第7单 串行通信2.docx
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第7单串行通信2
【例7.1扩展2】【用中断方式】在七段LED上，循环显示0～9【CAP72LED2，已调通】
#include
sbitP10=P1^0;
unsignedcharLED=0;
unsignedcharled_mod[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
voiddelay（unsignedintcount）
{unsignedchari;
while（count--）
for（i=0;i<120;i++）;
}
voidmain（void）
{SCON=0x00;
ES=1;
EA=1;
SBUF=led_mod[0];
while
（1）;
}
voidserial_port（）interrupt4using0
{if（TI==1）
{TI=0;
delay（1000）;
LED++;
if（LED==10）LED=0;
SBUF=led_mod[LED];
}
}
【例7.1扩展3】【用中断方式】【LCAP86，已调通】要求显示如下：
#include
sbitP27=P2^7;
unsignedcharLED=0;
unsignedcharled_mod[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,
0x82,0xf8,0x80,0x90};
voiddelay（unsignedintcount）
{unsignedchari;
while（count--）
for（i=0;i<120;i++）;
}
voidmain（void）
{SCON=0x00;
ES=1;
EA=1;
P27=0;
P27=1;
delay（1000）;
SBUF=led_mod[0];
while
（1）;
}
voidserial_port（）interrupt4using0
{if（TI==1）
{TI=0;
delay（1000）;
LED++;
if（LED==10）LED=0;
SBUF=led_mod[LED];
}
}
图7-6所示为方式0发送的一个具体应用，通过串行口外接8位串行输入并行输出移位寄存器74LS164，扩展两个8位并行输出口的具体电路。
方式0发送时，串行数据由P3.0（RXD端）送出，移位脉冲由P3.1（TXD端）送出。
在移位脉冲的作用下，串行口发送缓冲器的数据逐位地从P3.0串行移入74LS164中。
图7-6外接串入并出移位寄存器74LS164扩展的并行输出口
方式0接收
（1）方式0接收过程
方式0接收，REN为串行口允许接收控制位，REN = 1，允许接收；REN=0，禁止接收。
当向SCON寄存器写入方式0控制字（并使REN位置1，同时RI = 0）时，产生一个正脉冲，串行口开始接收数据。
引脚RXD为数据输入端，TXD为移位脉冲信号输出端，接收器以fosc/12的固定波特率采样RXD引脚的数据信息，当接收完8位数据时，中断标志RI置1，表示一帧数据接收完毕，可进行下一帧数据的接收，时序如图7-7所示。
图7-7方式0接收时序
在方式0时，SM2位（多机通信控制位）必须为0。
（2）方式0接收应用举例【不讲】
图7-8为串行口外接两片8位并行输入串行输出的寄存器74LS165扩展两个8位并行输入口的电路。
当74LS165的
端由高到低负跳变时，并行输入端的数据被置入寄存器；当
= 1，且时钟禁止端（第15脚）为低电平时，允许TXD（P3.1）串行移位脉冲输入，这时在移位脉冲作用下，数据由右向左方向移动，以串行方式进入串行口的接收缓冲器中。
74L165是并行输入，串行输出移位寄存器。
80C51单片机内部的串行口在方式0工作状态下，使用移位寄存器芯片可以扩展一个或多个8位并行I/O口。
A,B,C,D,E,F,G,H：
并行数据输入端。
QH（9）：
串行输出端。
CLOCK
（2）：
时钟输入端，正跳变有效。
CLOCKINHIBIT：
时钟禁止端。
当时钟禁止端CLK2为低电平时，允许时钟输入。
