串口中斷2 (2)

1、項目7 PC機與單片機串行通信單片機應用技術精品課程組單片機應用技術1本講主要內容4 相關知識1 教學目標2 工作任務3 項目實踐5 能力拓展6 項目考核21、終極目標：制作PC機與單片機通信的單片機系統(tǒng)。2、促成目標：(1) 了解MCS-51單片機串行接口結構；(2) 掌握MCS-51串行接口的使用方法；(3) 理解MCS-51單片機串行口接收和發(fā)送數(shù)據的實現(xiàn)方法；(4) 熟悉MCS-51單片機串行通信的格式規(guī)定；(5) 理解MCS-51單片機串行通信的程序設計思想。【教學目標】3 單片機系統(tǒng)接收電腦PC機串口發(fā)過來的ASCII碼，并在液晶LCD1602上顯示出來；同時把收到的ASCII碼回

2、傳給電腦PC機串口，以驗證串口接收、發(fā)送數(shù)據的正確性?！竟ぷ魅蝿铡?1系統(tǒng)組成 本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部份協(xié)調完成，硬件部分主要完成信息的顯示；軟件主要完成信號的處理及控制功能等。 本系統(tǒng)的硬件采用模塊化設計，以AT89S52單片機為核心，與LCD顯示電路、串行口通信電路組成控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件主要包括以下幾個模塊：AT89S52主控模塊、LCD顯示模塊、串行口通信模塊等。其中AT89S52主要完成外圍硬件的控制以及一些運算功能，LCD顯示模塊完成字符、數(shù)字的顯示功能、串行口通信模塊主要完成單片機和PC機之間的通信功能。系統(tǒng)組成方框圖如圖7.1所示。【項目實踐】【活動一】總體設計5單片機L

3、CD顯示電路復位電路時鐘電路電源電路串行口通信電路圖7.1 單片機串行通信控制系統(tǒng)組成方框圖【項目實踐】6 應用軟件采用模塊化設計方法。該系統(tǒng)軟件主要由主程序、串口接收發(fā)送數(shù)據中斷子程序、LCD顯示子程序等模塊組成，系統(tǒng)軟件結構框圖如圖7.4所示。LCD顯示子程序串口接收發(fā)送數(shù)據中斷子程序主 程 序圖7.4 系統(tǒng)軟件結構框圖【項目實踐】72系統(tǒng)工作原理 MCS51單片機串行口發(fā)送/接收數(shù)據時，通過2個串行緩沖器SBUF進行，這2個緩沖器采用一個地址（98H），但在物理上是獨立的。其中接收緩沖器只能讀出不能寫入，發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出。 發(fā)送過程 由指令MOV SBUF，A啟動，此時待傳送的

4、數(shù)據由A累加器傳入串行發(fā)送緩沖器SBUF，由硬件自動在發(fā)送字符的始、末加上起始位(低電平)、停止位(高電子)及其它控制位(如奇偶位等)，而后在移位脈沖的控制下，低位在前，高位在后，逐位從TXD端(方式0除外)發(fā)出?！卷椖繉嵺`】8 接收過程 串行口的接收與否受制于允許接收位REN的狀態(tài)，當REN被軟件置“1”后，允許接收器接收。串口的接收器以所選波特率的16倍速對RXD線進行監(jiān)視。當“1”到“0”跳變時，檢測器連續(xù)采樣到RXD線上低電平時。便認定RXD端出現(xiàn)起始位，繼而接收控制器開始工作。在每位傳送時間的第7、8、9三個脈沖狀態(tài)采樣RXD線，決定所接收的值為“0”或“1”。當接收完停止位后，控制

5、電路使中斷標志R1置為“1”，此時程序可通過MOV A，SBUF指令將接收到的字符從SBUF送入累加器A，從而完成一幀數(shù)據的接收工作?！卷椖繉嵺`】91主控模塊設計 本項目采用ATMEL公司生產的AT89S52單片機，主控模塊的具體設計參見項目1。 2LCD顯示模塊設計 LCD顯示模塊選用1602字符型LCD模塊，具體設計請參見項目6“LCD顯示技術”。 3串行口通信模塊設計 51單片機有一個全雙工的串行通信口，使單片機和計算機之間可以方便地進行通信。 電平范圍是電路能夠安全可靠識別信號的電壓范圍。 CMOS電路的電平范圍一般是從0到電源電壓。CMOS電平中，高電平（3.55V）為邏輯“1”，低

6、電平（00.8V）為邏輯“0”。 【項目實踐】【活動二】硬件設計10 RS232接口的電平范圍是-15V到+15V，RS232電平采用負邏輯，即邏輯“1”：-3-15V，邏輯“0”：+3+15V。 單片機的串口是TTL電平的，而計算機的串口是RS232電平，要使兩者之間進行通信，兩者之間必須有一個電平轉換電路，即單片機的串口要外接電平轉換電路芯片把與TTL兼容的CMOS高電平表示的1轉換成RS232的負電壓信號，把低電平轉換成RS-232的正電壓信號。典型的轉換電路給出-9V和+9V。 實現(xiàn)邏輯電平轉換可以采用以下三種方式： (1) 采用MC1488和MC1489芯片的轉換接口 MC1488和

