基于mcs—51單片機(jī)串行通信技術(shù)(xin)

1、收稿日期：收稿日期：作者簡介：作者簡介：張小波，男，碩士，講師。研究領(lǐng)域為單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計基于基于MCS—51單片機(jī)的串行通信技術(shù)單片機(jī)的串行通信技術(shù)張小波張小波徐航徐航（江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院江西贛州341000）摘要：摘要：本文主要介紹了MCS—51單片機(jī)串行口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，工作原理，及與串口通信有關(guān)的特殊功能寄存器的格式功能，最后詳細(xì)闡述了串口通信技術(shù)的具體應(yīng)用。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：波特率、數(shù)據(jù)緩沖器SBUF、串行控制寄

2、存器（SCON）串行通信是CPU與外界交換信息的一種基本通信方式。通信時僅需一到兩根傳輸線，且每次只能傳送一位，適用于長距離傳輸，但速度較慢。MCS—51串行口是一個可編程的全雙工串行通信接口，其對應(yīng)的引腳為P3.0（10腳）和P3.1（11腳），分別為RXD和TXD，通過軟件編程它可以作通用異步收發(fā)器用，也可以做同步移位寄存器使用，其幀格式有8位、10位和11位3種，并能設(shè)置各種波特率。MCS—51串行口有兩個獨(dú)立的緩沖器，即發(fā)送緩沖

3、器和接收緩沖器，且共用一個地址99H（SBUF）。同時，MSC—51串行口可以用軟件設(shè)置成4種不同的工作方式。1串行口的工作原理通過對特殊功能寄存器—串行口控制寄存器中SM0、SM1兩位的操作，MCS—51單片機(jī)串口通信工作方式有4種，與串行口有關(guān)的特殊功能寄存器有串行口控制寄存器SCON、電源控制寄存器PCON和定時器T1，主要確定了串口通信的工作方式和波特率的計算方法。（1）串行口數(shù)據(jù)緩沖器SBUFSBUF是兩個在物理上相互獨(dú)立的接

4、收，發(fā)送緩沖器，可同時發(fā)送，接收數(shù)據(jù)，兩個緩沖器共用一個字節(jié)地址，為99H，可字節(jié)尋址，不可位尋址，復(fù)位值為00H。可通過編程對SBUF的讀寫來區(qū)別是對接收緩沖器的操作還是對發(fā)送緩沖器的操作。CPU寫SBUF，就是修改發(fā)送緩沖器；CPU讀SBUF，就是讀接收緩沖器，在硬件結(jié)構(gòu)上，串行口對外有兩條獨(dú)立的收發(fā)信號線RXD和TXD，因此可以同時發(fā)送，接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全雙工傳送。（2）串行口控制寄存器SCONSCON寄存器用于確定串行通信的工作方

5、式、接收和發(fā)送控制、串行口的中斷狀態(tài)標(biāo)志，它既可以是字節(jié)尋址，也可以是位尋址，字地址為98H，其復(fù)位值為00H。SM0，SM1—工作方式控制位，可構(gòu)成4種通信工作方式，分別為：方式0同步移位寄存器；方式110位異步收發(fā)；方式211位異步收發(fā)；方式311位異步收發(fā)。SM2—多機(jī)通信控制位，用于主一從式多機(jī)通信控制，因多機(jī)通信是在方式2和方式3下進(jìn)行，因此SM2位主要用于方式2和方式3。若SM2=1，則允許多機(jī)通信。若SM2=0，則不屬于多

6、機(jī)通信情況，接收到一幀數(shù)據(jù)后，無論第9位（D8）是0還是1，都置中斷標(biāo)志RI=1，接收到的數(shù)據(jù)裝入接收發(fā)送緩沖器（SBUF）中。在工作方式1時，若SM2=1，則只有接收到有效停止位時中斷標(biāo)志RI才置1，以便接收下一幀數(shù)據(jù)；在工作方式0時，SM2必須為0。REN—允許接收控制位，用軟件置1或清零，REN=1，允許接收；REN=0，禁止接收。TB8—發(fā)送數(shù)據(jù)位8，在方式2和方式3時，TB8是要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。在多機(jī)通信中，以TB8位的狀態(tài)

