2013-06-29 23:01:36 zgc261 阅读数 1897

一、原理简介

51 单片机内部有一个全双工串行接口。什么叫全双工串口呢?一般来说,只能接受或只能发送的称为单工串行;既可接收又可发送,但不能同时进行的称为半双工;能同时接收和发送的串行口称为全双工串行口。串行通信是指数据一位一位地按顺序传送的通信方式,其突出优点是只需一根传输线,可大大降低硬件成本,适合远距离通信。其缺点是传输速度较低。

与之前一样,首先我们来了解单片机串口相关的寄存器。

SBUF 寄存器:它是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器,可同时发送、接收数据,可通过指令对SBUF 的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。从而控制外部两条独立的收发信号线RXD(P3.0)、TXD(P3.1),同时发送、接收数据,实现全双工。

串行口控制寄存器SCON(见表1) 。

表1 SCON寄存器



表中各位(从左至右为从高位到低位)含义如下。

SM0 和SM1 :串行口工作方式控制位,其定义如表2 所示。

表2 串行口工作方式控制位



其中,fOSC 为单片机的时钟频率;波特率指串行口每秒钟发送(或接收)的位数。

SM2 :多机通信控制位。 该仅用于方式2 和方式3 的多机通信。其中发送机SM2 = 1(需要程序控制设置)。接收机的串行口工作于方式2 或3,SM2=1 时,只有当接收到第9 位数据(RB8)为1 时,才把接收到的前8 位数据送入SBUF,且置位RI 发出中断申请引发串行接收中断,否则会将接受到的数据放弃。当SM2=0 时,就不管第位数据是0 还是1,都将数据送入SBUF,并置位RI 发出中断申请。工作于方式0 时,SM2 必须为0。

REN :串行接收允许位:REN =0 时,禁止接收;REN =1 时,允许接收。

TB8 :在方式2、3 中,TB8 是发送机要发送的第9 位数据。在多机通信中它代表传输的地址或数据,TB8=0 为数据,TB8=1 时为地址。

RB8 :在方式2、3 中,RB8 是接收机接收到的第9 位数据,该数据正好来自发送机的TB8,从而识别接收到的数据特征。

TI :串行口发送中断请求标志。当CPU 发送完一串行数据后,此时SBUF 寄存器为空,硬件使TI 置1,请求中断。CPU 响应中断后,由软件对TI 清零。

RI :串行口接收中断请求标志。当串行口接收完一帧串行数据时,此时SBUF 寄存器为满,硬件使RI 置1,请求中断。CPU 响应中断后,用软件对RI 清零。

电源控制寄存器PCON(见表3) 。

表3 PCON寄存器



表中各位(从左至右为从高位到低位)含义如下。

SMOD :波特率加倍位。SMOD=1,当串行口工作于方式1、2、3 时,波特率加倍。SMOD=0,波特率不变。

GF1、GF0 :通用标志位。

PD(PCON.1) :掉电方式位。当PD=1 时,进入掉电方式。

IDL(PCON.0) :待机方式位。当IDL=1 时,进入待机方式。

另外与串行口相关的寄存器有前面文章叙述的定时器相关寄存器和中断寄存器。定时器寄存器用来设定波特率。中断允许寄存器IE 中的ES 位也用来作为串行I/O 中断允许位。当ES = 1,允许 串行I/O 中断;当ES = 0,禁止串行I/O 中断。中断优先级寄存器IP的PS 位则用作串行I/O 中断优先级控制位。当PS=1,设定为高优先级;当PS =0,设定为低优先级。

波特率计算:在了解了串行口相关的寄存器之后,我们可得出其通信波特率的一些结论:① 方式0 和方式2 的波特率是固定的。在方式0 中, 波特率为时钟频率的1/12, 即fOSC/12,固定不变。在方式2 中,波特率取决于PCON 中的SMOD 值,即波特率为:

当SMOD=0 时,波特率为fosc/64 ;当SMOD=1 时,波特率为fosc/32。② 方式1 和方式3 的波特率可变,由定时器1 的溢出率决定。 

当定时器T1 用作波特率发生器时,通常选用定时初值自动重装的工作方式2( 注意:不要把定时器的工作方式与串行口的工作方式搞混淆了)。其计数结构为8 位,假定计数初值为Count,单片机的机器周期为T,则定时时间为(256 ?Count)×T 。从而在1s内发生溢出的次数(即溢出率)可由公式(1)所示:

从而波特率的计算公式由公式(2)所示:


在实际应用时,通常是先确定波特率,后根据波特率求T1 定时初值,因此式(2)又可写为:

二、电路详解下面就对图1 所示电路进行详细说明。

图1 串行通信实验电路图最小系统部分(时钟电路、复位电路等)第一讲已经讲过,在此不再叙述。我们重点来了解下与计算机通信的RS-232 接口电路。可以看到,在电路图中,有TXD 和RXD 两个接收和发送指示状态灯,此外用了一个叫MAX3232 的芯片,那它是用来实现什么的呢?首先我们要知道计算机上的串口是具有RS-232 标准的串行接口,而RS-232 的标准中定义了其电气特性:高电平“1”信号电压的范围为-15V~-3V,低电平“0”信号电压的范围为+3V~+15V。