7、MC1489芯片為早期的RS232至TTL邏輯電平的轉換芯片。該方式的不便之處是需要12V電壓，并且功耗較大，不適合用于低功耗的系統(tǒng)?！卷椖繉嵺`】11 (2) 采用MAX232芯片的轉換接口 MAX232是MAXIM公司生產的，包含兩路驅動器和接收器的RS-232轉換芯片。MAX232芯片內部有一個電壓轉換器，可以把輸人的+5V電壓轉換為RS-232接口所需的10V電壓，尤其適用于沒有12V的單電源系統(tǒng)。與此原理相同的芯片還有MAX202、AD公司的ADDt101以及SIL公司的IC1232芯片。 (3) 采用分立元件實現(xiàn)轉換接口 采用分立元件實現(xiàn)的RS232至TTL電平的轉換接口電路，其特點

8、是利用PC機的RS232接口的3腳信號（也可用4、7腳）來供給負電源，PC機的3、4、7腳在非發(fā)送邏輯“0”電平時均為1電平（10V左右），其驅動能力為20mA，利用這個特性，用一個二極管和電解電容，即在電解電容上獲取了RS232通信所需的負電源。該電路簡單、功耗小，在沒有專用芯片時不失為一種替代方法。 使用RS232接口進行異步通信，必須將單片機的TTL電平轉換為RS232電平，即在通信方的單片機接口部分增加RS232電氣轉換接口，在本項目中利用MAXIM公司的MAX232集成芯片構成轉換接口電路。 【項目實踐】12圖7.5 MAX232芯片引腳圖【項目實踐】13圖7.5 MAX232芯片內

9、部框圖【項目實踐】14圖7.1 RS232接口引腳圖RS232引腳定義如表7.1所示。 表7.1 RS232接口引腳定義引腳定義符號1載波檢測DCD2接收數(shù)據RXD3發(fā)送數(shù)據TXD4數(shù)據終端準備好DTR5信號地SG6數(shù)據準備好DSR7請求發(fā)送RTS8清除發(fā)送CTS9振鈴提示RI【項目實踐】15 因此，MAX232芯片的T1in引腳連接AT89S52單片機的TXD引腳，MAX232芯片的R1out引腳連接AT89S52單片機的RXD引腳；MAX232芯片的T1out引腳連接DB9針接口的第2引腳，MAX232芯片的R1in引腳連接DB9針接口的第3引腳，串行通信模塊與單片機的接口電路原理圖見圖6

10、.7?！卷椖繉嵺`】16圖7.7 串行通信模塊與單片機的接口電路原理圖【項目實踐】171算法設計 編寫單片機異步通信程序步驟如下： (1) 設置串口工作方式。 此時需對串行控制器SCON中的SM0、SM1進行設置。PC機與單片機的通信中一般選擇串口工作在方式1下。 串行控制器SCON(98H)的格式如下所示：SM0SMlSM2RENTB8RB8TIRI (2) 選擇波特率發(fā)生器。選擇定時器l或定時器2做為其波特率發(fā)生器。 【項目實踐】【活動三】軟件設計18 (3) 設置定時器工作方式。 當選擇定時器1做為波特率發(fā)生器時，需設置其方式寄存器TMOD 為計數(shù)方式并選擇相應的工作方式(一般選擇方式2以

11、避免重裝定時器初值)；當選擇定時器2做為波特率發(fā)生器時，需將T2CON設置為波特率發(fā)生器工作方式。 (4) 設置波特率參數(shù)。 影響波特率的參數(shù)有二，一是特殊寄存器PCON的SMOD位，另一個是相應定時器初值。 (5) 允許串行中斷。 因在程序中我們一般采有中斷接收方式，故應設EAl、ES=1。 (6) 允許接收數(shù)據。 設置SCON中的REN為1。表示允許串行口接收數(shù)據。 (7) 允許定時/計數(shù)器工作。 此時開啟定時/計數(shù)器，使其產生波特率 (8) 編寫串行中斷服務程序。 當有數(shù)據到達串口時，系統(tǒng)將自動執(zhí)行所編寫的中斷服務程序。 (9) 收/發(fā)相應數(shù)據。 注意的是發(fā)送操作完成需將T1清零，接收工

12、作完成后需將R1清零?！卷椖繉嵺`】19 2數(shù)據結構設計 1602LCD使能信號E 定義為P2口線的P2.2； 1602LCD讀/寫選擇信號R/W定義為P2口線的P2.1，0為寫數(shù)據信號，1為讀數(shù)據信號； 1602LCD 數(shù)據/命令選擇信號RS定義為P2口線的P2.0，0為命令信號；1為數(shù)據信號； 1602LCD的8位雙向數(shù)據線DB7DB0信號LCDPORT定義為P0口線； 1602LCD寫命令入口參數(shù)CMD_BYTE定義為片內數(shù)據存儲器的2EH單元； 1602LCD寫顯示數(shù)據入口參數(shù)DAT_BYTE定義為片內數(shù)據存儲器的2FH單元； 串口成功接收數(shù)據標志位RECOKBIT定義為片內數(shù)據存儲器的