SHIFT/LOAD：
移位与置位控制端。
SER：
扩展多个74LS165的首尾连接端。
图7-8扩展74LS165作为并行输入口
在图7-8中：
TXD（P3.1）作为移位脉冲输出与所有75LS165的移位脉冲输入端CLK相连；
RXD（P3.0）作为串行数据输入端与74LS165的串行输出端SO相连；P1.0与
相连，用来控制74LS165的串行移位或并行输入；
74LS165的时钟禁止端（第15脚）接地，表示允许时钟输入。
当扩展多个8位输入口时，相邻两芯片的首尾（QH与SIN）相连。
在方式0，SCON中的TB8、RB8位没有用到，发送或接收完8位数据由硬件使TI或RI中断标志位置“1”，CPU响应TI或RI中断，在中断服务程序中向发送SBUF中送入下一个要发送的数据或从接收SBUF中把接收到的1B存入内部RAM中。
#include【L74LS165已通过】
sbitSPL=P2^5;
voiddelay（unsignedintcount）
{unsignedchari;
while（count--）
for（i=0;i<120;i++）;//延时1ms
}
voidmain（void）
{SCON=0x10;//00010000；方式0，REN＝1
while
（1）
{SPL=0;
SPL=1;//SH/LD端出现正跳变
while（RI==0）;
RI=0;
P0=SBUF;
delay（20）;
}
}
二．方式1：
8位数据异步通讯方式
1.设定为10位异步通信方式：
1个起始位（“0”），8位数据位，1个停止位（“1”）。
2.RXD：
接收数据端。
TXD：
发送数据端。
【注意和方式0不一样，引脚功能恢复正常了】
3.波特率：
用T1作为波特率发生器
4.发送：
在TI＝0时，当把数据写入SBUF后，即可启动发送，串行口内自动把发送缓冲器中的数据送入发送移位寄存器。
发送移位寄存器先发一位起始位，接着按先低位后高位，再发停止位，从而完成一帧的发送。
串行数据均由TXT端输出，TI在发送停止位时，由硬件置TI=1。
接收：
在RI＝0和REN＝1的条件下。
在接收到第9数据位（即停止位）时，接收电路必须满足以下两个条件：
RI＝0且SM2＝0；
接收到的停止位为“1”时，
才能把接收到的8位字符存入“SBUF（接收）”中，把停止位送入RB8中，使RI＝1并发出串行口中断请求（若中断开放）。
若上述条件不满足，则这次收到的数据就被舍去，不装入“SBUF（接收）”中，这是不能允许的，因为这意味着丢失了一组接收数据。
在方式1下，发送时钟、接收时钟和通信波特率都由定时器溢出率脉冲经过32分频得到，并可由SMOD＝1进行倍频。
因此，方式1的波特率是可变的。
其实，SM2是用于方式2和方式3的。
在方式1下，SM2应设为“0”。
方式1时序图：
三．方式2和方式3
方式2和方式3都是11为异步收发。
两者的差异仅在于通信波特率有所不同：
方式2的波特率由fosc经过32或64分频后提供；方式3的波特率由定时器T1（或T2）的溢出率经32分频后提供。
方式2和方式3的发送过程类似于方式1，所不同的是方式2和方式3有9位有效数据位。
发送时，CPU除要把发送字符装入“SBUF（发送）”外，还要把第9位数据位预先装入SCON的TB8中。
第9数据位可由用户安排，可以是奇偶校验位，也可以是其它控制位。
第9数据位的值装入TB8后，便可用一条以SBUF为目的的传送指令把发送数据装入SBUF来启动发送过程。
一帧数据发送完后，TI＝1，CPU便可通过查询TI来以同样方法发送下一个字符帧。
方式2和方式3的接收过程也和方式1类似。
所不同的是：
方式1时RB8中存放的是停止位，方式2和方式3时RB8中存放的是第9数据位。
因此，方式2和方式3时必须满足接收有效字符的条件变为：
RI＝0且SM2＝0或收到的第9数据位为“1”，只有上述两个条件同时满足，接收到的字符才能送入SBUF，第9数据位才能装入RB8中，并使RI＝1；否则，这次收到的数据无效，RI也不置位。
其实，上述第一个条件（RI＝0）是要求SBUF空，即用户应预先读走SBUF中的信息，以便让接收电路确认它已空。
第二个条件（SM2＝0）是提供了利用SM2和第9数据位共同对接收加以控制：
