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1、第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口南南航航金金城城学学院院自自动动化化系系序号序号内内 容容理论理论备注备注1 1第一章第一章 单片机单片机概述概述2 22 2第二章第二章 单片机的硬件结构单片机的硬件结构4 43 3第三章第三章 指令系统及汇编语言程序设计指令系统及汇编语言程序设计4 44 4第四章第四章 C51C51语言程序设计基础语言程序设计基础5 55 5第五章第五章 单片机中断系统单片机中断系统5 56 6第六章第六章 单片机的定时单片机的定时/ /计数器计数器5 57
2、7第七章第七章 单片机的串行口单片机的串行口6 68 8第八章第八章 单片机系统的并行口扩展单片机系统的并行口扩展2 29 9第九章第九章 单片机串行口扩展技术单片机串行口扩展技术4 41010 第十章第十章 单片机的单片机的A/DA/D和和D/AD/A转换器接口转换器接口4 41111 第十一章第十一章 单片机应用系统设计与调试单片机应用系统设计与调试4 4第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口南南航航金金城城学学院院自自动动化化系系教学内容教学内容7.1 串行通信的概念串行通信的概念7.2 串行口结构串行口结构7.3 串行口的通信工作方式串行口的通信工作
3、方式7.4 串行通信接口标准串行通信接口标准第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口l熟悉熟悉89S5189S51串行接口的基本结构和工作原理串行接口的基本结构和工作原理l熟练掌握串行接口控制寄存器熟练掌握串行接口控制寄存器SCONSCON的含义和功能的含义和功能l掌握串行口的掌握串行口的4 4种工作方式及其波特率的计算种工作方式及其波特率的计算l熟练掌握双机通信的收发设计程序熟练掌握双机通信的收发设计程序教学目标教学目标南南航航金金城城学学院院自自动动化化系系第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口通信通信7.1串行通信的概
4、念在实际工作中，在实际工作中，CPUCPU与外设之间常常要进行信息与外设之间常常要进行信息交换，所有信息交换被称为通信。交换，所有信息交换被称为通信。通信方式：并行通信和串行通信；通信方式：并行通信和串行通信；第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口一、并行通信与串行通信一、并行通信与串行通信 1 1、并行通信：多位数据同时传送，需要信号通道多、并行通信：多位数据同时传送，需要信号通道多控制简单，传输速度快，传输线较多，短距离传送7.1串行通信的概念第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口一、并行通信与串行通信一、并行通信与串
5、行通信 2 2、串行通信：低速，需要信号通道少，长距离通信、串行通信：低速，需要信号通道少，长距离通信传输线少，可利用电话网，但传送控制复杂。 7.1串行通信的概念第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口 单工：（或单工）配置： 数据只有一个方向传送； m广播、遥控、遥测、无线寻呼等属于单工通信。 7.1.1串行通信的传输方向串行通信的传输方向串行通信的数据传输方式有三种：串行通信的数据传输方式有三种： 单工、半双工和全双工单工、半双工和全双工 第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口半双向（或半双工）配置：允许数据向两个方向
6、中的任一方向传送，但每次只能有一个站点发送；例如，使用同一载波频率的对讲机、收发报机等都是半双工的通信方式。7.1.1串行通信的传输方向串行通信的传输方向串行通信的数据传输方式有三种：串行通信的数据传输方式有三种： 单工、半双工和全双工单工、半双工和全双工 第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口7.1.1串行通信的传输方向串行通信的传输方向串行通信的数据传输方式有三种：串行通信的数据传输方式有三种： 单工、半双工和全双工单工、半双工和全双工 全双向（全双工）配置全双向（全双工）配置同一时间可以双向传送数据。同一时间可以双向传送数据。等效于一对单向配置，它要求
7、等效于一对单向配置，它要求两端的通信设备都具有完整和两端的通信设备都具有完整和独立的发送和接受能力。独立的发送和接受能力。普通电话、手机都是最常用的普通电话、手机都是最常用的全双工通信方式，计算机之间全双工通信方式，计算机之间的高速数据通信也是这种方式。的高速数据通信也是这种方式。第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口串行通信的过程及通信协议串行通信的过程及通信协议1、串并转换与设备同步 要成功通信必须解决两个问题：(1)串并转换 将计算机内部的并行数据转将计算机内部的并行数据转换成串行数据，将其通过一换成串行数据，将其通过一根通信线传送；根通信线传送；并将
8、接收的串行数据再转换并将接收的串行数据再转换成并行数据送到计算机中。成并行数据送到计算机中。第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口（2 2）设备同步）设备同步m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。m设备同步对通信双方有两个共同要求：一是统一的编码方法；二是相同的传送速率。m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，还有统一的逻辑电平规定。m通信双方只有产生相同的传送速率，才能确保设备同步，即双方采用频率相同的时钟。波特率（波特率（Baud rateBaud rate）m即数据传