13、位尋址區(qū)的00H位； 串口接收數(shù)據單元RECDATA定義為片內數(shù)據存儲器的30H單元；【項目實踐】20 3程序設計 (1) 主程序設計 主程序主要完成硬件初始化、子程序調用等功能。 初始化 首先調用LCD子程序，設置LCD的DDRAM地址，在LCD上顯示數(shù)據“RECDATA：”。把串口接收數(shù)據單元RECDATA清零。設置寄存器SCON的SM0、SM1位定義串口工作方式，選擇波特率發(fā)生器為定時器T1；設定定時器T1工作方式為方式2；設置波特率參數(shù)為9600bps；允許串行中斷及總中斷；允許串口接收數(shù)據，定義REN=1；啟動定時/計數(shù)器T1工作，定義TR1=1。 串口收發(fā)數(shù)據 判斷串口成功接收數(shù)據

14、標志位RECOKBIT是否為0，若RECOKBIT為0，表明串口未接收到數(shù)據，則繼續(xù)等待串口接收數(shù)據；若RECOKBIT為1，表明串口成功接收或發(fā)送數(shù)據，進入串口中斷服務子程序，單片機接收數(shù)據，并將串口成功接收數(shù)據標志位RECOKBIT清零，調用LCD顯示接收數(shù)據子程序，在LCD上顯示單片機從串口接收到的數(shù)據。主程序設計流程圖如圖7.5所示。【項目實踐】21主程序設計流程圖如圖7.5所示?！卷椖繉嵺`】22圖6.5 主程序設計流程圖【項目實踐】23 (2) 串口接收發(fā)送數(shù)據中斷服務子程序設計 判斷串口發(fā)送標志位TI是否為1，若TI為1，則把數(shù)據從單片機發(fā)給PC機，并把TI清零，中斷子程序返回；若

15、TI為0，表明RI=0，則把串口接收標志位RI清零，把串口接收緩沖器SBUF中的數(shù)據寫入串口接收數(shù)據單元RECDATA，再把該數(shù)據送到串口發(fā)送緩沖器SBUF中，傳給PC機，置串口成功接收數(shù)據標志位RECOKBIT為1，表明串口成功接收發(fā)送數(shù)據，最后中斷子程序返回。串口收發(fā)數(shù)據中斷服務子程序設計流程圖如圖7.6所示?！卷椖繉嵺`】24接收標志位RI清零從PC機串口接收數(shù)據，把接收緩沖器SBUF中的數(shù)據寫到單片機的接收數(shù)據單元RECDATA設置成功接收數(shù)據標志位RECOKBIT發(fā)送標志位TI=1?中斷子程序返回YN把單片機的接收數(shù)據單元RECDATA數(shù)據發(fā)送到發(fā)送緩沖器SBUF中，PC機的串口調試軟

16、件SSCOM3.2接收數(shù)據并顯示在窗口中接收標志位RI清零開始圖7.6 串口接收發(fā)送數(shù)據中斷服務子程序流程圖【項目實踐】25 (3) LCD顯示子程序模塊設計 LCD顯示子程序模塊包括LCD初始化子程序、寫入指令數(shù)據到LCD子程序、寫入顯示數(shù)據到LCD子程序、字符顯示子程序、延時子程序等模塊組成，詳細設計請參見項目6“LCD顯示技術”。 4匯編語言源程序；*；實驗名稱：RS232通信與PC通信；功能：接收電腦送過來的數(shù)據，并且顯示16進制數(shù)，并將數(shù)據回傳到電腦(只；顯示最后一個）；作者：linux；日期：08-04-08；*【項目實踐】26；*；功能：LCD口線的定義；* E BIT P2.2

17、； RW BIT P2.1 RS BIT P2.0 LCDPORT EQU P0 CMD_BYTE EQU 2EH DAT_BYTE EQU 2FH RECOKBIT BIT 00H ；串口成功接收數(shù)據標志位 RECDATA EQU 30H ；串口接收數(shù)據單元 ORG 0000H AJMP MAIN【項目實踐】27；*；功能：串口接收發(fā)送數(shù)據中斷子程序；* ORG 0023HRS232： JB TI，SEND232CLR RIMOV A，SBUFMOV RECDATA，AMOV SBUF，ASETB RECOKBIT RETISEND232：CLR TI RETI；*；功能：主程序；*【項目實

