MCS-51单片机原理、系统设计与应用第5章

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,第,5,章,MCS-51,定时,/,计数器,,串行口及中断系统,5.1 MCS-51,定时,/,计数器,5.2 MCS-51,串行口,5.3 MCS-51,单片机,中断系统,下页,,,5.1 MCS-51,定时,/,计数器,51,系列内部有,2,个,16,位的定时,/,计数器,T0,、,T1,52,系列内部有,3,个,16,位的定时,/,计数器,T0,、,T1,、,T2,功能：,定时,

2、计数,串行口的波特率发生器,定时,/,计数器的可编程特性：,⑴,确定其工作方式是定时还是计数,⑵,预置定时或计数初值,⑶,当定时时间到或计数终止时，要不要发中断请求,⑷,如何启动定时或计数器工作,上页,下页,回目录,T2,可编程,可 编 程 的,,一、定时计数器的结构与工作原理,1,、结构,CPU,TH1(8位),TL1 (8位),T1,,T1（P,3.5,）,(8DH),(8BH),7 0,7 0,TH0(8位),TL0 (8位),T0,,T0（P,3.4,）,(8CH),(8AH),7 0,7 0,TCON(88H),TMOD(89H

3、),启动,启动,溢出,溢出,工作方式,工作方式,图,5-1,定时,/,计数器逻辑结构,上页,下页,回目录,“+1`”,“+1`”,,结构,2,个,16,位,T/C,分别由,8,位计数器,TH0,、,TL0,、,,,,TH1,、,TL1,组成,“,+1”,计数器,控制寄存器,TCON,：,控制,T/C,的启停、中断等,方式寄存器,TMOD,：,控制,T/C,的,工作方式,2,、工作原理,⑴,定时器,定时输入信号：机器内部震荡信号的,1/12,分频,即每一个机器周期做一次,“,+1”,运算,上页,下页,回目录,T0,T1,,若,单片机的晶振主频为,12MHz,则,计数周期为,1,µ,s,⑵,计数器

4、,由外部引脚（,T0,为,P,3.4,，,T1,为,P,3.5,）,输入计数脉冲,结论,:,T,外,>2T,机,→f,外,T,CY,>T,CY,上页,下页,回目录,外部输入脉冲发生负 跳变时，进行,“,+1”,计数,下降沿,高电平,低电平,T,CY,:,为机器周期,,二、定时计数器的方式寄存器和控制寄存器,1,、方式寄存器,TMOD,GATE,C/T,M1,M0,GATE,C/T,M1,M0,LSB,MSB,（,89H,）,TMOD,控制,T1,控制,T0,门控位,功能选择位,工作方式选择,上页,下页,回目录,TMOD,和,PCON,两个特殊功能寄存器只能

5、字节寻址不能位寻址。,,GATE,C/T,M1,M0,GATE,C/T,M1,M0,,,INT1 INT0,引脚输入电平的控制,GATE,：,门控位。设定,T1,、,T0,运行时，是否受,GATE=,,0,不受外部中断控制,C/T=,,0 0,方式,0 13,位计数器,,0 1,方式,1 16,位计数器,,1 0,方式,2,可自动,重新装载,初值,的,8,位计数器,,1 1,方式,3 T0,分为,2,个,8,位计数器，,T1,停止计数,M1M0,操作方式,功 能,表,5-1,操作方式选择,上页,下页,回目录,1,受外部中断控制

6、,,0,为定时功能,,,1,为计数功能,,上页,下页,回目录,2,、控制寄存器,TCON,LSB,MSB,（,88H,）,TCON,TF1,TR1,TF0,TR0,IE1,IT1,IE0,IT0,T,1,、,T,0,,启,/,停控制位,T,1,、,T,0,,溢出标志位,与外部中断,INT,1,、,INT,0,有关,己在中断系统介绍,“,0”,停止,“,1”,启动,“,1”,有溢出,“,0”,无溢出,可编程 可控制,“+1”,亦可由指令清“,0”,工作,“1”,“0”,记录有无溢出,,上页,下页,回目录,三、定时,/,计数器的,4,种工作方式,⑴,方式,0 M1M0=00,13,位的定

7、时计数器，由,TH,的,8,位和,TL,的低,5,位组成,T1（P,3.5,）,GATE,TR1,INT1,震荡器,÷12,TL1,5位,TH1,8位,TF1,中断,K,C/T=0,C/T=1,控制,图,5-3,定时,/,计数器方式,0,逻辑图,1,1,1,“+1”,中断,TL,4,～,0,以,T1,为例：,13,位计数器,TF1,“+1”,“+1”,,上页,下页,回目录,⑵,方式,1 M1M0=01,16,位的定时计数器，由,TH,的,8,位和,TL,的,8,位组成,T1（P,3.5,）,GATE,TR1,INT1,震荡器,÷12,TL1,8位,TH1,8位,TF1,中断,K,C/T

8、=0,C/T=1,控制,图,5-4,定时,/,计数器方式,1,逻辑图,16,位计数器,“+1”,1,以,T1,为例：,中断,TF1,“+1”,“+1”,,上页,下页,回目录,⑶,方式,2 M1M0=10,可,自动,重装载,的,8,位计数器,TH1,（,TH0,）,被定义为赋值寄存器,TL1,（,TL0,）,被定义为计数器,图,5-5,定时,/,计数器方式,2,逻辑图,T1（P,3.5,）,,GATE,TR1,INT1,震荡器,÷12,TL1,8位,TF1,中断,K,C/T=0,C/T=1,控制,TH1,8位,重装载,重装载,1,“+1”,以,T1,为例：,中断,TL1,,8,位,TF

