单片机应用技术6

第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术1通信是计算机与外界的信息交换。通信按方式分：串行通信和并行通信。串行通信和并行通信计算机1GND计算机2GND并行通信计算机1GND计算机2GND发送接收串行通信并行通信，即数据的各位同时传送；串行通信，即数据一位一位顺序传送。◎通信定义及分类§项目六掌握串行口及串行通信技术第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术2串行通信的分类：异步(AsynchronousCommunication)同步(SynchronousCommunication)串行通信制式：单工(a)、半双工(b)和全双工(c)(simplexhalfduplexfullduplex)发送器A站接收器B站单工通信(a)发收A站发收B站发收A站发收A站(b)(c)背景知识第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术3背景知识◎异步通信（AsynchronousCommunication）在异步通信中，数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送，每一帧数据是低位在前，高位在后，通过传输线被接收端一帧一帧地接收。发送端和接收端可以由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟彼此独立，互不同步。字符帧格式是异步通信的一个重要指标。常用的字符帧格式如下：第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术4◎同步通信（SynchronousCommunication）同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传输一帧信息。同步通信的信息帧和异步通信的字符帧不同，通常有若干个数据字符，一般有均由同步字符、数据字符和校验字符CRC三部分组成。在同步通信中，同步字符可以采用统一的标准格式，也可以由用户约定。如下图：背景知识第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术5背景知识通信协议通信协议也叫通信规程。是通信双方为了有效地进行交换信息而建立起来的一些约定，在协议中对数据的编码同步方式，传输速度、传输控制步骤，校验方式、报文方式等问题给予统一的规定。波特率（baudrate）异步通信的另一个重要指标为波特率。波特率为每秒钟传送二进制数码的位数，也叫比特数，单位为bit/s，即位/秒。波特率用于表征数据传输的速度，波特率越高，数据传输速度越快。但波特率和字符的实际传输速率不同，字符的实际传输速率是每秒内所传字符帧的帧数，和字符帧格式有关。通常，异步通信的波特率为50～9600bit/s。◎相关概念第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术6◎MCS-51的串行接口MCS-51内部有一个可编程全双工串行通信接口，它具有UART的全部功能，该接口不仅可以同时进行数据的接收和发送，也可做同步移位寄存器使用。发送时数据由TXD（P3.1）端送出，接受时数据由RXD（P3.0）端输入。串行口又两个物理上独立的缓冲器SBUF，一个作为发送端缓冲器，一个作为接受端缓冲器，二者共用一个SFR地址99H,发送端缓冲器只能写入，不能读出；接受端缓冲器只能读出，不能写入，其帧格式有8位、10位和11位，并能设置各种波特率。任务一掌握MCS-51单片机串行通信的基本知识第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术7◎MCS-51串行接口的结构发送SBUF(99H)门发送控制器接收控制器≥1输入移位寄存器串行控制寄存器(98H)定时器1接收SBUF(99H)888TIRI内部总线TXD(P3.1)RXD(P3.0)串行口中断任务一掌握MCS-51单片机串行通信的基本知识第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术8◎MCS-51串行接口寄存器SBUF——串行口数据缓冲器共两个：一个发送寄存器SBUF，一个接收SBUF，二者共用一个地址99H。SCON——串行口控制寄存器。PCON——电源及波特率选择寄存器。格式如下：任务一掌握MCS-51单片机串行通信的基本知识只有该位有用，为1时，波特率×2；为0时不变。SMOD×××GF1GF0PDIDL87H第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术9◎控制寄存器SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI工作方式选择多机通信控制位允许串行接收位接收数据的第9位发送数据的第9位接收中断标志发送中断标志9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H任务一掌握MCS-51单片机串行通信的基本知识第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术10SM0，SM1：选择串行口4种工作方式。SM2：多机控制位，用于多机通讯。REN：允许接收控制位，REN=1，允许接收；REN=0，禁止接收。TB8：发送的第9位数据位，可用作校验位和地址/数据标识位RB8：接收的第9位数据位或停止位TI：发送中断标志，发送一帧结束，TI=1，必须软件清零RI：接收中断标志，接收一帧结束，RI=1，必须软件清零任务一掌握MCS-51单片机串行通信的基本知识◎控制寄存器SCON第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术11SM0SM1工作方式功能波特率00方式08位同步移位寄存器fosc/1201方式110位UART可变10方式211位UARTfosc/64或fosc/3211方式311位UART可变◎串行方式的定义例：设串行口工作在方式1，允许接收，则指令为：MOVSCON,#01010000B任务一掌握MCS-51单片机串行通信的基本知识第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术12任务一掌握MCS-51单片机串行通信的基本知识◎串行通信总线标准及其接口转换在单片机应用系统中，数据通信主要采用异步串行通信。