18、踐】28ORG 0050HMAIN： MOV 20H，#00HLCALL INITLCDMOV CMD_BYTE，#80H ；設置DDRAM的地址LCALL WRITE_CMDLCALL DELAY0MOV DAT_BYTE，#RLCALL WRITE_DATMOV DAT_BYTE，#ELCALL WRITE_DATMOV DAT_BYTE，#CLCALL WRITE_DATMOV DAT_BYTE，#DLCALL WRITE_DATMOV DAT_BYTE，#A“LCALL WRITE_DATMOV DAT_BYTE，#TLCALL WRITE_DAT【項目實踐】29MOV DAT_BYT

19、E，#ALCALL WRITE_DATMOV DAT_BYTE，#：LCALL WRITE_DATMOV RECDATA，#00HMOV TMOD，#20HMOV TH1，#0FDH；波特率9600MOV TL1，#0FDHMOV SCON，#50HSETB TR1SETB RENMOV IE，#90H；串口中斷WAIT：JNB RECOKBIT，WAITCLR RECOKBITACALL DISPRECSJMP WAIT【項目實踐】30；*；功能：；LCD1602要用到的一些子程序；*；*；功能：；寫命令(入口參數(shù)CMD_BYTE)；*WRITE_CMD：CLR RS CLR RW MOV

20、A，CMD_BYTE MOV LCDPORT，A SETB E NOP NOP CLRE LCALL DELAY0 RET【項目實踐】31；*；功能：；寫顯示數(shù)據(入口參數(shù)DAT_BYTE)；*WRITE_DAT：SETB RS CLR RW MOV A，DAT_BYTE MOV LCDPORT，A SETB E NOP NOP CLR E LCALL DELAY0 RET【項目實踐】32；*；功能：；LCD顯示初始化；*INITLCD：MOV CMD_BYTE，#30H LCALL WRITE_CMD MOV CMD_BYTE，#30H LCALL WRITE_CMD MOV CMD_BYT

21、E，#30H LCALL WRITE_CMD MOV CMD_BYTE，#38H；設定工作方式 LCALL WRITE_CMD MOV CMD_BYTE，#0CH；顯示狀態(tài)設置 LCALL WRITE_CMD MOV CMD_BYTE，#01H；清屏 LCALL WRITE_CMD MOV CMD_BYTE，#06H；輸入方式設置 LCALL WRITE_CMD RET【項目實踐】33；*；功能：延時子程序；*DELAY0：MOV R5， #0A0HDELAY1：NOPDJNZ R5，DELAY1RET；*；功能：LCD顯示接收數(shù)據子程序；*DISPREC：MOV CMD_BYTE， #89H

22、 ；設置DDRAM的地址 LCALL WRITE_CMD MOV DAT_BYTE，RECDATA LCALL WRITE_DAT RET END【項目實踐】34/*實驗名稱：RS232通信實驗 功能：接收電腦送過來的數(shù)據，并且顯示16進制數(shù)，并將數(shù)據回傳到電腦 作者：http：/ 08-04-008 */#include /LCD的口線sbit E=P22；sbit RW=P21；sbit RS=P20；unsigned char recdata；/RS232收到的值unsigned char bdata myflag；sbit recokbit = myflag0；void Delay(u

23、nsigned int t)；void SendCommandByte(unsigned char ch)；void SendDataByte(unsigned char ch)；【項目實踐】5C語言源程序35void InitLcd(void)；void disprec(void)； void rs232(void)；void main(void)InitLcd()；myflag=0 x00；SendCommandByte(0 x80)；Delay(2)；SendDataByte(R)；SendDataByte(E)；SendDataByte(C)；SendDataByte(D)；SendD

24、ataByte(A)；SendDataByte(T)；SendDataByte(A)；SendDataByte(：)；TMOD=0 x20；【項目實踐】36TH1=0 xfd；TL1=0 xfd；SCON=0 x50；TR1=1；REN=1；IE=0 x90；while(1)if(recokbit=1)recokbit=0；disprec()；/以下為串口中斷程序void rs232(void) interrupt 4【項目實踐】37if(RI=1)RI=0；recdata=SBUF；SBUF=recdata；recokbit=1；elseTI=0；void Delay(unsigned in

25、t t) / delay 40us for(；t!=0；t-) ；/=void SendCommandByte(unsigned char ch)【項目實踐】38 RS=0； RW=0； P0=ch； E=1； Delay(1)； E=0； Delay(100)； /delay 40us/-void SendDataByte(unsigned char ch) RS=1； RW=0； P0=ch； E=1； Delay(1)； E=0； Delay(100)； /delay 40us【項目實踐】39/-void InitLcd(void)SendCommandByte(0 x30)； Send

26、CommandByte(0 x30)； SendCommandByte(0 x30)； SendCommandByte(0 x38)；/設置工作方式 SendCommandByte(0 x0c)； /顯示狀態(tài)設置 SendCommandByte(0 x01)； /清屏 SendCommandByte(0 x06)； /輸入方式設置void disprec(void)SendCommandByte(0 x89)；SendDataByte(recdata)； 【項目實踐】40 在PC機上打開串口調試軟件串口調試助手SSCOM3.2，設置串口號、波特率、校驗位等參數(shù)（注意：這些參數(shù)應與單片機中串口參