9、1,“+1”,“+1”,,上页,下页,回目录,⑷,方式,3 M1M0=11,T0,被分成,2,个相互独立的,8,位计数器,TL0,、,TH0,TL0,使用自己本身的一些控制位,C/T,、,GATE,、,TR0,,TF0,、,INT0,等。,TH0,只能做定时器，并使用,T1,的控,,制位,TR1,、,TF1,，,同时占用,T1,的中断源,,震荡器,÷12,1/12f,0sc,TL0,8位,TF0,中断,K,C/T=0,C/T=1,控制,1/12f,0sc,T0（P,3.4,）,GATE,TR0,INT0,K,TH0,8位,TF1,中断,控制,1/12f,0sc,TR1,图,5-6,定

10、时,/,计数器方式,3,逻辑图,上页,下页,回目录,1,TH0,借用了,T1,的,TR1,和,TF1,,,因此控制了,T1,的中断,,此时,T1,只能用在一些不要中断的情况下,“+1”,“+1”,1,“+1”,“+1”,TF0,TF1,,中,,断,,中,,断,“+1”,,上页,下页,回目录,四、定时,/,计数器的初始化,初始化一般有以下几个步骤：,⑴,确定工作方式，对方式寄存器,TMOD,赋值,⑵,预置定时或计数初值，直接将其写入,T0,、,T1,中,⑶,根据需要对中断允许寄存器有关位赋值，以开放,,或禁止定时,/,计数器中断,⑷,启动定时,/,计数器，将,TR,i,,赋,值为“,1”,计数初

11、值的设定：,最大计数值,M,：,不同的工作方式,M,值不同,方式,0,：,M = 2,13,= 8192,方式,1,：,M = 2,16,= 65536,方式,2,、,3,：,M = 2,8,= 256,,计数初值,X,的计算方法：,计数方式：,X = M,－,计数值（,X,即为计数值的补码数,）,上页,下页,回目录,定时方式：,（,M,－,X,）,×T =,定时值,∴ X = M,－,定时值,/ T,其中,T,为机器周期，时钟的,12,分频，,,若晶振为,6MHz,，则,T =,2,µ,s,，,,若晶振为,12MHz,，则,T =,1µs,,例,5-1,,若单片机晶振为,12MHz,，,,要

12、求产生,500,µs,定时，试计算,X,的初值。,解：,由于,T = 1,µs,，产生,500,µs,定时，,,需要,“,+1”,500,次，定时器方能产生溢出。,采用方式,0:,(,,13,位计数器,),X= 2,13,－（500×10,-6,/10,-6,）,,= 8192 －500 = 7692 = 1E0CH,采用方式,1,：,(,,16,位计数器,),X= 2,16,－（500×10,-6,/10,-6,）= 65036 = FE0CH,THi,TLi,= 0001 1110 0000 1100B→,000,1 1110 000,0 1100B→,,,1 1110 000,,000,

13、0 1100,B,=,F0,0C,H,要点,:,只取低,13,位,,,高,8,位赋给,TH0,,低,5,位前加,3,个,0,凑成,8,位赋给,TL0,,上页,下页,回目录,五、定时,/,计数器应用举例,1,、作定时器用,例,5-2,,设主频为,12MHz,，,利用定时器,T1,定时。,,使,P1.0,输出周期为,2,ms,的方波。,解：,用,P1.0,作方波输出信号，周期为,2,ms,的,方波,,即可用每,1,ms,改变一次电平的方法完成，,,故定时值可设置为,1,ms,。,,,可做,“,+1”,运算,1000,次，使,T1,工作在方式,0,，,,即,13,位计数器,定时初值：,X= M,－,

14、计数次数,= 8192,－,1000 = 7192 = 1C18H,,上页,下页,回目录,由于,TL1,的高,3,位不用，,1C18H,可写成：,1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0,TL1,的高,3,位不用,=E018H,TH1,初值为,E0H,，,TL1,初值为,18H,GATE,C/T,M1,M0,,,,,,,控制,T1,控制,T0,0 0 0 0,选择方式,0,，,13,位计数器,选择定时器方式,INT1,不参与控制,TMOD,=E018H,,,程序：,上页,下页,回目录,,ORG 0000H,

15、,AJMP START,,ORG 001BH,,AJMP BR1,,ORG 0030H,,START: MOV TMOD,，,#0,,MOV TH1,，,#0E0H,,MOV TL1,，,#18H,,SETB EA,,SETB ET1,,SETB TR1,,SJMP $,,BR1,：,MOV TH1,，,#0E0H,,MOV TL1,，,#18H,,CPL P1.0,,RETI,,计数初值转换的一种简便方法,（补充）,,(1).,方式,0:TL0=X.MOD.32,,(,即等于,X,除以,32,后所得到的余数部分,),

16、,TH0=INT(X/32),,(,即等于,X,除以,32,后所得到的整数部分,),,(2).,方式,1:TL0=X.MOD.256,,(,即等于,X,除以,256,后所得到的余数部分,),,TH0=INT(X/256),,(,即等于,X,除以,256,后所得到的整数部分,),,注：上面的式子中,X,为计数初值，,TL0,、,TH0,存放计数初值。,,例,5-3,,单片机晶振为,12MHZ,，要求利用,T1,，工作方式,1,产生周期为,2,ms,的方波。,解：,利用方式,1,，,16,位计数器，当定时时间到，,,,T1,计数器溢出使,TF1,置“,1”,，由于不采用,,中断方式，,TF1,置“

