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  • 51单片机串行口波特率计算
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    2019-06-19 21:48:58

     

    1.工作方式介绍:

     

    方式 0 这种工作方式比较特殊,与常见的微型计算机的串行口不同,它又叫同步移位寄存器输出方式。在这种方式下,数据从 RXD 端串行输出或输入,同步信号从 TXD 端输出,波特率固定不变,为振荡率的 1/12 。该方式是以 8 位数据为一帧,没有起始位和停止位,先发送或接收最低位。 

    常用于串行口外接移位寄存器,以扩展并行I/O口,这种方式不适用与两个MCS-51之间的串行通信。
     

    方式1真正用于数据的串行发送和接收。TXD引脚和RXD引脚分别用于发送和接收数据。

    方式1收发1帧数据为10位,1个起始位(0),8个数据位,1个停止位(1),先发送或接收最低位。


    方式 2 串行口工作于方式2和方式3时,被定义为9位异步通信接口。每帧数据均为11位,1位起始位0,8位数据位(先低位),1位可程控为10的第九位数据和1位停止位1。采用这种方式可接收或发送 11 位数据,以 11 位为一帧,比方式 1 增加了一个数据位,其余相同。第 9 个数据即 D8 位具有特别的用途,可以通过软件控制它,再加特殊功能寄存器 SCON 中的 SM2 位的配合,可使 MCS-51 单片机串行口适用于多机通信。方式 2 的波特率固定,只有两种选择,为振荡率的 1/64 1/32 ,可由 PCON 的最高位选择。 

    方式 3 方式 3 与方式 2 完全类似,唯一的区别是方式 3 的波特率是可变的。而帧格式与方式 2- 样为 11 位一帧。所以方式 3 也适合于多机通信。

     

    SM0  SM1   方式   

     0      0        0   同步移位寄存器方式(用于扩展I/O口)

     0      1        1   8位异步收发,波特率可变(由定时器控制)

     1      0        2   9位异步收发,波特率为fosc/64fosc/32

     1      1        3   9位异步收发,波特率可变(由定时器控制)

     

    2.计算公式总结:

     

    方式0波特率固定为:fosc / 12

     

    方式1波特率的计算公式为:(串行口为波特率可变的8位异步通信接口,SMOD为PCON寄存器的最高位值(0或1))

             方式1波特率 =(2^SMOD / 32) * 定时器T1的溢出率

    注:当SMOD=1时,要比SMOD=0时的波特率加倍,所以也称SMOD位为波特率倍增位

     

    方式2的波特率由下式确定:

             方式2波特率=( 2^SMOD / 64) * fosc

    方式3的波特率由下式确定:

             方式3波特率 = (2^SMOD / 32) * 定时器T1的溢出率

     

    溢出速率 = 1 / 溢出时间

    溢出时间(相当于定时时间)= (2^8 – TH1初值)* Tcy

    机器周期Tcy = 12时钟周期 = 12*(1/fosc)

    故:溢出速率 = 1 / 溢出时间 = 1 / [(256 - TH1初值)* (12 / fosc)] = fosc / [12 *(256-TH1初值)]

    计数速率 = 1 / 计数时间 = 1 / (12 / fosc) = fosc / 12

    故也可写成:溢出速率 = 计数速率 / (256-TH1初值) = fosc / [12 *(256-TH1初值)]   

    注:一般来说,定时器方式2用来确定波特率是比较理想的,它不需要中断服务程序设置初值,且算出的波特率比较准确。在用户使用的波特率不是很低的情况下,建议使用定时器T1的方式2来确定波特率。定时器方式1或方式3定时,常用T1作为波特率发生器。

    而对于定时器方式0和方式1的最大特点是计数溢出后,计数器为全0。因而在循环定时或循环计数应用时就存在反复装入计数初值的问题。这不仅影响定时精度,而且也给程序设计带来麻烦。方式2就是针对此问题而设置的。定时器/计数器的方式2位自动恢复初值的(初值自动装入)8位定时器/计数器,TLX作为常数缓冲器,当TLX计数器溢出时,在置1溢出标志位TFX的同时,还自动的将THX中的初值送入至TLX,使TLX从处置开始重新计数。这种方式可以省去用户软件中重装处置的程序,简化定时器初值的计算方法,可以相当精确的确定定时时间。

    而定时器方式3是为了增加1个附加的8位定时器/计数器而提供的,从而使MCS-51具有3个定时器/计数器。方式3只适用于定时器/计数器T0,定时器/计数器T1不能工作在方式3。T1处于方式3时相当于TR0=0,停止计数(此时T1可以用来做串口波特率发生器。)