27、數(shù)設置一致），在字符輸入框內要發(fā)送的ASCII碼，點擊發(fā)送，此時在LCD1602上顯示出當前收到的ASCII碼。同時在串口調試助手SSCOM3.2的接收窗口可以看到當前的回傳ASCII碼。串口與PC機通信系統(tǒng)調試過程如圖7.8所示。 【項目實踐】【活動四】系統(tǒng)仿真調試41圖7.8 串口與PC機通信系統(tǒng)調試示意圖【項目實踐】42 在實際工作中，計算機的CPU與外部設備之間常常要進行信息交換；一臺計算機與外界的信息交換稱為數(shù)據通信。 數(shù)據通信方式有兩種，即并行數(shù)據通信和串行數(shù)據通信。并行數(shù)據通信中，數(shù)據的各位同時傳送，其優(yōu)點是傳遞速度快；缺點是數(shù)據有多少位，就需要多少根傳送線；串行通信中，數(shù)據字節(jié)

28、一位一位串行地順序傳送，通過串行接口實現(xiàn)。它的優(yōu)點是只需一對傳送線（利用電話線就可作為傳送線），這樣就大大降低了傳送成本，特別適用于遠距離通信；其缺點是傳送速度較低。在應用時，可根據數(shù)據通信的距離決定采用哪種通信方式，例如，在PC機與外部設備（如打印機等）通信時，如果距離小于30m可采用并行數(shù)據通信方式；當距離大于30m時，則要采用串行數(shù)據通信方式。 8051單片機具有并行和串行二種基本數(shù)據通信方式。圖5-1（a）所示為8051單片機與外設間8位數(shù)據并行通信的連接方法。圖5-1（b）所示為串行數(shù)據通信方式的連接方法?！鞠嚓P知識】43下面主要介紹單片機串行通信技術: 圖5-1 兩種通信方式的示意

29、圖 （a）并行通信 （b）串行方式【相關知識】44一、串行通信分類 按照串行數(shù)據的時鐘控制方式，串行通信分為異步通信和同步通信兩類。 1、異步通信 在異步通信中，數(shù)據是以字符為單位組成字符幀傳送的。發(fā)送端和接收端由各自獨立的時鐘來控制數(shù)據的發(fā)送和接收，這兩個時鐘彼此獨立，互不同步。每一字符幀的數(shù)據格式如圖5-2所示。在幀格式中，一個字符由四個部分組成：起始位、數(shù)據位、奇偶校驗位和停止位。 （1）起始位：位于字符幀開頭，僅占一位，為邏輯低電平“0”，用來通知接收設備，發(fā)送端開始發(fā)送數(shù)據。線路上在不傳送字符時應保持為“1”。接收端不斷檢測線路的狀態(tài) ，若連續(xù)為“1”以后又測到一個“0”，就知道發(fā)來

30、一個新字符，應馬上準備接收。 【相關知識】【第一部分】串行通信基礎45 （2）數(shù)據位：數(shù)據位（D0D7）緊接在起始位后面，通常為58位，依據數(shù)據位由低到高的順序依次傳送。 （3）奇偶校驗位：奇偶校驗位只占一位，緊接在數(shù)據位后面，用來表征串行通信中采用奇校驗還是偶校驗，也可用這一位（I/O）來確定這一幀中的字符所代表信息的性質（地址/數(shù)據等）。 （4）停止位：位于字符幀的最后，表征字符的結束，它一定是高電位（邏輯“1”）。停止位可以是1位、1.5位、或2位。接收端收到停止位后，知道上一字符已傳送完畢，同時也為接收下一字符作好準備（只要再收到“0”就是新的字符的起始位）。若停止位以后不是緊接著傳送

31、下一個字符，則讓線路上保持為“1”。圖5-2（a）表示一個字符緊接一個字符傳送的情況，上一個字符的停止位和下一個字符的起始位是緊相鄰的；圖5-2（b）則是兩個字符間有空閑位的情況，空閑位為“1”，線路處于等待狀態(tài)。存在空閑位正是異步通信的特征之一?！鞠嚓P知識】46 圖5-2 異步通信一幀數(shù)據格式 （a）無空閑位字符幀 （b）有空閑位字符幀【相關知識】47 2同步通信 同步通信時，字符與字符之間沒有間隙，也不用起始位和停止位，僅在數(shù)據塊開始時用同步字符SYNC來指示（常約定12個），然后是連續(xù)的數(shù)據塊。同步字符的插入可以是單同步字符方式或雙同步字符方式，如圖5-3所示；同步字符可以由用戶約定，也