可能有些读者会问,它为什么要以这样的电气特性呢?这是因为高低电平用相反的电压表示,至少有6V 的压差,非常好的提高了数据传输的可靠性。由于单片机的管脚电平为TTL,单片机与RS-232 标准的串行口进行通信时,首先要解决的便是电平转换的问题。一般来说,可以选择一些专业的集成电路芯片,如图中的MAX3232。MAX3232 芯片内部集成了电压倍增电路,单电源供电即可完成电平转换,而且工作电压宽,3V~5.5V 间均能正常工作。其典型应用如图中所示,其外围所接的电容对传输速率有影响,在试验套件中采用的是0.1μF。值得一提的是MAX3232 芯片拥有两对电平转换线路,图中只用了一路,因此浪费了另一路,在一些场合可以将两路并联以获得较强的驱动抗干扰能力。

此外,我们有必要了解图中与计算机相连的DB-9 型RS-232的引脚结构(见图2)。

图2 DB-9连接器接口图其各管脚定义如下(见表4)。表4 DB-9型接口管脚定义

三、程序设计本讲设计实例程序如下:

  1. #include "AT89X52.h" (1)
  2. void Init_Com(void) ( 2)
  3. {
  4. TMOD = 0x20; ( 3)
  5. PCON = 0x00; ( 4)
  6. SCON = 0x50; ( 5)
  7. TH1 = 0xE8; ( 6)
  8. TL1 = 0xE8; ( 7)
  9. TR1 = 1; ( 8)
  10. }
  11. void main(void) ( 9)
  12. {
  13. unsigned char dat; ( 10)
  14. Init_Com(); ( 11)
  15. while(1) ( 12)
复制代码

程序详细说明:

(1)头文件包含。

(2)声明串口初始化程序。

(3)设置定时器1 工作在模式2,自动装载初值(详见第二讲)。

(4)SMOD 位清0,波特率不加倍。

(5)串行口工作在方式1,并允许接收。

(6)定时器1 高8 位赋初值。波特率为1200b/s

(7)定时器1 低8 位赋初值。(

8)启动定时器。

(9)主函数。

(10)定义一个字符型变量。

(11)初始化串口。

(12)死循环。

(13)如果接收到数据。

(14)将接收到的数据赋给之前定义的变量。

(15)将接收到的值输出到P0 口。

(16)对接收标志位清0,准备再次接收。

(17)将接收到的数据又发送出去。

(18)查询是否发送完毕。

(19)对发送标志位清0。

四、调试要点与实验现象接好硬件,通过冷启动方式将程序所生成的。hex文件下载到单片机运行后,打开串口调试助手软件,设置好波特率1200,复位单片机,然后在通过串口调试助手往单片机发送数据(见图3),可以观察到在接收窗口有发送的数据显示,此外电路板上的串行通信指示灯也会闪烁,P0 口所接到LED 灯会闪烁所接收到的数据。

图3 串口软件调试界面另外串口调试助手软件使用时应注意的是,如果单片机开发板采用串口下载而且和串口调试助手是使用同一串口,则在打开串口软件的同时不能给单片机下载程序,如需要下载,请首先点击“关闭串口”,做发送实验的时候,注意如果选中16 进制发送的就是数字或者字母的16 进制数值,比如发送“0”,实际接收的就应该是0x00,如果不选中,默认发送的是ASCII 码值,此时发送“0”,实际接收的就应该是0x30,这点可以通过观察板子P0 口上的对应的LED 指示出来。

五、总结本讲介绍了单片机串口通信的原理并给出了实例,通过该讲,读者可以了解和掌握51 单片机串口通信的原理与应用流程,利用串口通信,单片机可以与计算机相连,也可以单片机互联或者多个单片机相互通信组网等,在实际的工程应用中非常广泛。从学习的角度来说,熟练的利用串口将单片机系统中的相关信息显示在计算机上可以很直观方便的进行调试和开发

2013-04-12 14:42:15 feiyangyangfei 阅读数 1741

 

一、原理简介

  51 单片机内部有一个全双工串行接口。什么叫全双工串口呢?一般来说,只能接受或只能发送的称为单工串行;既可接收又可发送,但不能同时进行的称为半双工;能同时接收和发送的串行口称为全双工串行口。串行通信是指数据一位一位地按顺序传送的通信方式,其突出优点是只需一根传输线,可大大降低硬件成本,适合远距离通信。其缺点是传输速度较低。

  与之前一样,首先我们来了解单片机串口相关的寄存器。

  SBUF 寄存器:它是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器,可同时发送、接收数据,可通过指令对SBUF 的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。从而控制外部两条独立的收发信号线RXD(P3.0)、TXD(P3.1),同时发送、接收数据,实现全双工。