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    方式0是外接串行移位寄存器方式。工作时,数据从RXD串行地输入/输出,TXD输出移位脉冲,使外部的移位寄存器移位。波特率固定为fosc/12(即,TXD每机器周期输出一个同位脉冲时,RXD接收或发送一位数据)。每当发送或接收完一个字节,硬件置TI=1或RI=1,申请中断,但必须用软件清除中断标志。

    实际应用在串行I/O口与并行I/O口之间的转换。

    2)方式1

    方式1是点对点的通信方式。8位异步串行通信口,TXD为发送端,RXD为接收端。一帧为10位,1位起始位、8位数据位(先低后高)、1位停止位。波特率由T1或T2的溢出率确定。

    在发送或接收到一帧数据后,硬件置TI=1或RI=1,向CPU申请中断;但必须用软件清除中断标志,否则,下一帧数据无法发送或接收。

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    (1)发送:CPU执行一条写SBUF指令,启动了串行口发送,同时将1写入输出移位寄存器的第9位。发送起始位后,在每个移位脉冲的作用下,输出移位寄存器右移一位,左边移入0,在数据最高位移到输出位时,原写入的第9位1的左边全是0,检测电路检测到这一条件后,使控制电路作最后一次移位,/SEND和DATA无效,发送停止位,一帧结束,置TI=1。

    (2)接收:REN=1后,允许接收。接收器以所选波特率的16倍速率采样RXD端电平,当检测到一个负跳变时,启动接收器,同时把1FFH写入输入移位寄存器(9位)。由于接、发双方时钟频率有少许误差,为此接收控制器把一位传送时间16等分采样RXD,以其中7、8、9三次采样中至少2次相同的值为接收值。接收位从移位寄存器右边进入,1左移出,当最左边是起始位0时,说明已接收8位数据,再作最后一次移位,接收停止位。此后:

    A、若RI=0、SM2=0,则8位数据装入SBUF,停止位入RB8,置RI=1。

    B、 若RI=0、SM2=1,则只有停止位为1时,才有上述结果。

    C、若RI=0、SM2=1,且停止位为0,则所接数据丢失。

    D、若RI=1,则所接收数据丢失。

    无论出现那种情况,检测器都重新检测RXD的负跳变,以便接收下一帧。

    3)方式2、方式3

    方式2和方式3是9位异步串行通信,一般用在多机通信系统中或奇偶校验的通信过程。在通讯中,TB8和RB8位作为数据的第9位,位SM2也起作用。方式2与方式3的区别只是波特率的设置方式不同。

    (1)发送

    向SBUF写入一个数据就启动串口发送,同时将TB8写入输出移位寄存器第9位。开始时,SEND和DATA都是低电平,把起始位输出到TXD。DATA为高,第一次移位时,将‘1’移入输出移位寄存器的第9位,以后每次移位,左边移入‘0’,当TB8移到输出位时,其左边是一个‘1’和全‘0’。检测到此条件,再进行最后一次移位,/SEND=1,DATA=0,输出停止位,置TI=1。

    (2)接收

    置REN=1,与方式1类似,接收器以波特率的16倍速率采样RXD端。

    起始位0移到输入寄存器的最左边时,进行最后一次移位。在RI=0,SM2=0或接收到的第9位=1时,收到的一字节数据装入SBUF,第9位进入RB8,置RI=1;然后又开始检测RXD端负跳变。

    3、 多机通信

    在这里,多机系统是指‘一主多从’。51系列单片机中,利用第9位TB8/RB8来区分地址与数据信息,用位SM2确定接收方是否对地址或数据帧敏感。其原则是:

    1)发送方用第9位TB8=1标志地址帧,TB8=0标志数据帧。

    2)接收方若设置SM2=1,则只能接收到地址信息,若设SM2=0,则不管是地址还是数据帧,都能接收到。

    利用方式2、3的特点,在点对点的通讯中,在发送方可以用第9位TB8作为奇偶校验位。在接收方,SM2位必须清0。

    4、波特率

    1)方式0的波特率=fosc/12

    2)方式2的波特率=2^smod*fosc/64

    3)方式1、3的波特率由T1或T2的溢出率和SMOD位确定:

    (1)用T1:波特率=2^smod*T1定时器的溢出率/32,T1为方式2T1定时器溢出率=1/((12/fosc)*(256-X))例:已知fosc=6MHz,SMOD=0,设置波特率为2400,求T1的计数初值X。

    波特率=1/((12/fosc)*(256-X))/32=fosc/12*32(256-X)(256-X)=fosc/2400/384=6M/2400/384;256-X~=6.5104X~=250=FAH 只能近似计算。