17、,1”,后，不会自动复“,0”,,,故需要指令给,TF1,清“,0”,上页,下页,回目录,初值,=,0,,0 0,,0 H,-) 0 3 E 8 H,8,1,C,F,H,FC18H,,,1000,初值：,65536-1ms/1us=65536-1000=64536=FC18H,,ORG 0000H,,AJMP START,,ORG 0030H,,START: MOV TMOD,#10H,,MOV TH1,#0FCH,,MOV TL1,#18H,,SETB TR1,,LOOPER:JBC TF1,PE,,AJMP LOOPER,,PE: MOV TH1,#0FCH,,

18、MOV TL1,#18H,,CPL P1.0,,AJMP LOOPER,,END,查询方式,,中断方式,ORG 0000H,,AJMP START,,ORG 001BH,,AJMP T00,,ORG 0030H,,START: MOV TMOD,#10H,,MOV TH1,#0FCH,,MOV TL1,#18H,,SETB ET1,,SETB EA,,SETB TR1,,SJMP $,,T00: MOV TH1,#0FCH,,MOV TL1,#18H,,CPL P1.0,,RETI,,END,,2,、作计数器用,例,5-4,,用,T0,监视一生产流水线，每生产,100,个工件，,发出一包装

19、命令，包装成一箱，并记录其箱数,上页,下页,回目录,MCS-51,P,1.0,T,0,Vcc,包装机,包装命令,100个,光源,光,,敏,,上页,下页,回目录,GATE,C/T,M1,M0,控制,T1,控制,T0,TMOD,选方式,2,选计数器,INT0,不参与控制,0 1 1 0,⑵,计数初值,X = M,－,64H = 9CH,⑶,用,P1.0,启动外设发包装命令,⑷,用,R5R4,作箱数计数器,⑴,方式字,TMOD = 06H,,程序：,MOV TMOD，#6,MOV P1.0，#0,MOV R5，#0,MOV

20、R4，#0,MOV TH0，#9CH,MOV TL0，#9CH,SETB EA,SETB ET0,SETB TR0,SJMP $,ORG 000BH,AJMP COUNT,;P1.0,为低,;,箱数计数器清“,0”,;,置,T0,工作方式,;,计数初值送计数器,;,;T0,开中断,;CPU,开中断,;,启动,T0,;,;,模拟主程序,;T0,中断入口,;,转向中断服务,上页,下页,回目录,,COUNT: MOV A，R4,ADD A，#1,MOV R4，A,MOV A，R5,A

21、DDC A，#0,MOV R5，A,SETB P1.0,MOV R3，#100,DLY： NOP,DJNZ R3，DLY,CLR P1.0,RETI,中断服务：,;,;,;,;,箱计数器加“,1”,;,;,;,启动外设包装,;,给,外设足够时间,;,;,延时,;,停止包装,;,中断返回,上页,下页,回目录,,3,、门控位,GATE,的应用,GATE,C/T,M1,M0,控制,T1,控制,T0,TMOD,选方式,1,选定时器方式,INT1,为高时，,T1,开始计数,1 0 0 1,上页,下页,回目录,例,5

22、-5,,用,GATE,控制位，测量,INT1(P,3.3,),引脚上,,正脉冲的宽度（设：晶振为,12MHz,）,,T1（P,3.5,）,GATE,TR1,INT1,震荡器,÷12,TL1,8位,TH1,8位,TF1,中断,K,C/T=0,C/T=1,控制,16,位计数器,“+1”,1,INT1,INT1,为高时,T1,,开始计数,INT1,为低时,T1,停止计数,0,0,1,1,1,宽度,≤65,ms,≦,计数值,,,即,µs,数,1,上页,下页,回目录,“+1”,“+1”,0,0,0,,INT1,INT1,为高时,T1,,开始计数,INT1,为低时,T1,停止计数,上页,下页,回目录,MO

23、V TMOD, #90H,MOV TL1, #0,MOV TH1, #0,,,JB P3.3, $,,SETB TR1,JNB P3.3, $,JB P3.3, $,CLR TR1,：,．,编程：,;,置,T1,方式控制字,;,;T1,从,0,开始计数,;,等,INT1,低电平,;T1,允许计数,;,等,INT1,高电平,;,等,INT1,低电平,;,停止计数,“,与”,,计数时间,问题：计数结果放在哪？,,思考与讨论,:,如何测量一个周期信号的频率,？,1.,测频法（频率大于,2KHZ,时）,,

24、在一定的时间,t (,如,1,秒,),内，直接对信号的个数进行计数。若,1,秒内计得信号的个数为,N,，则信号的频率,=N,。,,实现方法：用一个定时器给出定时时间,t,，待测信号从一个外部中断或另一个计数器输入。,,2.,测周法（频率小于,2KHZ,时）,,直接测出一个周期的时间。,,实现方法：例,5-5,,,,(1),长定时方法：增加一个软件计数器（如,R7),，记录中断次数。例,6. P1.7,驱动,LED,亮,1,秒灭,1,秒地闪烁，设时钟频率为,12MHz,。,思路：,1S=10ms×100,,即,10ms,中断一次，中断,100,次即为,1S,。每,100,次中断,(100×10

25、ms=1s),改变一次,LED,的亮灭。可采用,T1,工作于方式,1,（非门控），灯的亮灭在中断服务程序中控制。,,定时,10ms,的计数值,N=10ms/1us=1000(D),，,,故初值,X=65536-10000=55536,（,D,）,=0D8F0H,，采用方式,1,（,16,位计数器）。,1s,4,、,长定时方法,的应用,(,补充,),,,ORG 0000H,,AJMP START,,ORG 001BH,,AJMP PT1INT,,ORG 0030H,,START,：,MOV R7,#00H,,,MOV TMOD,，,#10H,,MOV TL1,，,#0F0H,,M