如果第9数据位是奇偶校验位，则可令SM2＝0，以保证串口能可靠接收；如果要求利用第9数据位参与接收控制，则可令SM2＝1，然后依靠第9数据位的状态来决定接收是否有效。
方式2、3时序图：
7.3.4串行口的编程及应用
一．串行口的初始化编程
1．串行口控制寄存器SCON位的确定
根据工作方式确定SM0、SM1位；对于方式2和方式3还要确定SM2位；如果是接收端，则在接受数据前，应设置允许接收位REN＝“1”；如果方式2和方式3发送数据，则应将发送数据的第9位写入TB8中。
2．设置波特率
串行通信，收、发双方发送或接收的波特率必须一致。
方式0和方式2的波特率是固定的；
方式1和方式3的波特率是可变的，由T1溢出率确定。
定时器的不同工作方式，得到的波特率的范围不一样，这是由T1在不同工作方式下计数位数的不同所决定。
（1）方式0时，波特率固定为晶体振荡频率fosc的1/12（fosc/12），不受SMOD位值的影响。
若fosc = 12MHz，波特率为1Mbit/s。
（2）方式2时，波特率仅与SMOD位的值有关。
方式2波特率 =
如果SMOD＝0，则所选波特率为fosc/64；如果SMOD＝1，则所选波特率为fosc/32。
若fosc = 12MHz：
SMOD = 0，波特率 = 187.5kbit/s；SMOD = 1，波特率 为375kbit/s。
（3）方式1或方式3，常用T1作为波特率发生器，其表达式为 ：
（7-1）
由式（7-1）见，T1溢出率和SMOD的值共同决定方式1或方式3的波特率。
【通常SMOD＝0，实际上由T1的溢出率决定】
【注：
定时器T1的溢出率定义为定时时间的倒数
定时时间可参见CAP5
T1的定时时间＝计数值×机器周期
＝
T1的溢出率＝1/T1定时时间=
所以：
波特率 = （2SMOD/32）×fosc/[12×（2n-初值）]
其中：
N为定时器T1的位数，它和定时器T1的设定方式有关。
即
如果定时器T1为方式0，则N＝13；
如果定时器T1为方式1，则N＝16；
如果定时器T1为方式2，则N＝8。
在实际设定波特率时，T1常设置为方式2定时（自动装初值），即TL1作为8位计数器，TH1存放定时初值。
这种方式操作方便，也避免因软件重装初值带来的定时误差。
实际使用时，经常根据已知波特率和时钟频率fosc来计算T1的初值X。
为避免繁杂的初值计算，常用的波特率和初值X间的关系常列成下表的形式，以供查用。
下表列出了常用波特率与定时器T1的初值关系表
波特率
fosc
（MHz）
SMOD
定时器T1
所选方式
相应初值
模式1、3
9.6K
12
0
0
2
FD
4.8K
12
0
0
2
FB
2.4K
12
0
0
2
F3
1.2K
12
0
0
2
E6
0.6K
12
0
0
2
CC
B＝9600，初值＝252.74=253=FD
B＝4800，初值＝249.48=250=FB
B=2400，初值＝242.97＝243=128+64+32+16+2+1=F3
B=1200，初值＝229.95=230＝128＋64＋32＋4＋2＝11100110＝E6
B＝600，初值＝203.92=204＝128＋64+8+4=CC
4种方式比较：
方式
波特率
传送位数
发送端
接收端
用途
0
1/12Fosc
（固定不变）
8（数据）
RXD
RXR
接移位寄存器，扩充并口
1
2SMOD/32T1溢出率
10（起始位、8位数据位、
停止位）
TXD
RXR
单机通信
2
2SMOD/64T1fosc
11（第9位为1：
地址；
为0：
数据）
TXD
RXR
多机通信
3
2SMOD/32T1溢出率
11位（同方式2）
TXD
RXR
多机通信
二．串行口的应用
通常用于三种情况：
利用方式0扩展并行I/O口；
利用方式1实现点对点的双机通信；
利用方式2或方式3实现多机通信。
7.3.2单片机双机通信
在很多应用系统中，需要单片机之间进行通信。
在串行通信中，如果通信的两个单片机之间距离很短（1m以内），则可以将两个单片机的串口直接相连，用串行方式进行通信，这时一个单片机的发送线（TXD）应与另一个单片机的接收线（RXD）相连。