    若fosc=11.0592MHz, 则256-X=11.0592M/2400/384=4068/384=12 X=F4H;可精确算出,对其它常用的标准波特率也是能正确算出。所以这个晶振频率是最常用的。

    如果SMOD=1,则同样的X初值得出的波特率加倍。

    (3)用T2:

    在52型单片机中,串口方式1、3的波特率发生器选择由TCLK、RCLK位确定是T1还是T2。若TCLK=1,则发送器波特率来自T2,否则来自T1。若RCLK=1,则接收器波特率来自T2,否则来自T1。

    由T2产生的波特率与SMOD无关。T2定时的最小单元=2/fosc。T2的溢出脉冲16分频后作为串口的发送或接收脉冲。

    波特率=(1/((2/fosc)(65536-X)))/16=fosc/(32(65536-X))例:已知fosc=11.0592MHz,求波特率=2400时的X2400=11059200/(32(65536-X)) 65536-X=144 X=65392=FF70H计数器初值寄存器:RCAP2H=0FFH,RCAP2L=70H。

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  • 奥科远电器点击左上角奥科远电器加关注单片机共有复位、程序执行、低功耗和编程与加密四种工作方式,下面分别加以介绍。一、复位方式1、为什么要复位?大家知道,单片机执行程序时总是从地址0000H 开始的,所以在...
    910479d49be91611b4f518f2aba0a4d8.png 奥科远电器 点击左上角 奥科远电器 加关注 6c1263a155e5af43b6554c93cdeac3f9.gif单片机共有复位、程序执行、低功耗和编程与加密四种工作方式,下面分别加以介绍。

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    一、复位方式

    1、为什么要复位? 

    大家知道,单片机执行程序时总是从地址0000H 开始的,所以在进入系统时必须对CPU 进行复位,也叫初始化;另外由于程序运行中的错误或操作失误使系统处于死锁状态时,为了摆脱这种状态,也需要进行复位,就象电脑死机了要重新启动一样。  

    2、复位的原理  

    单片机复位的方法其实很简单,只要在RST 引脚(9 脚)上加一个持续时间为24 个振荡周期(即两个机器周期)的高电平就可以了。如果晶振为12M,计算一下这个持续脉冲需要多长时间?

    3、如何进行复位  

    复位操作有上电自动复位、按键复位和外部脉冲复位3 种方法,上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的,当电源刚接通时电容C 对下拉电阻开始充电,由于电容两边的电压不能突变,所以RTS 端维持高电平,只要这个充电时间不超过1ms,就可以实现对单片机的自动上电复位,即接通电源就完成了系统的初始化,在实际的工程应用中,如果没有特殊要求,一般都采用这种复位方式;按键复位的电路如图2 所示,它其实就是在上电复位的基础上加了R2 和SA,这种电路一般用在需要经常复位的系统中;外部脉冲复位的电路如图3 所示,外部复位通常用于要求比较高的系统,比如希望系统死锁后能自动复位。外部复位是由专门的集成电路来实现的,也就是我们通常俗称的“看门狗”电路,这种电路有很多,它们不但能完成对单片机的自动复位功能,而且还有管理电源、用作外部存储器等功能,比如X25045,MAX813L 等等就是比较常用的此类芯片。  

    4、复位后的状态  

    这就是单片机复位后内部系统的状态。

    二、程序执行方式

    程序执行是单片机的基本工作方式,由于复位后PC=0000 ,所以程序就从地址0000H 开始执行,此时单片机就根据指令的要求完成一系列的操作控制,比如前面讲的让LED 灯闪烁起来,不过在实际使用中,程序并不会从0000H 开始执行,而总是安排一条跳转指令,比如LJMP START ,为什么要这样安排,我们讲到中断时再来解释。

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    三、低功耗操作方式

    在以电池供电的系统中,有时为了降低电池的功耗,在程序不运行时就要采用低功耗方式,低功耗方式有两种—待机方式和掉电方式。  低功耗方式是由电源控制寄存器PCON (上一课我们提到过的)来控制的。电源控制寄存器是一个逐位定义的8 位寄存器,其格式如下,  其中:SMOD 为波特率倍增位,在串行通讯时用;GF1 为通用标志位1;GF0 为通用标志位0;PD 为掉电方式位,PD=1,进入掉电方式;IDL 为待机方式位,IDL=1 ,进入待机方式。也就是说只要执行一条指令让PD 位或IDL 位为1 就可以了。那么单片机是如何进入或退出掉电工作方式和待机工作方式的。