26、OV TH1,，,#0D8H,,SETB EA,,SETB ET1,,SETB TR1,,HERE,：,SJMP HERE,,PT1INT: MOV TL1,，,#0F0H,,MOV TH1,，,#0D8H,,INC R7,,CJNE R7,#100, PEND,,MOV R7, #00H,,CPL P1.7,,PEND: RETI,,end,程序,,,例,7.,设在,P1.7,端接有一个发光二极管,LED,，要求利用定时器控制，使,LED,亮一秒灭一秒，周而复始,.,己知晶体频率为,6MHZ,。,,思路：,T0,为,100ms,定时，方式,1,，当定时时间

27、到后，,P1.0,输出反相，加到,T1,输入端作计数脉冲，定时,2,次构成一个完整的计数脉冲,(,周期为,200ms),。,T1,计数次数为,5,次,,,完成,1,秒定时,(200ms×5=1s),，方式,2,。如下图：,T1,(2),长定时方法：利用两个定时,/,计数器级联。,该反相器可以不要。,,TMOD,：,61H,,T0,计数值,=100ms/2us=50000,，方式,1,，定时,100ms,，,,初值,=65536-50000=15536=3CB0H,；,TH0=3CH,，,TL0=0B0H,。,,T1,计数值,=5,，方式,2,，计数初值,=256-5=251=0FBH,，,,同

28、时装入,TH1,和,TL1,，即,TH1=TL1=0FBH,。,,,采用中断的编程,,org 0000h,,AJMP MAIN,,org 000bh,,,ajmp,t00,,org 001bh,,,ajmp,t11,,ORG 0030H,,MAIN:setb,et0,,,setb,et1,,,setb,ea,,CLR P1.7,,SETB P1.0,,,,MOV TMOD,#61H,,MOV TH1,#0FBH,,MOV TL1,#0FBH,,SETB TR1,,MOV TH0,#3CH,,MOV TL0,#0B0H,,SETB TR0,,,sjmp,$,,t11:CPL P1.7,,,ret

29、i,,t00:CPL P1.0,,,reti,,END,,,ORG 2000H,,MAIN:CLR P1.7;,灯灭,,,SETB P1.0,,MOV TMOD,#61H,,MOV TH1,#0FBH,,MOV TL1,#0FBH,,SETB TR1,,LOOP1:CPL P1.7,,LOOP2:MOV TH0,#3CH,,MOV TL0,#0B0H,,SETB TR0,,LOOP3:JBC TF0,LOOP4,,SJMP LOOP3,,LOOP4:CPL P1.0,,JBC TF1,LOOP1,,SJMP LOOP2,,END,,采用查询的编程,,5,、利用定

30、时,/,计数器作外部中断输入使用的方法,T0,作为外部中断源的初始化程序：,MOV TMOD，#06H,MOV TL0，#0FFH,MOV TH0，#0FFH,SETB EA,SETB ET0,SETB TR0,…,；,T0,计数方式，自动装载,；置,计数初值,；,；,T0,开中断,；,CPU,开中断,；,启动,T0,工作,上页,下页,回目录,计数器,“+1”,计数器,向,CPU,发中断请求,向,CPU,发中断请求,TF,0,FFH,T0,FFH,方式,2,（,8,位）,FFH,FFH,TF,0,00H,FFH,FFH,P,3.4,P

31、187,,六、运行中读取定时,/,计数器值的,讨论（,补充,）,8051,可以随时读取,TH,X,和,TL,X,的值，比如用于实时显示计数值等。,,但在读取时应注意分时读取,TH,X,和,TL,X,而带来的特殊性。假如先读,TL,X,，再读,TH,X,，由于这时定时,/,计数器还在运行，如果在读取,TH,X,之前刚好发生,TL,X,溢出向,TH,X,进位，这样读得的,TL,X,值就不正确,,,先读,TH,X,，后读,TL,X,，也可能发生这种错误。,,解决办法（,“飞读”,）：,先读,TH,X,，后读,TL,X,，再读,TH,X,，若两次读得的,THX,值一样，则读入的数据是正确的，若不一样，

32、则必须重读。,,“飞读”程序,RDTIME,：,MOV A,，,TH0,；读,TH0,,MOV R0,，,TL0,；读,TL0,并存入,R0,,CJNE A,，,TH0,，,RDTIME,；再读,TH0,，与上次,,；读入的,TH0,比较，,,；若不等，重读,,,MOV R1,，,A,；存,TH0,在,R1,中,,,RET,,,作业,,,,P204: 6 - 31,,,作业,,,,P,190,:7.8.31,,,,课后,P190-7,（,2,）,,方法一：查询法（更换初值）,,方法二：中断法,,做标志，更换初值,,做标志，设置时间倍数,,5.2 MCS - 51,单片机的串行接口,

33、,,5.2.0,计算机并行通信与串行通信概述,,一、串行通信的基本方式,,,1.,异步通信,,,以字符为传送单位，用起始位和停止位标识每个字符的开始和结束字符，间隔不固定。,指的是字符间的异步，字符内的各位是同步的。,,,异步通信常用格式（,即字符的编码形式及规定）,：一个字符帧由起始位到停止位的所有位构成一个字符的全部信息，称为,一帧,。,D,0,D,1,D,2,D,3,D,4,D,5,D,6,D,7,停止位,起始位,5.2.1,串行通信基础知识,,图,8.30,异步传送数据格式,,(a),有空闲位；,(b),无空闲位,发送,/,接收时，数据皆低位在前,。,,,起始位,：每个字符的开始必须是