如果两个需要相互通信的单片机之间距离较远（30m以内），可采用RS232接口延长通信距离，此时必须将单片机的TTL电平与RS232标准电平进行转换。
需要在两个单片机接口部分增加RS232电平转换芯片，常用的此类芯片有MAX232等。
如果两个需要相互通信的单片机之间距离很远，可以采用RS485总线方式进行通信，该方式的传输距离一般在1500m以内，通信双方都需要采用MAX485芯片将TTL信号变为差模信号进行传送。
如果需要采用无线通信方式，可以在单片机串口上连接无线数据传输模块来实现。
只要通信双方的单片机上都有无线传输模块，模块的通信方式设定一致（波特率、无线信号频率等），且单片机通信程序中的波特率与模块的相同，则基于无线方式的串口通信也非常简单。
【例】通信双方约定发送方为甲机，接收方为乙机。
首先甲机发送一个联络数据（0XAA），乙机接收到后响应应答信号（0XBB），然后接收甲机发送的数据。
如果乙机接收到的数据不正确（检查的累加和），就向甲机发送0XFF，甲机收到0XFF后重传数据。
如果乙机接收到的数据正确（检查的累加和），就向甲机发送0X00，甲机收到0X00后重传数据。
#include【CAP73已经通过】
unsignedchardata[10],chksum;【chksum中的数据不能大于255】
voidinit（void）//甲机串口初始化程序，发送端
{
TMOD=0x20;//00100000,定时器T1，定时方式2（自动重载方式），Gate（T1）=0
TH1=0xFD;//设定波特率9600
TL1=0xFD;
SCON=0x50;//01010000，串口工作在方式1，允许接收REN=1
TR1=1;//启动定时器T1
}
甲机发送“0XAA”给乙机，乙机收到后，返回“0XBB”
voidsend（void）//甲机发送子程序
{
unsignedchark;
do//循环与乙机联络，等待乙机的回答信号“0XBB”
{
SBUF=0xAA;//向乙机发送联络信号“0XAA”
while（TI==0）;//等待发送“0XAA”结束
TI=0;//清除TI标志
while（RI==00）;//等待乙机发送响应信号
RI=0;
}while（SBUF!
=0xBB）;//判定回答信号是否是“0XBB”，如果不是，继续联络
do//接收到乙机的0XBB联络信号后，开始发送data[10]数组中的数据
{//或者接收到乙机发来的不是0X00，继续do循环
chksum=0;
for（k=0;k<10;k++）//循环10次，发送数据，并对所发数据进行累加
{
SBUF=data[k];//发送数据
chksun+=data[k];//同时累加所发数据的和
while（TI==0）;//等待数据发送结束
TI=0;//清除TI标志
}
SBUF=chksun;//10个数据发送完后，再发送累加和结果
while（TI==0）;
TI=0;
while（RI==0）;//接收乙机发回的累加和数据校验结果
RI=0;
}while（SBUF!
=0x00）;//如果接收到的不是0X00，继续do循环，重发数据
}
voidmain（void）//甲机主程序
{
init（）;
send（）;
while
（1）;
}
*************************************************************************
voidinit（void）//乙机串口初始化程序，接收端
{
TMOD=0x20;//00100000,定时器T1，定时方式2（自动重载方式），Gate（T1）=0
TH1=0xFD;//设定波特率9600
TL1=0xFD;
//PCON=0x00;//设为0，可以省略
SCON=0x50;//01010000，串口工作在方式1，允许接收REN=1
TR1=1;//启动定时器T1
}
乙机如果收到甲机发来的“0XAA”，则向甲机发送“0XBB”
voidrecv（void）//乙机接收程序
{
unsignedchark;
while
（1）
{
while（RI==0）;//等待接收甲机的联络信号0XAA
RI=0;
if（SBUF!
