、直通电报以及无线电 通信的数据发送等。
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2013年12月1日星期日 21
7.1.4串行通信的过程及通信协议
1、串←→并转换与设备同步 两个通信设备在串行线路上成功地实现通 信必须解决两个问题：
一是串←→并转换，即如何把要发送的并行数 据串行化，把接收的串行数据并行化； 二是设备同步，即同步发送设备与接收设备的 工作节拍，以确保发送数据在接收端被正确读 出。
些电路目前已被集成在大规模集成电路中（称为可编程串
行通信控制器），使用很方便。
2013年12月1日星期日
2
第七章 89C51串行口及串行通信技术
• 本章将介绍89C51串行口的结构及应用，PC机与89C51 间的双机通信，一台PC机控制多台89C51前沿机的分布 式系统，以及通信接口电路和软件设计，并给出设计实例， 包括接口电路、程序框图、主程序和接收/发送子程序。
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2013年12月1日星期日 16
2、同步通信 •
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2013年12月1日星期日 17
图7-4 异步通信数据格式
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2013年12月1日星期日 18
2、同步通信
•
同步字符的插入可以是单同步字符方式或双同步字符方式，如图7-4所示，
然后是连续的数据块。同步字符可以由用户约定，当然也可以采用ASCII
码中规定的SYNC代码，即16H。按同步方式通信时，先发送同步字符， 接收方检测到同步字符后，即准备接收数据。
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2013年12月1日星期日 12
图7-3 异步通信数据格式 返回
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1、异步通信
• 在帧格式中，一个字符由四个部分组成：起始位、数据位、 奇偶校验位和停止位。首先是一个起始位（0），然后是5 位--8位数据（规定低位在前，高位在后），接下来是奇 偶校验位（可省略），最后是停止位（1）。
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1、异步通信
• 图7-3（a）表示一个字符紧接一个字符传送的情况，上一个字符的停止位和 下一个字符的起始位是紧邻的；
• 图7-3（b）则是两个字符间有空闲位的情况，空闲位为1，线路处于等待状态。 存在空闲位正是异步通信的特征之一。 • 例如，规定用ASCII编码，字符为七位，加一个奇偶校验位、一个起始位、 一个停止位，则一帧共十位。
• • 起始位后面紧接着是数据位，它可以是5位（D0--D4）、6位、7位或8位（D0--D7）。 奇偶校验（D8）只占一位，但在字符中也可以规定不用奇偶校验位，则这一位就可省去。
也可用这一位（1/0）来确定这一帧中的字符所代表信息的性质（地址/数据等）。
• 停止位用来表征字符的结束，它一定是高电位（逻辑1）。停止位可以是1位、1.5位或2位。 接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕，同时，也为接收下一个字符做好准备--只 要再接收到0，就是新的字符的起始位。若停止位以后不是紧接着传送下一个字符，则使线 路电平保持为高电平（逻辑1）。
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2013年12月1日星期日 4
7.1 串行通信基本知识
7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 数据通信 串行通信的传输方式 异步通信和同步通信 串行通信的过程及通信协议
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7.1.1数据通信
• 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。 • 通信方式有两种，即并行通信和串行通信。 • 通常根据信息传送的距离决定采用哪种通信方式。
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2013年12月1日星期日 24
图7-5
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2013年12月1日星期日 25
图7-6 返回
2013年12月1日星期日 26
（2）设备同步
• 进行串行通信的两台设备必须同步工作才 能有效地检测通信线路上的信号变化，从 而采样传送数据脉冲。 • 设备同步对通信双方有两个共同要求：
一是通信双方必须采用统一的编码方法； 二是通信双方必须能产生相同的传送速率。
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2013年12月1日星期日 30
2、串行通信协议
（2）数据位
当接收设备收到起始位后，紧接着就会收到数据位。数 据位的个数可以是5、6、7或8。IBM-PC中经常采用7位 或8位数据传送，89C51串行口采用8位或9位数据传送。 这些数据位被接收到移位寄存器中，构成传送数据字符。
在字符数据传送过程中，数据位从最低有效位开始发送，
•
在同步传送时，要求用时钟来实现发送端与接收端之间的同步。为了保 证接收正确无误，发送方除了传送数据外，还要同时传送时钟信号。
• 同步传送可以提高传输速率（达56kb/s或更高），但硬件比较复杂。
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2013年12月1日星期日 19
3、波特率（Baud rate）
• 波特率，即数据传送速率，表示每秒钟传送二进制代码的 位数，它的单位是b/s。 • 波特率对于CPU与外界的通信是很重要的。
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第七章 89C51串行口及串行通信技术