34、持续一个比特时间的逻辑“,0”,电平，标志着一个字符的开始。,,,数据位,：有,5,,8,位，紧跟起始位之后，是字符中的有效数据位。传送字符时，先送低位，后送高位。,,,奇偶校验位,：仅占一位。可根据需要设置为奇校验或偶校验，也可以不设校验位。,,,停止位,：可设置为,1,位、,1.5,位或,2,位，并规定为逻辑“,1”,状态。,,,2.,同步通信,,所谓,同步传送,，就是指取掉异步传送时每个字符的起始位和停止位，仅在数据块开始处用,1,,2,个同步字符来表示数据块传送的开始，然后串行的数据块信息以连续的形式发送，每个发送时钟周期发送一位信息，故同步传送中要求对传送信息的每一位都必须在收、

35、发两端严格保持同步，实现“位同步”。,,,,,,图中，除数据场的字节数不受限制外，其他均为,8,位。,,,同步通信的特点,,以同步字符作为发送新数据开始的标志,,,每个数据占一定的长度，数据之间不留空隙。当线路空闲时不断发送同步字符。,,同步通信的传送速率高于异步通信，能达到,56kb/s,，但它要求有准确的时钟来实现发送端和接收端之间的严格同步，故而对硬件要求较高。,,同步通信用于传送信息量大、传送速率要求高的场合。,,,二、串行通信中的几个问题,(,一,).,波特率和发送,/,接收时钟,,,1.,波特率：波特率,(Baud rate),是指每秒钟传送的二进制位数，单位为波特（,Baud),

36、或位,/,秒,(bit/s),。串行通信时发送端和接收端的波特率必须一致。,,,码元（符号）速率：每秒钟传送的符号（码元或脉冲）数量，单位为“波特”，或“,baud”, “B”,，,又称传码率、波特率。,,信息速率：每秒钟传送的信息速率，单位为“比特,/,秒”或者“,bit/s”,，,又称传信率。,,码元速率与信息速率之间的关系：若码元速率,为,Rs,，,信息速率为,Rb,，,每个码元有,N,种,可能采用的符号（,N,进制），则它们之间的关系为,,,Rb,＝,Rs,log2,N,(bit/s),,,Rs,,＝,Rb/,log2,N,(baud),；,N=2,时，,Rs,=,Rb,,,[,例,]

37、:,设计算机数据传送的速率是,120,字符,/s,，而每个字符假设有,10,个比特,(bit),位，即每帧每帧为,10,位，,(,包括,1,个起始位、,7,个数据位、,1,个奇偶校验位和,1,个停止位,),。,,则其波特率为：,,,120,字符,/s,,10 bit/,字符,=1200 bit/s=1200,波特,,每位所用的传送时间,Td=1/,波特率,=1/1200= 0.83ms,,,最常用的波特率有,110,、,300,、,600,、,1200,、,1800,、,2400,、,4800,、,9600,和,19200b/s,。,,通常用选定的波特率除以,10,来估计每秒钟可以传送的字符

38、数。,,2.,发送,/,接收时钟,,二进制数据序列在串行传送中以数字信号波形出现，不论发送还是接收，都必须有时钟信号对传送的数据进行定位。,,,实际需要：发送,(,接收,),时钟频率,f,c,=n×,波特率,(,f,d,),,n~,波特率因子，,n=1,、,16,、,64,。,同步时，,n=1,；异步时，,n=16,,,每一位的传送时间,T,d,和发送接收时钟的财期,T,c,之间的关系是：,T,d,=n,T,c,发送时钟,接收时钟,1,个数据位,1,个数据位,Td,Tc,Td,Tc,,,,异步通信方式下的数据接收处理,一般来说，从接收数据线上检测到一个下降沿开始，若其低电平能保持,n Tc/2

39、(,半位时间,),，则确定为起始位，其后每隔,n,Tc,(,一个数据位时间,),在每个数据位的中间采样。,,为了保证接收数据的正确无误，对每位数据的检测采用“测三取二”的方法。即把一个位周期（,1/,波特率）分为,16,个状态，在第,7,，,8,，,9,状态检测接收数据线的电平，取其,≥,2,的相同值作为测得值。,,(,二）、数据传送模式,串行通信中数据的传送模式,,(a),单工通信模式；,(b),半双工通信模式；,(c),全双工通信模式,,（三）、数据校验的常用方法,,奇校验,：,发送时在每一个字符的最高位之后（发送总是先发低位后发高位）附加一个校验位（,0,或,1,），使所发送的每个字符中

40、（包括校验位）“,1”,的个数为奇数。,偶校验,：,使所发送的每个字符中（包括校验位）“,1”,的个数为偶数。例：发送一个字符“,A”,（以,ASCII,码形式,41H,，第,7,位为校验位），增加一个校验位，使其为（,1,）奇校验，（,2,）偶校验。 奇校验：,1,100 0001,偶校验：,0,100 0001,奇偶校验的方法是对一个字符校验一次，通常只用于异步通信中。奇偶校验位的产生和检验，可用软件或硬件的办法实现。,,奇校验一例,：设累加器以,R0,中的内容为地址的单元中放有一,ASCII,码,,,现要进行奇校验，,A,的最高位为奇偶校验位。,,,MOV A

41、,@R0,,MOV C,PSW.0,,CPL C,,MOV ACC.7,C,,（四）信号的调制与解调,,异步常用调制解调方法,:,频移键控,FSK,；同步常用调制解调方法,:,调相,PSK\DPSK,、正交幅度调制,QAM,。,,（五）、串行通信的实现,,1.,并行,/,串行转换,,2.,串行,/,并行转换,,3.,发送时要增加起始位、奇偶校验位和停止位等，接收时在删去起始位、奇偶校验位和停止位，进行奇偶校验等。,,4.,有中断功能,要实现这样的功能既可以采用硬件方法，也可以采用软件方法。软件方法会占用,CPU,不少时间,,,故通常用硬件方法。,MCS-51,系列单片机内部有一个全双工的异