  串行口控制寄存器SCON(见表1) 。

表1 SCON寄存器

表1 SCON寄存器

  表中各位(从左至右为从高位到低位)含义如下。

  SM0 和SM1 :串行口工作方式控制位,其定义如表2 所示。

表2 串行口工作方式控制位

表2 串行口工作方式控制位

  其中,fOSC 为单片机的时钟频率;波特率指串行口每秒钟发送(或接收)的位数。

  SM2 :多机通信控制位。 该仅用于方式2 和方式3 的多机通信。其中发送机SM2 = 1(需要程序控制设置)。接收机的串行口工作于方式2 或3,SM2=1 时,只有当接收到第9 位数据(RB8)为1 时,才把接收到的前8 位数据送入SBUF,且置位RI 发出中断申请引发串行接收中断,否则会将接受到的数据放弃。当SM2=0 时,就不管第位数据是0 还是1,都将数据送入SBUF,并置位RI 发出中断申请。工作于方式0 时,SM2 必须为0。

  REN :串行接收允许位:REN =0 时,禁止接收;REN =1 时,允许接收。

  TB8 :在方式2、3 中,TB8 是发送机要发送的第9 位数据。在多机通信中它代表传输的地址或数据,TB8=0 为数据,TB8=1 时为地址。

  RB8 :在方式2、3 中,RB8 是接收机接收到的第9 位数据,该数据正好来自发送机的TB8,从而识别接收到的数据特征。

  TI :串行口发送中断请求标志。当CPU 发送完一串行数据后,此时SBUF 寄存器为空,硬件使TI 置1,请求中断。CPU 响应中断后,由软件对TI 清零。

  RI :串行口接收中断请求标志。当串行口接收完一帧串行数据时,此时SBUF 寄存器为满,硬件使RI 置1,请求中断。CPU 响应中断后,用软件对RI 清零。

  电源控制寄存器PCON(见表3) 。

表3 PCON寄存器

表3 PCON寄存器

  表中各位(从左至右为从高位到低位)含义如下。

  SMOD :波特率加倍位。SMOD=1,当串行口工作于方式1、2、3 时,波特率加倍。SMOD=0,波特率不变。

  GF1、GF0 :通用标志位。

  PD(PCON.1) :掉电方式位。当PD=1 时,进入掉电方式。

  IDL(PCON.0) :待机方式位。当IDL=1 时,进入待机方式。

  另外与串行口相关的寄存器有前面文章叙述的定时器相关寄存器和中断寄存器。定时器寄存器用来设定波特率。中断允许寄存器IE 中的ES 位也用来作为串行I/O 中断允许位。当ES = 1,允许 串行I/O 中断;当ES = 0,禁止串行I/O 中断。中断优先级寄存器IP的PS 位则用作串行I/O 中断优先级控制位。当PS=1,设定为高优先级;当PS =0,设定为低优先级。

  波特率计算:在了解了串行口相关的寄存器之后,我们可得出其通信波特率的一些结论:

  ① 方式0 和方式2 的波特率是固定的。

  在方式0 中, 波特率为时钟频率的1/12, 即fOSC/12,固定不变。

  在方式2 中,波特率取决于PCON 中的SMOD 值,即波特率为:

  当SMOD=0 时,波特率为fosc/64 ;当SMOD=1 时,波特率为fosc/32。

  ② 方式1 和方式3 的波特率可变,由定时器1 的溢出率决定。

  当定时器T1 用作波特率发生器时,通常选用定时初值自动重装的工作方式2( 注意:不要把定时器的工作方式与串行口的工作方式搞混淆了)。其计数结构为8 位,假定计数初值为Count,单片机的机器周期为T,则定时时间为(256 ?Count)×T 。从而在1s内发生溢出的次数(即溢出率)可由公式(1)所示:

  从而波特率的计算公式由公式(2)所示:

  在实际应用时,通常是先确定波特率,后根据波特率求T1 定时初值,因此式(2)又可写为:

二、电路详解

  下面就对图1 所示电路进行详细说明。

图1 串行通信实验电路图

图1 串行通信实验电路图

  最小系统部分(时钟电路、复位电路等)第一讲已经讲过,在此不再叙述。我们重点来了解下与计算机通信的RS-232 接口电路。可以看到,在电路图中,有TXD 和RXD 两个接收和发送指示状态灯,此外用了一个叫MAX3232 的芯片,那它是用来实现什么的呢?首先我们要知道计算机上的串口是具有RS-232 标准的串行接口,而RS-232 的标准中定义了其电气特性:高电平“1”信号电压的范围为-15V~-3V,低电平“0”

  信号电压的范围为+3V~+15V。可能有些读者会问,它为什么要以这样的电气特性呢?这是因为高低电平用相反的电压表示,至少有6V 的压差,非常好的提高了数据传输的可靠性。由于单片机的管脚电平为TTL,单片机与RS-232 标准的串行口进行通信时,首先要解决的便是电平转换的问题。一般来说,可以选择一些专业的集成电路芯片,如图中的MAX3232。MAX3232 芯片内部集成了电压倍增电路,单电源供电即可完成电平转换,而且工作电压宽,3V~5.5V 间均能正常工作。其典型应用如图中所示,其外围所接的电容对传输速率有影响,在试验套件中采用的是0.1μF。