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 串行通信基本知识 串行口及应用 RS-232C标准接口总线及串行通信硬件设计 89C51与89C51点对点异步通信 89C51与PC机间通信软件的设计 PC机与多个单片机间的通信 思考题与习题
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2013年12月1日星期日 22
1、串←→并转换与设备同步
（1）串←→并转换 串行通信是将计算机内部的并行数据转换 成串行数据，将其通过一根通信线传送； 并将接收的串行数据再转换成并行数据送 到计算机中。
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2013年12月1日星期日 23
1、串←→并转换与设备同步
• 在计算机串行发送数据之前，计算机内部的并行 数据被送入移位寄存器并一位一位地输出，将并 行数据转换成串行数据。如图7-5所示。 • 在接收数据时，来自通信线路的串行数据被压入 移位寄存器，满8位后并行送到计算机内部。 如 图7-6所示。 • 在串行通信控制电路中，串--并、并--串转换逻辑 被集成在串行异步通信控制器芯片中。89C51单 片机的串行口和IBM-PC相同。
通信方式。 • 其优点是传送速度快； • 缺点是数据有多少位，就需要多少根传送线。 • 例如，89C51单片机与打印机之间的数据传送就属于并行
通信。
• 图7-1（a）所示为89C51与外设间8位数据并行通信的连 接方法。并行通信在位数多、传送距离又远时就不太合适 了。
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2013年12月1日星期日 7
2、串行通信协议
（1）起始位
• 通信线上没有数据被传送时处于逻辑1状态。 • 当发送设备要发送一个字符数据时，首先发出一个逻辑0
信号，这个逻辑低电平就是起始位。
• • 起始位通过通信线传向接收设备，接收设备检测到这个 逻辑低电平后，就开始准备接收数据位信号。 起始位所起的作用就是设备同步，通信双方必须在传送 数据位前协调同步。
是奇数。
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2013年12月1日星期日 32
2、串行通信协议
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2013年12月1日星期日 14
1、异步通信
• 起始位（0）信号只占用一位，用来通知接收设备一个待接收的字符开始到达。线路上在不
传送字符时应保持为1。接收端不断检测线路的状态，若连续为1以后又测到一个0，就知道 发来一个新字符， 应马上准备接收。字符的起始位还被用作同步接收端的时钟，以保证以
后的接收能正确进行。
• 假设数据传送速率是120字符/s，而每个字符格式包含1个
代码位（1个起始位、1个终止位、8个数据位）。这时， 传送的波特率为：
10b／字符×120字符／s＝1200b／s
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2013年12月1日星期日 20
3、波特率（Baud rate）
• 每一位代码的传送时间Td为波特率的倒数。
Td＝1b／（1200bs-1）＝0.833ms
依次顺序在接收设备中被转换为并行数据。
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2013年12月1日星期日 31
2、串行通信协议
（3）奇偶校验位
数据位发送完之后，可以发送奇偶校验位。奇偶校验用 于有限差错检测，通信双方需约定已知的奇偶校验方式。 如果选择偶校验，那么组成数据位和奇偶位的逻辑1的个 数必须是偶数；如果选择奇校验，那么逻辑1的个数必须
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2013年12月1日星期日 27
（2）设备同步
• 采用统一的编码方法确定了一个字符二进制表示 值的位发送顺序和位串长度，当然还包括统一的 逻辑电平规定，即电平信号高低与逻辑1和逻辑0 的固定对应关系。 • 通信双方只有产生相同的传送速率，才能确保 设备同步，这就要求发送设备和接收设备采用相 同频率的时钟。发送设备在统一的时钟脉冲上发 出数据，接收设备才能正确检测出与时钟脉冲同 步的数据信息。
7.1.1数据通信
• 串行通信指数据是一位一位按顺序传送的通信方式。 • 它的突出优点是只需一对传输线（利用电话线就可作为传 输线），这样就大大降低了传送成本，特别适用于远距离
通信；
• 其缺点是传送速度较低。假设并行传送N位数据所需时间 位T，那么串行传送的时间至少为NT,实际上总是大于NT 的。 • 图7-1（b）所示为串行通信方式的连接方法。
2013年12月1日星期日 1
第七章 89C51串行口及串行通信技术
• 串行通信只用一位数据线传送数据的位信号，即使加上几 条通信联络控制线，也用不了很多电缆线。因此，串行通 信适合远距离数据传送，如大型主机与其远程终端之间、 处于两地的计算机之间采用串行通信就非常经济。当然， 串行通信要求有转换数据格式、时间控制等逻辑电路，这
• 异步通信的传送速率在50b/s--19200b/s之间，常用于计 算机到终端机和打印机之间的通信、直通电报以及无线电 通信的数据发送等。
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2013年12月1日星期日 21
7.1.4串行通信的过程及通信协议
1、串←→并转换与设备同步 两个通信设备在串行线路上成功地实现通 信必须解决两个问题：
一是串←→并转换，即如何把要发送的并行数 据串行化，把接收的串行数据并行化； 二是设备同步，即同步发送设备与接收设备的 工作节拍，以确保发送数据在接收端被正确读 出。
些电路目前已被集成在大规模集成电路中（称为可编程串
行通信控制器），使用很方便。
2013年12月1日星期日
2
第七章 89C51串行口及串行通信技术
• 本章将介绍89C51串行口的结构及应用，PC机与89C51 间的双机通信，一台PC机控制多台89C51前沿机的分布 式系统，以及通信接口电路和软件设计，并给出设计实例， 包括接口电路、程序框图、主程序和接收/发送子程序。
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2013年12月1日星期日 16
2、同步通信 •