42、步通信接口,UART,。,,（六）异步通讯双方的两项约定,（,1,）字符格式规定,(,一帧,),：,,数据位，奇偶校验位，起始位和停止位。,,（,2,）波特率,(,位,/,秒,),对传送速率的规定。,,,,5.2.2,串行口结构,A,,移位寄存器,,,,,1.,波特率发生器,：主要由定时,/,计数器,T1,及其内部的一些控制开关和分频器所所组成。它提供串行口的时钟信号,T,XCLK,（发送时钟）和,R,XCLK,（接收时钟），这两个时钟用于控制发送或接收的速率。控制波特率发生器的,SFR,主要有：,TMOD,、,TCON,、,PCON,、,TL1,、,TH1,等。,,2.,数据缓冲器,SBUF

43、,,发送,SBUF,和接收,SBUF,共用一个地址,99H,。,,（,1,）,发送,SBUF,存放待发送的,8,位数据，写入,SBUF,将同,,时启动发送。,,发送指令：,MOV SBUF,，,A,,（,2,）,接收,SBUF,存放已接收成功的,8,位数据，供,CPU,读取。,,读取串行口接收数据指令：,MOV A,，,SBUF,,,3.,串行口控制,/,状态寄存器,SCON(98H),SM0,，,SM1,：选择串行口,4,种工作方式。,,SM0 SM1,模　式,功 能,波　特　率,0 0,,0 1,,1 0,,1 1,0,,1,

44、,2,,3,同步移位寄存器,,8,位,UART,,9,位,UART,,9,位,UART,f,OSC,/12,,可变,(T1,溢出率,),,f,OSC,/64,或,f,OSC,/32,,可变,(T1,溢出率,),,SM2:,多机通信控制,,,由软件设定。串行口的方式,2,和方式,3,适用于多机通信。,,1,）,.,在方式,2,或方式,3,中,,,(1).,当,SM2=l,时，,,若接收到的第,9,位数据,(RB8),为,0,，则不置位,RI,（,RI=0,,不提出中断请求,,,相当于数据无效）；,,只有收到,RB8=1,，才置位,RI,（,RI=1,，申请中断，数据有效），用于多机通信中只接收地

45、址帧,(RB8=1),，不接收数据帧,(RB8=0),,。,,,(2).,当,SM2=0,时，收到停止位后必置位,RI,，即不论地址帧（,RB8=1,）或数,,据帧（,RB8=0,）都能接收，并申请中断。,,2,）,.,在方式,1,中,，若,SM2=1,，则只有收到,有效,停止位,(“1”),时才置位,RI,；若,,,SM2=0,，不管停止位的有效性，收完一帧，,RI,都置“,1”,（中断）。,,3,）,.,在方式,0,中,，应使,SM2=0,。,,,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,(“1”

46、)/,数据,(“0”),标识位。,,RB8:,接收的第,9,位数据位,(,方式,2,或,3,中,),或停止位,(,方式,1,,若,SM2=0),,TI:,发送中断标志位，由硬件置位。在方式,0,发送第,8,位结束时或在其它方式,,下发送停止位的开始时，,TI,被置位。,TI=1,时，请求中断，,CPU,响应中断,,后再发送下一帧数据。注意,TI,必须由软件清零。,,,RI:,接收中断标志位，由硬件置位。在方式,0,接收到第,8,位结束时或在其它方,,式下接收到停止位的中间时，,RI,被置位。,RI=1,时，请求中断，,CPU,响应,,中断后，从,SBUF,中取走数据。注意,RI,必须由软件清零

47、。,,问题：,为什么,TI,、,RI,要人工清零（软件清零）而其它的中断标志不要？,,注,:,从上面的分析可看出,,,在任何工作方式下,, SM2=0,时,,,都是正常操作。,,,应用上,：方式,0,，,1,都可将,SM2,置成“,0”,，只有在方式,2,、,3,时，为了实现多机通信时，才将,SM2,置成“,1”,。,,4.,节电控制寄存器,PCON,（,97H,）,,,,SMOD(PCON.7),：波特率加倍控制位。,,,SMOD=1,，波特率加倍；,SMOD=0,，则不加倍。,,,根据,SM0,，,SM1,选择四种工作方式。,,一、方式,0,：同步移位寄存器方式。用于扩展并行,I/O,接口

48、。,,1,、特点,,（,1,）,.,一帧,8,位，无起始位和停止位。,,（,2,）,. RXD,：,数据输入,/,输出端。,,,TXD,：,同步脉冲输出端，每个脉冲对应一个数据位。,,（,3,）,.,波特率,B = fosc/12,,,如：,fosc,=12MHz,，,B=1MHz,，,每位数据占,1,,s,，即每个机器周期移动一位数据。,,（,4,）,.,发送过程：写入,SBUF,，启动发送，一帧发送结束，,TI=1,。,,接收过程：,REN=1,且,RI=0,，启动接收，一帧接收完毕，,RI=1,。,,5.2.3,串行接口的工作方式,,串行口方式,0,发送时序,2,、时序,,二、 方式,

49、1,:,8,位数据异步通讯方式,。,,,,1,、特点,,（,1,）,.,一帧,10,位：,8,位数据位，,1,个起始位,(0),，,1,个停止位,(1),。,,（,2,）,. RXD,：,接收数据端。,TXD,：,发送数据端。,,（,3,）,.,波特率：用,T1,作为波特率发生器,,,R,b,=(2,SMOD,/32)×T1,溢出率。,,（,4,）,.,发送：写入,SBUF,,同时启动发送，一帧发送结束，,TI=1,。,,,接收：,REN=1,，,允许接收。接收完一帧，若,RI=0,且停止位为,1 (,或,SM2=0),，,将接收数据装入,SBUF,，,停止位装入,RB8,，,并使,RI=1,