  值得一提的是MAX3232 芯片拥有两对电平转换线路,图中只用了一路,因此浪费了另一路,在一些场合可以将两路并联以获得较强的驱动抗干扰能力。此外,我们有必要了解图中与计算机相连的DB-9 型RS-232的引脚结构(见图2)。

图2 DB-9连接器接口图

图2 DB-9连接器接口图

  其各管脚定义如下(见表4)。

表4 DB-9型接口管脚定义

表4 DB-9型接口管脚定义

  三、程序设计

  本讲设计实例程序如下:

  #include "AT89X52.h" (1)

  void Init_Com(void) ( 2)

  {

  TMOD = 0x20; ( 3)

  PCON = 0x00; ( 4)

  SCON = 0x50; ( 5)

  TH1 = 0xE8; ( 6)

  TL1 = 0xE8; ( 7)

  TR1 = 1; ( 8)

  }

  void main(void) ( 9)

  {

  unsigned char dat; ( 10)

  Init_Com(); ( 11)

  while(1) ( 12)

  程序详细说明:

  (1)头文件包含。

  (2)声明串口初始化程序。

  (3)设置定时器1 工作在模式2,自动装载初值(详见第二讲)。

  (4)SMOD 位清0,波特率不加倍。

  (5)串行口工作在方式1,并允许接收。

  (6)定时器1 高8 位赋初值。波特率为1200b/s(7)定时器1 低8 位赋初值。

  (8)启动定时器。

  (9)主函数。

  (10)定义一个字符型变量。

  (11)初始化串口。

  (12)死循环。

  (13)如果接收到数据。

  (14)将接收到的数据赋给之前定义的变量。

  (15)将接收到的值输出到P0 口。

  (16)对接收标志位清0,准备再次接收。

  (17)将接收到的数据又发送出去。

  (18)查询是否发送完毕。

  (19)对发送标志位清0。

  四、调试要点与实验现象

  接好硬件,通过冷启动方式将程序所生成的。hex文件下载到单片机运行后,打开串口调试助手软件,设置好波特率1200,复位单片机,然后在通过串口调试助手往单片机发送数据(见图3),可以观察到在接收窗口有发送的数据显示,此外电路板上的串行通信指示灯也会闪烁,P0 口所接到LED 灯会闪烁所接收到的数据。

图3 串口软件调试界面

图3 串口软件调试界面

  另外串口调试助手软件使用时应注意的是,如果单片机开发板采用串口下载而且和串口调试助手是使用同一串口,则在打开串口软件的同时不能给单片机下载程序,如需要下载,请首先点击“关闭串口”,做发送实验的时候,注意如果选中16 进制发送的就是数字或者字母的16 进制数值,比如发送“0”,实际接收的就应该是0x00,如果不选中,默认发送的是ASCII 码值,此时发送“0”,实际接收的就应该是0x30,这点可以通过观察板子P0 口上的对应的LED 指示出来。

  五、总结

  本讲介绍了单片机串口通信的原理并给出了实例,通过该讲,读者可以了解和掌握51 单片机串口通信的原理与应用流程,利用串口通信,单片机可以与计算机相连,也可以单片机互联或者多个单片机相互通信组网等,在实际的工程应用中非常广泛。从学习的角度来说,熟练的利用串口将单片机系统中的相关信息显示在计算机上可以很直观方便的进行调试和开发。因此希望读者能够自己灵活应用串口通信到自己的实际开发当中,至此,51 单片机内部资源讲述得差不多了,从下讲开始,将要介绍单片机外围电路。下讲将讲述单片机外接按键的原理与实例,敬请期待。

2016-06-24 23:53:27 opshres169 阅读数 6423

上讲介绍并应用了单片机内部定时器和中断,并给出了实例。这一讲将介绍单片机上的串口通信。通过该讲,读者可以掌握单片机上串口的工作原理和如何通过程序来对串口进行设置,并根据所给出的实例实现与PC 机通信。

  一、原理简介

  51 单片机内部有一个全双工串行接口。什么叫全双工串口呢?一般来说,只能接受或只能发送的称为单工串行;既可接收又可发送,但不能同时进行的称为半双工;能同时接收和发送的串行口称为全双工串行口。串行通信是指数据一位一位地按顺序传送的通信方式,其突出优点是只需一根传输线,可大大降低硬件成本,适合远距离通信。其缺点是传输速度较低。

  与之前一样,首先我们来了解单片机串口相关的寄存器。

  SBUF 寄存器:它是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器,可同时发送、接收数据,可通过指令对SBUF 的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。从而控制外部两条独立的收发信号线RXD(P3.0)、TXD(P3.1),同时发送、接收数据,实现全双工。