32、可以采用ASCII碼中規(guī)定的SYN代碼，即16H。通信時先發(fā)送同步字符，接收方檢測到同步字符后，即準備接收數(shù)據。 在同步傳輸時，要求用時鐘來實現(xiàn)發(fā)送端與接收端之間的同步。為了保證接收無誤，發(fā)送方除了傳送數(shù)據外，還要把時鐘信號同時傳送?！鞠嚓P知識】48同步字符1數(shù)據字符1數(shù)據字符2數(shù)據字符3數(shù)據字符nCRC1CRC2同步字符1同步字符2數(shù)據字符1數(shù)據字符2數(shù)據字符nCRC1CRC2（a） （b） 圖5-3 同步傳送的數(shù)據格式 （a）單同步字符幀格式 （b）雙同步字符幀格式 同步通信方式適合2400bps以上速率的數(shù)據傳輸，由于不必加起始位和停止位，傳送效率較高，但實現(xiàn)起來比較復雜?！鞠嚓P知識】4

33、9二、波特率 波特率，即數(shù)據傳送速率，表示每秒鐘傳送二進制代碼的位數(shù)，它的單位是位/秒（b/s），常用bps表示。波特率是異步通信的重要指標，表征數(shù)據傳輸?shù)乃俣?，波特率越高，?shù)據傳輸速度越快, 在數(shù)據傳送方式確定后，以多大的速率發(fā)送/接收數(shù)據，是實現(xiàn)串行通信必須解決的問題。 假設數(shù)據傳送的速率是120字符/s，每個字符格式包含10個代碼位（1個起始位、1個停止位、8個數(shù)據位），則通信波特率為：120字符/s10位/字符1200b/s1200波特 每一位的傳輸時間為波特率的倒數(shù)：Td1/12000.833ms三、串行通信的制式 在串行通信中按照數(shù)據傳送方向，串行通信可分為單工、半雙工和全雙工三種

34、制式。 1單工制式 在單工制式中，只允許數(shù)據向一個方向傳送，通信的一端為發(fā)送器，另一端為接收器?！鞠嚓P知識】502半雙工制式在半雙工制式中，系統(tǒng)每個通信設備都由一個發(fā)送器和一個接收器組成，允許數(shù)據向兩個方向中的任一方向傳送，但每次只能有一個設備發(fā)送，即在同一時刻，只能進行一個方向傳送，不能雙向同時傳輸。3全雙工制式在全雙工制式中，數(shù)據傳送方式是雙向配置，允許同時雙向傳送數(shù)據。 在實際應用中，異步通信通常采用半雙工制式，這種用法簡單、實用?！鞠嚓P知識】51【第二部分】串行通信總線標準 在進行串行通信接口設計時，必須根據需要確定選擇標準接口、傳輸介質及電平轉換等問題。和并行傳送一樣，現(xiàn)在已經頒布了

35、很多種串行標準總線，如RS-232C，RS-422、RS-485和20mA電流環(huán)等。采用標準接口后,能夠方便地把單片機和外設、測量儀器等有機地連接起來,從而構成一個測控系統(tǒng)。一、RS-232C總線標準與應用 RS-232C是使用得最早、最多的一種異步串行通信總線標準。它由美國電子工業(yè)協(xié)會 (Electronic Industries Association)于1962年公布，1969年最后一次修訂而成。其中RS是 Recommended Sandard的縮寫，232是該標準的標識，C表示此標準已修改了三次。 RS-232C主要用來定義計算機系統(tǒng)的一些數(shù)據終端設備(DTE)和數(shù)據通信設備(DCE

36、)之間接口的電氣特性，目前已廣泛用于計算機與終端或外設之間的近端連接,適合于短距離或帶調制解調器的通信場合。【相關知識】 52 （一）RS-232C的電氣特性 RS-232C標準早于TTL電路的產生，與TTL、MOS邏輯電平規(guī)定不同。該標準采用負邏輯：低電平表示邏輯1，電平值為3Vl5V；高電平表示邏輯0，電平值為+3V一+l5V。因此，RS-232C不能直接與TTL電路連接，使用時必須加上適當?shù)碾娖睫D換電路，否則將使TTL電路燒毀。 （二）RS-232C引腳功能 RS-232C標準總線有25條信號線，引腳名稱見表5-1。 RS-232C信號分為兩類，一類是DTE與DCE交換的信息：TxD和R

37、xD；另一類是為了正確無誤地傳輸上述信息而設計的聯(lián)絡信號。下面介紹這兩類信號。 1數(shù)據發(fā)送與接收線 發(fā)送數(shù)據TxD：通過TxD線，終端將串行數(shù)據由發(fā)送端(DTE)向接收端(DCE)發(fā)送。按串行數(shù)據格式，先低位后高位的順序發(fā)出。接收數(shù)據RxD：通過RxD線，終端接收從發(fā)送端DTE (或調制解調器)輸出的數(shù)據?！鞠嚓P知識】53 2聯(lián)絡信號 這類信號共有6個： 請求傳送信號RTS：用來表示DTE請求DCE發(fā)送數(shù)據，即當終端要發(fā)送數(shù)據時，該信號RTS=1。 清除發(fā)送信號CTS： 用來表示DCE準備好接收DTE發(fā)來的數(shù)據，是對請求發(fā)送信號RTS的響應信號。 數(shù)據準備就緒信號DSR：這是DCE向DTE發(fā)出