50、；,否则丢弃接收数据，不置位,RI,。,,2,、时序,,1.,特点,,(1).,一帧为,11,位：,9,位数据位，,1,个起始位,(0),，,1,个停止位,(1),。第,9,位数据位在,TB8/RB8,中，常用作校验位和多机通讯标识位。,,(2). RXD,：,接收数据端，,TXD,：,发送数据端。,,(3).,波特率： 方式,2,：,B=(2,SMOD,/64)×fosc,。,,,方式,3,：,B=(2,SMOD,/32)×T1,溢出率 。,,(4).,发送：先装入,TB8,，写入,SBUF,并启动发送，发送结束，,TI=1,。,,接收：,REN=1,，允许接收。接收完一帧，若,RI=0,

51、且第,9,位为,1 (,或,SM2=0),，将接收数据装入接收,SBUF,，第,9,位装入,RB8,，使,RI=1,；否则丢弃接收数据，不置位,RI,。,,三、 方式,2,和方式,3:,9,位数据异步通讯方式。,,发,,送,,时,,序,写入,,SBUF,TXD,输出,TI,RXD,输入,接,,收,,时,,序,RI,D,0,D,1,D,2,D,3,D,4,D,5,D,6,TB,8,停止位,起始位,D,7,D,0,D,1,D,2,D,3,D,4,D,5,D,6,RB,8,停止位,起始位,D,7,检测,,负跳变,2.,时序,,,5.2.4,波特率的计算,,,,串行口每秒钟发送或接收的数据位数称为波

52、特率。 假设发送一位数据所需时间为,T,,则波特率为,1/T,。 ,,,(1),模式,0,的波特率等于单片机晶振频率的,1/12,,即每个机器周期接收或发送一位数据。 ,,,(2),模式,2,的波特率与电源控制器,PCON,的最高位,SMOD,的写入值有关,: ,,,即,SMOD=0,,波特率为,(1/64),f,OSC,; SMOD=1,,波特率为（,1/32,）,f,OSC,。,,,(3),模式,1,和模式,3,的波特率除了与,SMOD,位有关之外,,,还与定时器,T1,的溢出率有关。,定时器,T1,,作为波特率发生器,,,常选用,定时方式,2,（,8,位重装载初值方式）,,,并且

53、禁止,T1,中断。此时,TH1,从初值计数到产生溢出,,,它每秒钟溢出的次数称为溢出,率。,设计数初值为,X,，则溢出,(,定时,),周期,t=(256-x)×12/f,osc,,所以：溢出率,=1/t=f,osc,/[12×(256-X)],。于是：,,表,5-4,定时器,T1,产生的常用波特率,,,例：,假设某,MCS - 51,单片机系统,,,串行口工作于模式,3,,要求传送波特率为,1200 Hz,,作为波特率发生器的定时器,T1,工作在方式,2,时,,,请求出计数初值为多少？ 设单片机的振荡频率为,6 MHz,。 ,,,因为串行口工作于模式,3,时的波特率为,所以,,当,SMOD

54、=0,时,,,初值,TH1=256-6×10,6,/(1 200×12×32/1) =243=0F3H,,当,SMOD=1,时,,,初值,TH1=256-6×10,6,/,（,1200×12×32/2) =230=0E6H,,1,、串行口的编程,,,串行口需初始化后,,,才能完成数据的输入、输出。其初始化过程如下,: ,,(1),按选定串行口的操作模式设定,SCON,的,SM0,、,SM1,两位二进制编码。,,,(2),对于操作模式,2,或,3,，,,应根据需要在,TB8,中写入待发送的第,9,位数据。,,,(3),若选定的操作模式不是模式,0,，还需设定接收,/,发送的波特率。,,

55、设定,SMOD,的状态，以控制波特率是否加倍。,,若选定操作模式,1,或,3,，则应对定时器,T1,进行初始化以设定其溢出率。,5.2.5,串行口的应用,,串行口初始化编程格式：,,,SIO,：,MOV SCON,，,#,控制状态字；写方式字且,TI=RI=0,,(MOV PCON,，,#80H),；,波特率加倍,,,( MOV TMOD,，,#20H ),；,T1,作波特率发生器,,,,( MOV TH1,，,#X ),；,选定波特率,,,,( MOV TL1,，,#X ),,( SETB TR1),,( SETB EA),；开串行口中断,,,,( SETB ES),2

56、,、串行口初始化,,（,1,）,.,扩展为若干并在行输出口,外接移位寄存器输出,,3.,方式,0,应用,,外接移位寄存器输入,,（,2,）,.,扩展为若干并在行输入口,11111110,,左移,,,过零检测,移位,/,装入,,例,1,：,用,8051,串行口外接,74LS165,移位寄存器扩展,8,位输入口,,,输入数据由,8,个开关提供,,,另有一个开关,K,提供联络信号。电路示意如图,6.11,所示。当开关,K,合上时,,,表示要求输入数据。输入,8,位开关量,,,处理不同的程序。,,程序如下,: ,,START: JB P1.0, $ ;,开关,K,未合上,,,等待,,,C

57、LR P1.1,,; 165,并行输入数据,,,,SETB P1.1,,;,开始串行移位,,,MOV SCON,,＃,10H ;,串行口模式,0,并启动接收,,,JNB RI, $ ;,查询,RI,,CLR RI ;,查询结束,,,清,RI,,MOV A, SBUF ;,输入数据,,,;,根据,A,处理不同任务,,,SJMP START ;,准备下一次接收。,…,,例,2,：编写程序，在数码管下每秒钟显示一位，循环显示,0~9,这,10,个数字，系统晶振频率为,11.0592MHZ,。,(,数码管为共阳极,),,,