  串行口控制寄存器SCON(见表1) 。

表1 SCON寄存器

表1 SCON寄存器

  表中各位(从左至右为从高位到低位)含义如下。

  SM0 和SM1 :串行口工作方式控制位,其定义如表2 所示。

表2 串行口工作方式控制位

表2 串行口工作方式控制位

  其中,fOSC 为单片机的时钟频率;波特率指串行口每秒钟发送(或接收)的位数。

  SM2 :多机通信控制位。 该仅用于方式2 和方式3 的多机通信。其中发送机SM2 = 1(需要程序控制设置)。接收机的串行口工作于方式2 或3,SM2=1 时,只有当接收到第9 位数据(RB8)为1 时,才把接收到的前8 位数据送入SBUF,且置位RI 发出中断申请引发串行接收中断,否则会将接受到的数据放弃。当SM2=0 时,就不管第位数据是0 还是1,都将数据送入SBUF,并置位RI 发出中断申请。工作于方式0 时,SM2 必须为0。

  REN :串行接收允许位:REN =0 时,禁止接收;REN =1 时,允许接收。

  TB8 :在方式2、3 中,TB8 是发送机要发送的第9 位数据。在多机通信中它代表传输的地址或数据,TB8=0 为数据,TB8=1 时为地址。

  RB8 :在方式2、3 中,RB8 是接收机接收到的第9 位数据,该数据正好来自发送机的TB8,从而识别接收到的数据特征。

  TI :串行口发送中断请求标志。当CPU 发送完一串行数据后,此时SBUF 寄存器为空,硬件使TI 置1,请求中断。CPU 响应中断后,由软件对TI 清零。

  RI :串行口接收中断请求标志。当串行口接收完一帧串行数据时,此时SBUF 寄存器为满,硬件使RI 置1,请求中断。CPU 响应中断后,用软件对RI 清零。

  电源控制寄存器PCON(见表3) 。

表3 PCON寄存器

表3 PCON寄存器

  表中各位(从左至右为从高位到低位)含义如下。

  SMOD :波特率加倍位。SMOD=1,当串行口工作于方式1、2、3 时,波特率加倍。SMOD=0,波特率不变。

  GF1、GF0 :通用标志位。

  PD(PCON.1) :掉电方式位。当PD=1 时,进入掉电方式。

  IDL(PCON.0) :待机方式位。当IDL=1 时,进入待机方式。

  另外与串行口相关的寄存器有前面文章叙述的定时器相关寄存器和中断寄存器。定时器寄存器用来设定波特率。中断允许寄存器IE 中的ES 位也用来作为串行I/O 中断允许位。当ES = 1,允许 串行I/O 中断;当ES = 0,禁止串行I/O 中断。中断优先级寄存器IP的PS 位则用作串行I/O 中断优先级控制位。当PS=1,设定为高优先级;当PS =0,设定为低优先级。

  波特率计算:在了解了串行口相关的寄存器之后,我们可得出其通信波特率的一些结论:

  ① 方式0 和方式2 的波特率是固定的。

  在方式0 中, 波特率为时钟频率的1/12, 即fOSC/12,固定不变。

  在方式2 中,波特率取决于PCON 中的SMOD 值,即波特率为:

  当SMOD=0 时,波特率为fosc/64 ;当SMOD=1 时,波特率为fosc/32。

  ② 方式1 和方式3 的波特率可变,由定时器1 的溢出率决定。

  当定时器T1 用作波特率发生器时,通常选用定时初值自动重装的工作方式2( 注意:不要把定时器的工作方式与串行口的工作方式搞混淆了)。其计数结构为8 位,假定计数初值为Count,单片机的机器周期为T,则定时时间为(256 ?Count)×T 。从而在1s内发生溢出的次数(即溢出率)可由公式(1)所示:

  从而波特率的计算公式由公式(2)所示:

  在实际应用时,通常是先确定波特率,后根据波特率求T1 定时初值,因此式(2)又可写为:

二、电路详解

  下面就对图1 所示电路进行详细说明。

图1 串行通信实验电路图

图1 串行通信实验电路图

  最小系统部分(时钟电路、复位电路等)第一讲已经讲过,在此不再叙述。我们重点来了解下与计算机通信的RS-232 接口电路。可以看到,在电路图中,有TXD 和RXD 两个接收和发送指示状态灯,此外用了一个叫MAX3232 的芯片,那它是用来实现什么的呢?首先我们要知道计算机上的串口是具有RS-232 标准的串行接口,而RS-232 的标准中定义了其电气特性:高电平“1”信号电压的范围为-15V~-3V,低电平“0”

  信号电压的范围为+3V~+15V。可能有些读者会问,它为什么要以这样的电气特性呢?这是因为高低电平用相反的电压表示,至少有6V 的压差,非常好的提高了数据传输的可靠性。由于单片机的管脚电平为TTL,单片机与RS-232 标准的串行口进行通信时,首先要解决的便是电平转换的问题。一般来说,可以选择一些专业的集成电路芯片,如图中的MAX3232。MAX3232 芯片内部集成了电压倍增电路,单电源供电即可完成电平转换,而且工作电压宽,3V~5.5V 间均能正常工作。其典型应用如图中所示,其外围所接的电容对传输速率有影响,在试验套件中采用的是0.1μF。