38、的聯(lián)絡信號。DSR將指出本地DCE的工作狀態(tài)。當DSR=l時，表示DCE沒有處于測試通話狀態(tài)，這時DCE可以與遠程DCE建立通道。 數(shù)據終端就緒信號DTR：這是DTE向DCE發(fā)送的聯(lián)絡信號。DTR=l時，表示DTE處于就緒狀態(tài)，本地DCE和遠程DCE之間建立通信通道；而DTR=0時，將迫使DCE終止通信工作。 數(shù)據載波檢測信號DCD：這是DCE向DTE發(fā)出的狀態(tài)信息。當DCD=1時，表示本地DCE接收到遠程DCE發(fā)送。 振鈴指示信號RI：這是DCE向DTE發(fā)出的狀態(tài)信息。RI=1時，表示本地DCE接收到遠程DCE的振鈴信號。【相關知識】54表5-1 RS232各引腳信號說明 【相關知識】1*2

39、*3*4*5*6*7*8*9，101112131455續(xù)表5-1 RS232各引腳信號說明 【相關知識】15*1617*181920*21*22*23*24*25563RS-232C與單片機的連接 RS-232C接口與單片機聯(lián)接時需要進行電平轉換，常用的電平轉換芯片有MC1488、MC1489、MAX232，其中MAX232采用單5V電源供電，使用非常方便。 MAX232系列芯片由MAXIM公司生產，內含兩路接收器和驅動器。其內部的電源電壓變換器可以把輸入的+5V電源電壓變換成RS-232C輸出所需的10V電壓。采用該芯片硬件接口簡單、價格適中，所以被廣泛使用。圖5-4為該芯片引腳圖，圖5-5

40、 為該芯片應用電路。圖中電容C1、C2、C3、C4、C5均為1.0uF/16V。圖5-4 MAX232引腳 【相關知識】57圖7-5 MAX232應用電路二、RS-485總線標準 1RS-485接口介紹 RS-485收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測低達200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。使用RS-485總線，一對雙絞線就能實現(xiàn)多站聯(lián)網，構成分布式系統(tǒng)，設備簡單、價格低廉、能進行長距離通信的優(yōu)點使其得到了廣泛的應用?！鞠嚓P知識】58 RS-485支持半雙工或全雙工模式。組網時通常采用終端匹配的總線型結構，采用一條總線將各個節(jié)

41、點串接起來，表5-2為一些常見芯片可聯(lián)接的節(jié)點數(shù)。表5-2 常見芯片聯(lián)接節(jié)點數(shù)節(jié)點數(shù)型 號32SN75176，SN75276，SN75179，SN75180，MAX485，MAX488，MAX49064SN75LBC184128MAX487，MAX1487256MAX1482，MAX1483，MAX3080MAX3089 RS-485接口可連接成半雙工和全雙工兩種通信方式。半雙工通信的芯片有SN75176、SN75276、SN75LBC184、MAX485、MAX 1487、MAX3082、MAX1483等；全雙工通信的芯片有SN75179、SN75180、MAX488MAX491、MAX14

42、82等。通常采用半雙工方式組網應用?！鞠嚓P知識】59 2RS-485芯片介紹 圖5-6為MAX485芯片引腳圖，各引腳功能如下： （1）RO：接收器輸出。AB+0.2V時，RO=“1”；AB0.2V，RO=“0” (2)：接收器輸出使能。=“0”時，允許接收器輸出；=“1”時，禁止接收器輸出，RO為高阻。 （3）DE：驅動器輸出使能。DE=“1”時，允許驅動器工作；DE=“0”時，驅動器被禁止，輸出端A、B為高阻。 （4）DI：驅動器輸入。DI=“1”時，A輸出高電平，B輸出低電平；DI=“0”時，A輸出低電平，B輸出高電平。 （5）GND：地。 （6）A：接收器同相輸入和驅動器同相輸出。 （

43、7）B：接收器反相輸入和驅動器反相輸出。 （8）VCC：5V電源。 【相關知識】60圖5-6 MAX485芯片引腳圖 3RS-485芯片應用介紹 圖5-7為典型半雙工RS-485通信網絡。圖中各驅動器分時使用傳輸線（不發(fā)送數(shù)據的驅動器應被禁止）。網絡上可掛32個站。傳輸線通常采用雙絞線，可以較大程度抑制共模干擾。在傳輸線的末端接120的電阻進行阻抗匹配，消除由于不匹配在線路上產生的信號反射。 在實際應用中，為減少誤碼率，通信距離越遠，通信數(shù)率應取低一些。RS-485規(guī)定：通信距離為120m時，最大通信速率為1Mbps；若通信距離為1.2km，則最大通信速率為100kbps。 【相關知識】61