    1 、待机方式  

    2 、进入待机方式  

    ①当使用指令使PCON 寄存器的IDL=1 ,则进入待机工作方式。此时CPU 停止工作,但时钟信号仍提供给RAM,定时器,中断系统和串行口;同时堆栈指针SP,程序计数器PC,程序状态字PSW,累加器ACC 以及全部的通用寄存器都被冻结起来;单片机的消耗电流从24mA 降为3.7mA,这样就可以节省电源的消耗。  

    ② 退出待机方式  

    退出待机方式可以采用引入中断的方法,在中断程序中安排一条RETI 的指令就可以了,什么是中断,我们现在还不知道,当然这没关系。其实待机方式和我们使用电脑时的睡眠方式有异曲同工之妙。  

    3、掉电方式  

    ①进入待机方式  

    当使用指令使PCON 寄存器的PD=1 ,则进入掉电工作方式,此时单片机的一切工作都停止,只有内部RAM 的数据被保持下来;掉电方式下电源可以降到2V,耗电仅50uA 。此时就相当于把显示器和硬盘也关闭了。  

    ② 退出待机方式  

    退出掉电工作方式的唯一方法是复位,不过应在电源电压恢复到正常值后再进行复位,复位时间要大于10mS ,在进入掉电方式前,电源电压是不能降下来的,因此可靠的单片机电路最好要有电源检测电路。显然掉电方式和待机方式是两种不同的低功耗工作方式,前者可以在无外部事件触发时降低电源的消耗,而后者则在程序停止运行时才使用。关于单片机的低功耗的方式就简单的讲这些,更详细的内容也留到下册再讲解,因为那都是大虾们的作品。

    四、编程和加密方式

    单片机的编程与加密是由专门的设备来完成的,这种设备称为编程器或烧录器,类似的产品有很多,功能也不尽相同。

    历史文章 1、 《全自动恒压供水系统学习参考》

    2、《工业以太网应用的七大要素》


    3、《工业自动控制中的SCADA系统》


    4、《智能化低压配电系统的主要特点》


    5、《不间断电源UPS容量计算方法与日常管理维护》


    6、《UPS系统中电池的维护和使用》


    7、《弱电电线各种参数》


    8、《电子元器件故障具有哪些特点?》


    9、《逆变器的工作原理,一下子让你吃透》


    10、《逆变电源开关电源设计基本常识》


    11、《什么是上位机、下位机》


    12、《工控机》


    13、《组态软件》


    14、《模拟量扩展模块EM235》


    15、《-ADAM-4015/4017+》


    16、《中央处理器◆CPU(一)》


    17、《中央处理器◆CPU(二)》


    18、《PLC选型导向》


    19、《PLC编程入门就这么简单》


    20、《西门子PLC S7-200和S7-300、S7-400的区别》


    21、《PLC与单片机的本质区别是什么?》


    22、《十问西门子 PLC通讯》


    23、《组态王6.55 做MODBUS远程从站的方法》


    24、《MODBUS标准协议》


    25、《通信协议:Http、TCP、UDP》


    26、《TCP协议和UDP协议的区别》


    27、《RS232/485/422》


    28、《了解DCS系统》


    29、《半导体二极管》


    30、《光电编码器》


    31、《二极管三相桥式整流电路》


    32、《半导体三极管》


    33、《晶闸管》


    34、《压敏电阻》


    35、《温控开关工作原理》


    36、《如何将传统电工图转换为PLC梯形图》


    37、《受控源》


    38、《视频光端机》


    39、《LED显示屏知识大全》


    40、《LED知识大全》


    41、《LED显示屏零线电流过大如何处理?》


    42、《工信部发布智能传感器产业三年行动指南》


    43、《弱电工程施工工艺要点有哪些?》


    44、《运算放大器》


    45、《零点漂移》


    46、《制动电阻》


    47、《PLC与变频器控制电动机》


    48、《自整角机》


    49、《运算放大器》

    50、《PID控制中P、I、D参数的作用究竟是什么?》

    51、《再讲自动化控制中的PID》

    52、《集线器、交换机、路由器、网关含义详解》

    53、《CPU双核是什么意思 和四核有什么区别》

    54、《PLC编程应用案例,双恒压无塔供水系统》

    55、《图解组态王一●组态王软件》

    56、《图解组态王二●工程管理器》

    57、《图解组态王三●工程浏览器》

    58、《图解组态王四●定义外部设备和数据变量》

    59、《图解组态王五●设计画面》

    60、《图解组态王六●动画连接》

    61、《图解组态王七●命令语言》

    62、《图解组态王八●报警和事件》

    63、《图解组态王九●趋势曲线》

    64、《图解组态王十●控件》

    65、《图解组态王十一●报表系统(上)》

    66、《图解组态王十二●报表系统(下)》

    67、《图解组态王十三●组态王与数据库连接》

    68、《图解组态王十五●网络连接》

    69、《图解组态王十五●网络连接》

    70、《图解组态王十六●组态王 WEB 发布》

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    72、《图解组态王十八●XML 导入导出》

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    76、《图解组态王二十二●工程二次授权》

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    78、《RS485通讯接口特性及与RS232的区别》