  值得一提的是MAX3232 芯片拥有两对电平转换线路,图中只用了一路,因此浪费了另一路,在一些场合可以将两路并联以获得较强的驱动抗干扰能力。此外,我们有必要了解图中与计算机相连的DB-9型RS-232的引脚结构(见图2)。

图2 DB-9连接器接口图

图2 DB-9连接器接口图

  其各管脚定义如下(见表4)。

表4 DB-9型接口管脚定义

表4 DB-9型接口管脚定义

  三、程序设计

  本讲设计实例程序如下:

  #include "AT89X52.h" (1)

  void Init_Com(void) ( 2)

  {

  TMOD = 0x20; ( 3)

  PCON = 0x00; ( 4)

  SCON = 0x50; ( 5)

  TH1 = 0xE8; ( 6)

  TL1 = 0xE8; ( 7)

  TR1 = 1; ( 8)

  }

  void main(void) ( 9)

  {

  unsigned char dat; ( 10)

  Init_Com(); ( 11)

  while(1) ( 12)

  程序详细说明:

  (1)头文件包含。

  (2)声明串口初始化程序。

  (3)设置定时器1 工作在模式2,自动装载初值(详见第二讲)。

  (4)SMOD 位清0,波特率不加倍。

  (5)串行口工作在方式1,并允许接收。

  (6)定时器1 高8 位赋初值。波特率为1200b/s(7)定时器1 低8 位赋初值。

  (8)启动定时器。

  (9)主函数。

  (10)定义一个字符型变量。

  (11)初始化串口。

  (12)死循环。

  (13)如果接收到数据。

  (14)将接收到的数据赋给之前定义的变量。

  (15)将接收到的值输出到P0 口。

  (16)对接收标志位清0,准备再次接收。

  (17)将接收到的数据又发送出去。

  (18)查询是否发送完毕。

  (19)对发送标志位清0。

  四、调试要点与实验现象

  接好硬件,通过冷启动方式将程序所生成的。hex文件下载到单片机运行后,打开串口调试助手软件,设置好波特率1200,复位单片机,然后在通过串口调试助手往单片机发送数据(见图3),可以观察到在接收窗口有发送的数据显示,此外电路板上的串行通信指示灯也会闪烁,P0 口所接到LED 灯会闪烁所接收到的数据。

图3 串口软件调试界面

图3 串口软件调试界面

  另外串口调试助手软件使用时应注意的是,如果单片机开发板采用串口下载而且和串口调试助手是使用同一串口,则在打开串口软件的同时不能给单片机下载程序,如需要下载,请首先点击“关闭串口”,做发送实验的时候,注意如果选中16 进制发送的就是数字或者字母的16 进制数值,比如发送“0”,实际接收的就应该是0x00,如果不选中,默认发送的是ASCII 码值,此时发送“0”,实际接收的就应该是0x30,这点可以通过观察板子P0 口上的对应的LED 指示出来。

  五、总结

  本讲介绍了单片机串口通信的原理并给出了实例,通过该讲,读者可以了解和掌握51 单片机串口通信的原理与应用流程,利用串口通信,单片机可以与计算机相连,也可以单片机互联或者多个单片机相互通信组网等,在实际的工程应用中非常广泛。从学习的角度来说,熟练的利用串口将单片机系统中的相关信息显示在计算机上可以很直观方便的进行调试和开发。因此希望读者能够自己灵活应用串口通信到自己的实际开发当中,至此,51 单片机内部资源讲述得差不多了,从下讲开始,将要介绍单片机外围电路。下讲将讲述单片机外接按键的原理与实例,敬请期待。

2019-05-26 01:44:09 weixin_42653531 阅读数 324
  • 硬件:STC89C52RC
  • 开发工具:Keil uVision4

前言:8051是一款很经典的、历史悠久的单片机,作为一款入门级的单片机8051受到很多初学者的欢迎。89c52是8051系列的成员之一,拥有8K字节程序存储空间,512字节随机数据存储空间;I/O口控制端口、中断功能、定时器及串行接口。下面详细讲述串行接口功能的使用。

不管你用的芯片是不是STC89C52RC,只要你看完这篇文章,就能自行运用到不同的芯片上;因为一种串口通信协议的传输原理在任何芯片上都是统一的;所以它可以作为不同芯片一起协作的通信媒介。

目前普遍的单片机都有串行通信的接口,因为它依赖的硬件比较简单,一条串行数据输出线(TX)、一条串行数据接收线(RX)、一条用于电压参考的共地线。由此看出,芯片可以同时接受和发送数据,也实现了所说的全双工;而且,数据的传输时异步进行的,也就是说当芯片发送数据的时候,不需要对方应答,甚至不接目标器件也能成功发送;与之相反的同步通讯,就是需要对方应答或者通过时钟线控制传输的过程。

波特率:每秒钟可以传送几位的数据成为波特率,单位是BPS(Bit Per Second)。典型的波特率有9600bps、115200bps,以9600bps为例,使用8个数据位,没有检验位,1个停止位,起始位一直会存在。那么发送一个字节共需要发送10位,9600/10=960字节,也就是说一秒最多能发960字节的数据,波特率越高,传送的时间越短。我们所说的4M宽带的4M指的也是波特率,是一秒可以发4M位,而不是一秒可以发4M字节。