44、RS-485與PC機間可采用RS232/485接口卡。RS-485芯片與單片機聯(lián)接電路請參見相關部分內容。圖5-7 485芯片聯(lián)接電路【相關知識】62【第三部分】MCS-51單片機串行接口 MCS-51內部有一個可編程全雙工串行接口,具有UART(通用異步接收和發(fā)送器)的全部功能，通過單片機的引腳RXD（P3.0）、TXD（P3.1）同時接收、發(fā)送數(shù)據,構成雙機或多機通信系統(tǒng)?！鞠嚓P知識】一、MCS-51串行口的內部結構 MCS-51串行口的內部結構,如圖5-8所示:63圖5-8 串行口結構框圖 在圖5-8中，與MCS-51串行口有關的特殊功能寄行器為SBUF、SCON、PCON，下面對它們分

45、別討論?！鞠嚓P知識】64 1串行口數(shù)據緩沖器SBUF SBUF是一個特殊功能寄存器，有兩個在物理上獨立的接收緩沖器與發(fā)送緩沖器。發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出，寫入SBUF的數(shù)據存儲在發(fā)送緩沖器，用于串行發(fā)送；接收緩沖器只能讀出不能寫入。兩個緩沖器共用一個地址99H，通過對SBUF的讀、寫指令來區(qū)別是對接收緩沖器還是發(fā)送緩沖器進行操作。接收或發(fā)送數(shù)據，是通過串行口對外的兩條獨立收發(fā)信號線RXD(P3.0)、TXD(P3.1)來實現(xiàn)的。 2.串行口控制寄存器SCON SCON用來控制串行口的工作方式和狀態(tài)，字節(jié)地址為98H，可以位尋址。SCON的格式如下所示： SCON（98H）SM0SMlSM2R

46、ENTB8RB8TIRI【相關知識】65各位功能說明如下：SM0、SMl：串行口工作方式選擇位，其定義如表5-3所示。SM0SM1工作方式功能說明001101010123同步移位寄存器輸入/輸出，波特率為fOSC/128位UART，波特率可變（TI溢出率/n，n=16或32）9位UART，波特率為fosc/n，n=32或64）9位UART，波特率可變（TI溢出率/n，n=16或32）表5-3 串行口工作方式設定【相關知識】66 SM2：多機通信控制位，用于方式2和方式3中。在方式2和方式3處于接收方式時，若SM2=1，表示置多機通信功能。如果接收到的第9位數(shù)據RB8為1，則將數(shù)據裝入SBUF，

47、并置RI為1，向CPU申請中斷；如果接收到的第9位數(shù)據RB8為0，則不接收數(shù)據，RI仍為0，不向CPU申請中斷。若SM2=0，不論接收到的第9位RB8為0還是為l，TI、RI都以正常方式被激活，接收到的數(shù)據裝入SBUF。在方式1，若SM2=1，則只有收到有效的停止位后，RI置1。在方式0中，SM2應為0。 REN：允許串行接收位。REN=l時，允許接收；REN=0時，禁止接收。 TB8：發(fā)送數(shù)據的第9位。在方式2和方式3中，TB8是第9位發(fā)送數(shù)據，可做奇偶校驗位。在多機通信中，可作為區(qū)別地址幀或數(shù)據幀的標識位，一般約定發(fā)送地址幀時，TB8為1，發(fā)送數(shù)據幀時，TB8為0。 RB8：接收數(shù)據的第9

48、位。在方式2和方式3中，RB8是第9位接收數(shù)據?！鞠嚓P知識】67 TI：發(fā)送中斷標志位。在方式0中，發(fā)送完8位數(shù)據后，由硬件置位；在其它方式，在發(fā)送停止位時由硬件置位。因此，TI是發(fā)送完一幀數(shù)據的標志，當TI=l時，向CPU申請串行中斷，響應中斷后，必須由軟件清除TI。 RI：接收中斷標志位。在方式0中，接收完8位數(shù)據后，由硬件置位；在其它方式中在接收停止位的中間點由硬件置位。接收完一幀數(shù)據RI=l，向CPU申請中斷，響應中斷后，必須由軟件清除RI。 3電源及波特率選擇寄存器PCON PCON主要是為CHMOS型單片機的電源控制而設置的專用寄存器，字節(jié)地址為87H。在HMOS的8051單片機中

49、，PCON只有最高位被定義，其它位都是虛設的。PCON(87H)SMODSSSSSSSSSSSSGF11GF00PPDDIDLL PCON的最高位SMOD為串行口波特率的倍增位。在方式1、2和3時，串行通信的波特率與SMOD有關。當SMOD=l時，通信波特率加倍，當SMOD=0時，波特率不變。其它各位為掉電方式控制位，在此不再贅述?！鞠嚓P知識】68二、MCS-51串行口的工作方式 MCS-51的串行口有4種工作方式，通過SCON中的SMl、SM0位來決定，如表5-4所示。 1工作方式0 在方式0下，串行口作同步移位寄存器用，其波特率固定為fOSC/l2。串行數(shù)據從RXD(P3.0)端輸入或輸出，同步移位脈沖由T