=0XAA）//判断接收的数据是否是“0XAA”
{//如果不是“0XAA”，则向甲机发送“0XFF”，
SBUF=0XFF;//向甲机发送0XFF，表示没有收到“0XAA”
while（TI==0）;//等待发送结束
TI=0;
}
else//接收到的是“0XAA”，则发回应答“0XBB”跳出循环，进入接收数据状态
{
SBUF=0XBB;//发回应答信号“0XBB”【自己加的】
While（TI==0）;【等待发送“0XBB”结束】
TI=0;【】
break;//跳出while
（1）循环
}
}
while
（1）//接收到正确的联络信号0XAA后，开始接收数据
{
chksum=0;
for（k=0;k<10;k++）//循环接收10个数据
{
while（RI==0）;//等待一个数据的接收完成
RI=0;
data[k]=SBUF;//接收到的数据放入data数组中
chksum+=data[k];//累加接收到的数据
}
while（RI==0）;//等待接收甲机发送累加和数据
RI=0;
if（SBUF==chksum）//如果接收的累加和数据与本机的累加和结果一样
{
SBUF=0X00;//向甲机发送“0X00”信号，表示数据正确
while（TI==0）;//等待发送0X00的完成
TI=0;
break;//退出while
（1）循环
}
else//如果接收的累加和数据与本机的累加和结果不一样
{
SBUF=0XFF;//则向甲机发送0XFF，表示累加和结果不一样
while（TI==0）;//等待发送结束【只要非“0X00”，就表示结果不一样】
TI=0;
}
}
}
voidmain（void）//乙机主程序
{
init（）;
recv（）;
while
（1）;
}
【P148例题】【LP151已经通过】
【注意BCD七段LED不需要段码，直接显示，右边接低位，左边接高位】
#include【发送端程序】
voiddelay（unsignedintcount）
{unsignedinti;
while（count--）
for（i=0;i<120;i++）;
}
voidmain（void）
{unsignedcharcounter=0;
P2=0x3f;//0x3f=00111111
TMOD=0x20;//0x20=00100000，T1方式2，GATE＝0，由TR1启动T1
TH1=0xf4;
TL1=0xf4;
PCON=0x00;//可以不要
TR1=1;//启动定时器T1
SCON=0x50;//0x50=01010000，方式1，，TI＝0，RI＝0，REN＝1允许接受
while
（1）
{SBUF=counter;//启动发送
while（TI==0）;//等待发送完成，发停止位时，置TI＝1
TI=0;//软件清TI
while（RI==0）;//等待对方发送数据，接收停止位时，置RI＝1
RI=0;//软件清RI，接收的数据在SBUF中
If（SBUF==counter）//如果发送的数据counter和接收的数据SBUF相等
{
P2=counter;//如果相等，则显示所发的数据，否则重发原来的数据
if（++counter>15）counter=0;//到F时，counter清零
delay（500）;
}
}
}
#include【接收端程序】
voiddelay（unsignedintcount）
{unsignedinti;
while（count--）
for（i=0;i<120;i++）;
}
voidmain（void）
{unsignedcharreceiv;
P2=0x3f;
TMOD=0x20;//0x20=00100000，T1方式2，GATE＝0，由TR1启动T1
TH1=0xf4;
TL1=0xf4;
PCON=0x00;//可以不要
TR1=1;//启动定时器T1
SCON=0x50;//0x50=01010000，方式1，TI＝0，RI＝0，REN＝1，允许接受
while
（1）
{
while（RI==1）//如果接受到发送来的数据
{RI=0;//软件清RI标志
receiv=SBUF;//读入接收的数据
SBUF=receiv;//把接收到的数据再发回发送方
while（TI==0）;//等待发送完成
TI=0;
P2=receiv;//显示接收的数据
}
}
}
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