串行异步通信时的数据格式:

⑴ 起始位:起始位必须是持续一个比特时间的逻辑“0”电平,标志传送一个字符的开始。

⑵ 数据位:数据位为5-8位,它紧跟在起始位之后,是被传送字符的有效数据位。传送时先传送字符的低位,后传送字符的高位。数据位究竟是几位,可由硬件或软件来设定。

⑶ 奇偶位:奇偶检验为仅占一位,用于进行奇校验或偶校验,也可以不设奇偶位。

⑷ 停止位:停止位为1位、1.5位或2位,可有软件设定。它一定是逻辑“1”电平,标志着传送一个字符的结束。

⑸ 空闲位:空闲位表示线路处于空闲状态,此时线路上为逻辑“1”电平。空闲位可以没有,此时异步传送的效率为最高。

下面是利用逻辑分析仪抓取信号得到的波形图,对照着上面所说的数据格式去解读:

图的上方是信号的波形图,下方是描述该串口信号的信息,只有告诉逻辑分析仪这些信息,才能让它从该信号中正确地读取数据,所以在应用的时候以上所显示的信息需要通信双方配置为一样。我们截取了一帧的数据,可以看到正在发送的值是0b10101010,也就是0xaa;首先,上面每一个点对应数据的一个bit位的值,总共8个点;可以看到第一个数据前有一个起始位,最后一个数据后面有一个停止位“1”,当然发完了之后是空闲状态也是处于逻辑“1”状态。数据位的低bit位先发,对于0b10101010来说就是先发0,所以起始位后面紧接着发0。 

下面介绍如何使用单片机的串行通信,首先是相关寄存器介绍

SCON特殊功能寄存器

下图是SCON寄存器的每一位,每一个位均可位寻址,可分别设定或清除。

  • SM0、SM1
        SM0=0&SM1=0:模式0,移位寄存器控制I/O,波特率固定为工作频率/12。
        SM0=0&SM1=1:模式1,8位串行数据传送,波特率由计时器1来控制。
        SM0=1&SM1=0:模式2,9位串行数据传送,波特率可分为2种,工作频率/32或工作频率/64。
        SM0=1&SM1=1:模式3,9位串行数据传送,波特率可用计时器1控制。
  • SM2: 在串行传输工作模式2或模式3时,用于多处理机控制功能。
  • REN:串行接口接收位,当REN=1时表示允许接收。
  • TB8:在模式2或模式3时,所送出的第9个数据位,可以由软件指令来做控制设定或清除。
  • RB8:在模式2或模式3时,所接收的第9位数据位,存放在此位上。
  • TI:串行传输数据发送中断产生标志,最后一个数据发送出去后,TI会被设置为1,此位必需由软件清除。
  • RI :串行传输数据接收中断产生标志,当接收到最后一个数据时,RI会被设置为1,此位必需由软件清除。

从上面可知,这款单片机并没有配置停止位和校验方法的,默认是一个停止位和无校验方法。所以它可以做到:

波特率:在合适范围内自行配置
数据位:8位或9位
校验位:不可选,默认没有校验位
停止位:不可选,默认1个停止位

其实我们可以做到有校验位的,就是将就第9个数据为作为校验位,当然该位的值需要软件计算出来。下面说一下各模式下波特率的计算:

模式0的波特率设定:

该模式下波特率固定的,为工作频率的1/12。如果使用12M的晶振,工作频率即为12M,波特率为12M/12=1Mbps。

模式2的波特率设定:

当SMOD=1时,波特率=(工作频率)/32
当SMOD=0时,波特率=(工作频率)/64

模式1和模式3的波特率设定:

模式1和模式3下的波特率有内部计数器1来控制,计数器的工作模式也有很多种,但必须要使用模式2,自动重新载入计时模式。如果对定时器不是很了解可参考链接。设定波特率的关键是计算出计数器TH1(自动载入计时值)的值,计算公式为:

由上面的公式,只要把波特率定下来,就可以算出TH1的值了,整理得:

假如单片机使用的晶振频率为11.0592MHz,各串行通信的波特率定为9600bps,SMOD设为0,则可求得TH1如下:

由上面公式,我们可以计算常用的波特率所对应的计时器自动载入值(写入TH1中),如下:

下面是一个例子,实现电脑端给单片机发送字符时,单片机将字符返回给电脑,波特率位9600bps,8个数据位,无校验位,1个停止位,单片机使用的晶振是11.0592MHz。