58、TIMER EQU 30H ;,设置片内,RAM,单元,,,ORG 0000H,,AJMP START,,ORG 000BH ;T0,中断入口,,,AJMP INT0,,ORG 0040H,,START:MOV SP,#60H ;,设置堆栈指针,,,MOV TMOD,#01H ;T0,定时，方式,1,,MOV TL0,#00H,,MOV TH0,#4CH ;,延时,50ms,的计数初值,,,MOV R0,#0H ;,设置

59、显示,”,0”,,初值,,,MOV TIMER,#20 ;,延时,1S,的常数,,,MOV SCON,#00H ;,串口方式,0,,,,,SETB TR0 ;,启动,T0,,SETB ET0 ;T0,开中断,,,SETB EA ;CPU,中断,,,SJMP $,,INT0:,;PUSH ACC ;,保护,A,,;,PUSH PSW ;,保护,PSW,,;CLR EA

60、 ;,关,CPU,中断,,,;CLR TR0 ;,停止,T0,,MOV TL0,#00H ;,重新设置,T0,,MOV TH0,#4CH ;50ms,延时计数初值,,,,;SETB TR0 ;,启动,T0,,DJNZ TIMER,EXIT ;,到,1s,定时吗,?,,MOV TIMER,#20 ;,重设定时,1s,常数,,,MOV DPTR,#DA

61、TA1 ;,置段码表的的基址,,,MOV A,R0 ;,取偏移量,,,MOV,C,A,@A+DPTR ;,取段码,,,,,CLR TI ;,清,TI,,CPL A ;,段码表取反,(,变为共阳极段码,),,MOV SBUF,A ;,段码输出,,,INC R0 ;,下一个显示数码,,,CJNE R0,#0AH,EXIT ;,判断是否到表尾,,,MOV R0,#00H

62、 ;,从头显示,,EXIT:,;SETB EA ;CPU,开中断,,,;POP PSW ;,恢复现场,,,;POP ACC,,RETI,,ORG 3000H,,DATA1:DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,,DB 0B6H,0BEH,0E0H,0FEH,0F6H;,共阴极段码表,,,;,送出的低位去,dp,,,高位去,a.,,END,,例,5-6,应用串口方式,0,输出，在串行口外接移位寄存器，构成显示器接口,,,如下图所示。,,,,4.,方式,1,应用,,,,,

63、,5.,方式,2,应用,例,:,如下图,,,要求将甲机,(,上方单片机,)P1,口的开关状态通过串口发送给乙机,(,下方单片机,),,用,LED,灯显示出来,.,,甲机程序,,ORG 0000H,,AJMP START,,ORG 0030H,,START:MOV SCON,#80H,,MOV PCON,#00H,,MAIN: MOV A,P1,,MOV SBUF,A,,WAIT: JBC TI,MAIN,,SJMP WAIT,,END,,乙机程序,,ORG 0000H,,AJMP START,,ORG 0030H,,START:MOV SCON,#90H,,MOV PCON,#00H,,LOO

64、P: JBC RI,READ,,SJMP LOOP,,READ: MOV A,SBUF,,MOV P0,A,,AJMP LOOP,,END,方法一,:,查询接收,方法二,:,中断接收,,ORG 0000H,,AJMP START,,ORG 0023H,,AJMP SERIN,,ORG 0030H,,START:MOV SCON,#90H,,MOV PCON,#00H,,SETB ES,,SETB EA,,SJMP $,,SERIN:CLR RI,;,必须要加,,,MOV A,SBUF,,MOV P0,A,,RETI,,END,,若要求甲机乙机双向通信该如何编程,?,,,例,4,利用串行口进行双

65、机通信。,,双机通信系统,如下图所示，是双机通信系统。要求将甲机,8051,芯片内,RAM,中的,40H~4FH,的数据串行发送到乙机。甲机工作于模式,2,，,TB8,为奇偶校验位；乙机用于接收串行数据，工作于模式,2,，并对奇偶校验位进行校验，接收数据存于,60H~6FH,的单元中。,,串行通信的两项约定：,,（,1,）字符格式规定,(,一帧,),、工作方式要一致。,,数据位，奇偶校验位，起始位和停止位。,,（,2,）波特率,(,位,/,秒,),要一致。,,,5.,方式,2,应用,,甲机发送（采用查询方式）,:,,MOV SCON,,＃,80H ;,设置工作方式,2,,MOV P

66、CON,,＃,00;,置,SMOD=0,,波特率不加倍,,,MOV R0,,＃,40H ;,数据区地址指针,,,,,MOVR2,,＃,10H ;,数据长度,,LOOP: MOV A, @R0 ;,取发送数据,,,MOV C, P ;,奇偶位送,TB8,,MOVTB8, C,,MOV SBUF, A ;,送串口并开始发送数据,,WAIT: JBCTI, NEXT ;,检测是否发送结束并清,TI,,SJMP WAIT,,NEXT: INC R0;,修改发送数据地址指针,,,DJNZR2, LOOP,,RET,,乙机接收（查询方式）,:,,MOV SCON,,＃,90H;,模作模式,2,,并允许接收,,MOV PCON,,＃,00H;,置,SMOD=0,,MOV RO,,＃,60H ;,置数据区地址指针,,MOV R2,,＃,10H ;,等待接收数据长度,,LOOP: JBC RI, READ ;,等待接收数据并清,RI,,SJMP LOOP,,READ: MOV A, SBUF ;,读一帧数据,