9、送速率，每秒钟传送二进制代码的位数，单位是b/s。m波特率对于CPU与外界的通信是很重要的。m计算方法： 假设数据传送速率是120字符/s，而每个字符格式包含（1个起始位、1个终止位、8个数据位）。传送的波特率为：10b字符120字符s1200bsm异步通信的传送速率通常在5019200b/s之间。第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口2 2、串行通信协议、串行通信协议m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。m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。m在此只讨论异步串行通信协议。第第7 7章章 AT8
10、9S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口收、发设备使用收、发设备使用各自时钟各自时钟。 异步通信异步通信：传送的数据可以是传送的数据可以是字符字符或一个或一个字节字节数据，以数据，以帧帧的形的形式一帧一帧传送。式一帧一帧传送。通信速度低，逻辑结构简单。通信速度低，逻辑结构简单。 7.1.2 异步通信的概念第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口异步通信方式异步通信方式01停停止止位位起起始始位位低位低位高位高位7位数据位位数据位奇偶奇偶校验校验停停止止位位第第N个字符个字符第第N-1个字符个字符以字符构成的帧为单位，字符间是异步的，字符内各位是同步
11、的第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口1、紧邻的、紧邻的2、有空闲位、有空闲位异步通信方式异步通信方式第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口在帧格式中，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。m起始为（0），然后是58位数据（规定低位在前，高位在后），然后奇偶校验位（可省略），最后停止位（1）。注：奇偶校验也可用这一位（1/0）确定所代表信息的性质（地址/数据等）。 停止位收到停止位后，上一字符已传送完毕，同时，为接收下一个字符做好准备。帧帧第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口
12、单片机的串行口m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。m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）。第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口m奇偶校验（D8）只占一位，但这一位也可省去。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）。m停止位：表征一个字符结束，用高电平（
13、逻辑1）。停止位可以是1位、1.5位或2位。收到停止位后，表示上一字符已传送完毕，同时，为接收下一个字符做好准备（等待再接收到0，就是新的字符的起始位）。若停止位以后不再紧接着传送下一个字符，则将线路电平保持为高电平（逻辑1）。第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口二、异步通信与同步通信二、异步通信与同步通信 2 2、同步通信：、同步通信：发送方时钟与接收方时钟同步，既保持发送方时钟与接收方时钟同步，既保持 位同步，也保持字符同步。位同步，也保持字符同步。第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口m在数据开始传送前用同步字符来
14、指示（常约定在数据开始传送前用同步字符来指示（常约定1 12 2个），并由个），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，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，就连续按顺序传送数据，直到通信告一段落。就连续按顺序传送数据，直到通信告一段落。m同步传送时，字符与字符之间没有间隙，没有起始位和停止位，同步传送时，字符与字符之间没有间隙，没有起始位和停止位，仅在数据块开始时用同步字符来指示同步。仅在数据块开始时用同步字符来指示同步。第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口m同步字符:单同步字符或双同步字符方式，然后就是连续的数据块
15、。m可以由用户约定，也可采用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。m发送方除了传送数据外，还要同时传送时钟信号：用来实现发送端与接收端之间的同步。以保证接收正确无误。m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。第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口AT89S51串行口全双工全双工的通用异步收发通用异步收发（UART），可可同时双向同时双向传输传输。收、发双方使用各自的时钟使用各自的时钟控制发送和接收过程，这样可省去省去收、发双方的一条同步时钟信号线一条同步
16、时钟信号线，连接简单且易实现。第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口257.2 7.2 串行口的结构串行口的结构第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口有两个物理上独立两个物理上独立的接收、发送缓冲器接收、发送缓冲器SBUF（属于特殊功能寄存器），可同时发送、接收数据。发送缓冲器发送缓冲器只能写入不能读出接收缓冲器接收缓冲器只能读出不能写入两个缓冲器共用一个特殊功能寄存器字节地址共用一个特殊功能寄存器字节地址（99H）。两个控制寄存器：SCON和PCON。267.2 7.2 串行口的结构串行口的结构第第7 7章章 AT89S51 AT89S51单片机的串行口单片机的串行口 在逻辑上，在逻辑上，SBUF只有一个，它既表示发送寄存器，又表只有一个，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示接收寄存器，具有同一个单元地址99H。但在物理结构上，。但在物理结构上，则有两个完全独立的则有两个完全独立的SBUF，一个是发送缓冲寄存器，一个是发送缓冲寄存器SBUF，另一个是接收缓冲寄存器另一个是接收缓冲寄存器SBU