#include<reg52.h>                    


void InitUART  (void)	//初始化串口通信
{
#if 1  //方法一
    SCON  = 0x50;		        // SCON: 模式 1, 8-bit UART, 使能接收  
    TMOD |= 0x20;               // TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit 重装
    TH1   = 0xFD;               // TH1:  重装值 9600 波特率 晶振 11.0592MHz  
    TR1   = 1;                  // TR1:  timer 1 打开                         
    EA    = 1;                  //打开总中断
    ES    = 1;                  //打开串口中断
#else //方法二
    TMOD=0x20;  //设置定时器1工作模式:模式二
    TH1=0xfd;   //设定定时器重载值
    TL1=0xfd;   //初值
    TR1=1;      //打开定时器
    REN=1;      //使能串口接收数据
    SM0=0;      //串行通讯模式1
    SM1=1;      //串行通讯模式1
    EA=1;       //打开总中断
    ES=1;       //打开串口中断
#endif
}
                  
void SendString(unsigned char *s)	//发送字符串的函数	    
{
     while(*s!='\0'){// \0 表示字符串结束标志,通过检测是否字符串末尾
        SBUF = *s;
        while(!TI);
        TI = 0;
        s++;
     }
}

void Delay(unsigned int t)	  //简单的延时函数
{
 while(--t);
}

void main (void)
{
    InitUART();
    while (1)  //主循环                      
    {
       	 //Delay(0xffff);
		 //SendString("runing");	  //如果去掉注释电脑端就会一直收到”runing“字符串
    }
}

void UART_SER (void) interrupt 4 //串行中断服务程序(接收完成或者发送完成都会进入该中断)
{
   unsigned char Temp;          //定义临时变量 
   
   if(RI){                      //判断是接收中断产生
	  RI=0;                     //标志位清零
	  Temp=SBUF;                //读入缓冲区的值
	  P0=Temp;                  //把值输出到P1口,用于观察	可去掉
      SBUF=Temp;                //把接收到的值再发回电脑端
   }
} 

编译程序下载到单片机上,将P3.1接到串口转USB模块的RX,P3.0接到串口转USB模块的TX,然后将串口转USB模块接到电脑,电脑端打开串口助手,将串口参数配置跟单片机一样(9600bsp,8个数据位,无校验位,一个停止位)。打开串口,往单片机发送一个在字符,那么在串口助手的接收框里就能看到刚发送出去的字符。

一般来说,我们下载程序就是用串口下载,下载的时候是需要选择串口号的,下载完成后就是用该串口号进行验证,可能在下载软件里面就有串口助手,用起来非常方便,如下图所示。

仅供参考,错误之处以及不足之处还望多多指教。

<<不积跬步,无以致千里;不积小流,无以成江河。>>

2017-05-23 12:15:34 tian_maer 阅读数 3338
1、本例中的单片机通过串口按一定时间间隔,通过串口数据发送端P3.1(TXD)向主机发送字符串,利用proteus内置的虚拟终端(virtual terminal)的RXD端连接单片机的TXD端,单片机发送的字符可以在虚拟终端中显示出来,另外还要注意将单片机的晶振频率设为11.0592MHz。并且虚拟终端的波特率等设置要与程序中的设置相同。
2、本例中程序像主机发送的是英文字符串,所发送的字母表会通过虚拟终端显示出来,在系统运行后,如果虚拟终端没有显示,可单击proteus的调试(debug)菜单,然后单击virtual terminal-VT1。
 
3、在keil c51中新建工程ex49,编写如下程序代码,编译并生成ex49.hex文件
//实例49:利用虚拟中断实现串口数据的发送
//
#include <reg51.h>       //包含头文件
//毫秒级延时函数
void delay(unsigned int x)
{
  unsigned char i;
 while(x--)
 {
   for(i = 0;i < 120;i++);
 }
}
//字符发送函数
void putchar(unsigned char data1)  
{
  SBUF = data1;               //将待发送的字符送入发送缓冲器
 while(TI == 0);            //等待发送完成
 TI = 0;                     //发送中断标志请0
}
//字符串发送函数
void putstring(unsigned char *dat)
{
  while(*dat != '\0')           //判断字符串是否发送完毕
 {
   putchar(*dat);        //发送单个字符
  dat++;                 //字符地址加1,指向先下一个字符
  delay(5);
 }
}
//主函数
void main(void)
{
  unsigned char c = 0;
 SCON = 0x40;         //串口工作方式设置
 TMOD = 0x20;         //定时器工作方式设置
 PCON = 0x00;        //波特率倍增设置
 TL1 = 0xfd;         //波特率设置
 TH1 = 0xfd;        //
 TI = 0;           // 清0发送中断标志         
 TR1 = 1;          //开启定时器
 delay(200);
 putstring("Receiving from 8051...\r\n");      //发送字符串,结尾回车换行
 putstring("----------------------\r\n"); 
 delay(50);
 while(1)
 {
   putchar(c + 'A');          //发送字符
  delay(100);
  putchar(' ');         //
  delay(100);
  if(c == 25)           //每输出一遍后加横线
  {
    putstring("\r\n----------\r\n");
   delay(100);
  }
  c = (c+1)%26;
  if(c%10 == 0)         //每输出10个字符后回车换行
  {
    putstring("\r\n");
   delay(100);
  }
 }
}
 
4、在proteus中新建仿真文件ex49.dsn,电路原理图如下所示:


5、将ex49.hex文件载入at89c51中,启动仿真,观察程序运行结果,下图是某一时刻程序运行结果


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