在设计通信接口时，必须根据需要选择标准接口，并考虑传输介质、电平转换等问题异步串行通信接口主要有三类：RS-232接口；RS-449、RS-422和RS-485接口以及20mA电流环等。(1)RS-232C接口RS-232C是使用最早、应用最多的一种异步串行通信总线标准。它是美国电子工业协会（EIA）1962年公布、1969年最后修定而成的。其中RS表示RecommendedStandard，232是该标准的标识号，C表示最后一次修定。RS-232C串行接口总线适用于：设备之间的通信距离不大于15米，传输速率最大为20kB/s。第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术13串行通信接口标准1.RS-232C通信接口接口信号：9针D型头1569载波检测DCD接收数据RXD发送数据TXD数据终端就绪信号地GND数据装置就绪请求发送RTS清除发送CTS振铃指示MCS-51系列单片机串行通信接口◎RS232接口第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术14任务一掌握MCS-51单片机串行通信的基本知识◎RS232接口电气特性：逻辑“1”：－3V～－15V；逻辑“0”：＋3V～＋15V。传输距离≤15米。最大负载电容≤2500pF。波特率≤20kb/s。接受器输入阻抗：3～7kΩ。驱动器输出阻抗≤300Ω。驱动器转换速率≤30V/μs。输出短路电流≤0.5A。第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术15任务一掌握MCS-51单片机串行通信的基本知识①RS-232C信息格式标准②RS-232C电平转换器RS-232C规定了自己的电气标准，由于它是在TTL电路之前研制的，所以它的电平不是+5V和地，而是采用负逻辑，即：逻辑“0”：+5V～+15V逻辑“1”：-5V～-15V因此，RS-232C不能和TTL电平直接相连，使用时必须进行电平转换，否则将使TTL电路烧坏，实际应用时必须注意！常用的电平转换集成电路是传输线驱动器MC1488和传输线接收器MC1489等。第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术16任务一掌握MCS-51单片机串行通信的基本知识◎RS232接口电平转换电平转换单片机电平是TTL电平，它与RS-232C电平不兼容，必须进行电平转换。电平转换的电路很多，MAX232是一种新型的专用集成电路，类似的集成电路还很多。C1+C1-C2+C2-VCCV+V-电压倍增器+5V～+10V电压反向器+10V～-10V1111+5VT1OUTT2OUTR1OUTR2OUTT1INT2INR1INR2INC1C2C3C4TTL/CMOS输入TTL/CMOS输出RS-232C输出RS-232C输入MAX232C2-V-C1+V+C1-C2+T2OUTR2INR2OUTT2INT1INR1OUTR1INT1OUTVCCGND12345678910161514131211第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术17PC机COM口接8051机11p(TXD)10p(RXD)◎PC机和单片机串口通信的硬件电路任务一掌握MCS-51单片机串行通信的基本知识第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术18任务一掌握MCS-51单片机串行通信的基本知识（2）RS-449、RS-422A、RS-423A标准接口RS-232C虽然应用广泛，但因为推出较早，在现代通信系统中存在以下缺点：数据传输速率慢、传输距离短、未规定标准的连接器、接口处各信号间易产生串扰。鉴于此，EIA制定了新的标准RS-449。①RS-449标准接口RS-449是1977年公布的标准接口，在很多方面可以代替RS-232C使用，两者的主要差别在于信号在导线上的传输方法不同。RS-232C是利用传输信号与公共地的电压差，RS-449是利用信号导线之间的信号电压差，可在1219.2m的24-AWG双铰线上进行数字通信。RS-449规定了两种接口标准连接器，一种为37脚，一种为９脚。它比RS-232C传输速率高，通信距离长，且由于RS-449系统用平衡信号差传输高速信号，噪声低，可以多点或使用公共线通信，RS-449通信电缆可与多个设备并联。第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术19任务一掌握MCS-51单片机串行通信的基本知识②RS-422A、RS-423A标准接口RS-422A对于通信电缆、驱动器和接收器的要求，规定双端电气接口型式，其标准是双端线传送信号。它具体通过传输线驱动器，将逻辑电平变换成电位差，完成发送端的信息传递；通过传输线接收器，把电位差变换成逻辑电平，完成接收端的信息接收。RS-422A比RS-232C传输距离长、速度快，传输速率最大可达10Mbit/s，在此速率下电缆的允许长度为12m，如果采用低速率传输，最大距离可达1200m。RS-422A和TTL进行电平转换最常用的芯片是传输线驱动器SN75174和传输线接收器SN75175，这两种芯片的设计都符合EIA标准RS-422A，采用+5V电源供电。RS-422A接口电平转换电路第三篇提高篇项目六E-mail:[e-mail]上午6时11分单片机应用技术20任务一掌握MCS-51单片机串行通信的基本知识⒉RS-422A通信接口接口信号：9针D型头电气特性电平转换3.RS-485通信接口：将RS-422A的发送数据信号正端与接收数据信号正端连起来，发送数据信号负端与