7、表示主機(jī)發(fā)送的是地址還是數(shù)據(jù)：TB8=0為數(shù)據(jù)，TB8=1為地址，該位由軟件置位或清零，此外，該位還可以作為數(shù)據(jù)的奇偶檢驗位。RB8—接收數(shù)據(jù)位8，在工作方式2和工作方式3種，它是接收到的第9位數(shù)據(jù)位，既可以作為約定好的奇偶檢驗位，也可以作為多機(jī)通信時的地址幀或數(shù)據(jù)幀標(biāo)志。在工作方式1中若SM2=0，則RB8是接收到的停止位，在工作方式0種不使用RB8。TI—發(fā)送中斷標(biāo)志位，在工作方式0中，發(fā)送完8位數(shù)據(jù)后，由硬件置1，向CPU申請接收

8、斷，CPU響應(yīng)中斷后，必須用軟件清零；在其他方式下，在發(fā)送停止位前，由硬件置位。RI—接收中斷標(biāo)志位。在工作方式0種，接收完8位數(shù)據(jù)后，由硬件置1，向CPU申請發(fā)送中斷，CPU響應(yīng)中斷后，必須用軟件清零；在其他方式下，在接收到停止位的中間時刻由硬件置1，中斷響應(yīng)后也必須用軟件清零。串行發(fā)送中斷標(biāo)志位TI和接受中斷標(biāo)志位RI是同一個中斷源，在全雙工通信中，必須用軟件來判別是發(fā)送中斷請求還是接收中斷請求。（3）電源控制寄存器PCONPCON

9、主要是為CHMOS型單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)電源控制而設(shè)置的專用寄存器，單元地址為87H其中只有一位SMOD與串行口工作有關(guān)。SMOD稱為波特率選擇位。在工作方式1，2，3中若SMOD=1，則波特率提高一倍；若SMOD=0，則波特率不加倍。除了以上3種特殊功能寄存器以外，串口的工作還與定時器T1和中斷允許寄存器IE有關(guān)，定時器T1主要在工作方式1，工作方式2中用于計算波特率，而IE主要用于接收發(fā)送中斷的允許控制，ES=0，禁止串行中斷，ES=1，允

10、許串行中斷。2串行口應(yīng)用實(shí)例串行口應(yīng)用實(shí)例SMOD—51單片機(jī)串行口有4種工作方式，根據(jù)每種工作方式的具體內(nèi)容MCS—51單片機(jī)串行口主要應(yīng)用有：①利用串口擴(kuò)展并行輸入，輸出，此時串口工作方式為0。②利用串行口進(jìn)行異步單工通信。單片機(jī)只具有發(fā)送或接收功能。③利用串行口進(jìn)行異步雙工通信，每一臺單片機(jī)均具有發(fā)送和接收功能。21利用串行口擴(kuò)展并行輸入、輸出口MCS—51單片機(jī)的串行口在工作方式0狀態(tài)下使用移位寄存器芯片可以擴(kuò)展一個或多個8位并

11、行I0口，這種方式不占用片外RAM地址，而且還能簡化單片機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，其缺點(diǎn)是操作速度慢。圖1（a）是利用兩片74LS165擴(kuò)展兩個8位并行輸入口的使用電路。74LS165是可并行置入得8位移位寄存器。當(dāng)SL由“1”變“0”時，并行輸入端的數(shù)據(jù)被置入各寄存器，當(dāng)SL=“1”且時鐘禁止端（15引腳）為低電平時。在時鐘脈沖的作用下，數(shù)據(jù)向QH方向移動，圖中SIN為串行輸入端。圖1（b）所示是利用兩片74LS164擴(kuò)展兩個8位并行輸出口的

12、使用電路，74LS164是8位串入并出移位寄存器，由于其無輸出控制端。故在串行輸入過程中，輸出端會不斷地變化，所以一般應(yīng)在74LS164和輸出裝置之間加輸出控制門，以保證串行輸入結(jié)束后再輸出數(shù)據(jù)。圖1利用串行口擴(kuò)展并行輸入、輸出口(a)利用74LS165擴(kuò)展并行輸入口圖(b)利用74LS164擴(kuò)展并行輸出口22利用串行口進(jìn)行異步單工通信在這種應(yīng)用方式下，每一個單片機(jī)只有一種功能：接收或者是發(fā)送功能。此時我們可以用一個單片機(jī)發(fā)送命令，另一