    79、《什么是DCS?这篇文章总结的好!》

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    一、串行通信中波特率是如何进行设置的?

    51单片机工作在方式0和方式2的波特率是固定的,分别为64或32。方式1和方式3的波特率是可变的,需由定时器产生,当T1作为波特率发生器时,

     

     

    可推导出当SMOD=0时,定时器重载值的计算公式为:

    如果PCON | = 0x80,计算公式可写成:

    二、串行通信 4 种方式有何区别?

    1、方式0:同步移位寄存器输入/输出方式,常用于扩展I/O口。波特率固定为振荡频率的1/12,并不受PCON寄存器中SMOD位的影响。

    2、方式1:用于串行发送或接收,为10位通用异步接口。TXD与RXD分别用于发送与接收数据。收发一帧数据的格式为1位起始位、8位数据位(低位在前)、1位停止位,共10位。波特率由定时器T1的溢出率与SMOD值同时决定。

    3、方式2:用于串行发送或接收,为11位通用异步接口。TXD与RXD分别用于发送与接收数据。收发一帧数据的格式为1位起始位、8位数据位(低位在前)、1位可编程的第9数据位和1位停止位,共11位。波特率取决于PCON中SMOD位的值:当SMOD=0时,波特率为 的1/64;当SMOD=1时,波特率为 的1/32。

    4、方式3:用于串行发送或接收,为11位通用异步接口。TXD与RXD分别用于发送与接收数据。帧格式与方式2相同,波特率与方式1相同。

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  • 学习串行口时,感觉挺复杂得 ,但是进入代码之后感觉还行,所以说还是得多练习实践。 2.80c51的串行口结构 2.1、内部结构介绍 AT89S51单片机串行口的内部结构如下图所示。它有两个物理上独立的接收、发送缓冲器...
  • RS-232 也称标准串口,最常用的一种串行通讯接口,比如我们的电脑主机的9针串口 ,最高速率为20kb/s RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的,其传送距离最大为约15米。所以RS-232适合本地设备之间的...
  • 采用的一种波特率自适应方法,该方法充分利用STC单片机运行速度快、拥有片内振荡器、片内资源丰富的特点,在串行通信程序中,利用单片机I/O和定时器,对主机发送的固定字符进行测量、计算,得到合适的波特率常数,...
  • 两片单片机利用串行口进行串行通信:串行通信的波特率可从键盘进行设定,可选的波特率为1200、2400、4800和9600bit/s。串行口工作方式方式1的全双工串行通信。
  • 采用的一种波特率自适应方法,该方法充分利用STC单片机运行速度快、拥有片内振荡器、片内资源丰富的特点,在串行通信程序中,利用单片机I/O和定时器,对主机发送的固定字符进行测量、计算,得到合适的波特率常数,...
  • 在具体操作串口之前需要对单片机的一些与串口有关的特殊功能寄存器进行初始化设置,主要是设置产生波特率的定时器1、串行口控制和中断控制。
  • 第7章 AT89C51单片机的串行口 全双工的异步通讯串行口 4种工作方式 ,波特率由片内定时器/计数器控制 每发送或接收一帧数据均可发出中断请求 除用于串行通讯还可用来扩展并行I/O口 7.1 串行口的结构 串行口内部结构如...
  • 串行通信有单工通信、半双工通信和全双工通信3种方式。 单工通信:数据只能单方向地从一端向另一端传送。例如,目前的有线电视节目,只能单方向传送。 半双工通信:数据可以双向传送,但任一时刻只能向一个方向...
  • 串行口应用,串行口应用,串行口应用,串行口应用,.
  • 甲、乙双机通过串行口进行连接,采用中断方式,编写串行口方式3下的甲、乙双机发送与接收程序。 甲机发送:发送数据存放在数组TRA[16]里面。 乙机接收:接收数据通过一个七段数码管进行显示。晶振频率为11.0592MHz,...
  • 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...波特率串行口每秒钟发送(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

空空如也

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串行口方式的波特率是