51单片机串口通信

单片机原理及应用

串行接口及串行通信技术

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教学目标通过本章教学，要求达到以下目标：

1. 串行通信的基本概念：了解并行/串行通信的概念；理解串行通信中的异步/同步通信的基 本概念；理解波特率的概念，学会计算波特率 的方法；4了解串行通信的三种制式及校验方 法。

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2. AT89C51串行口：串行接口结构及其功能；理解串行数据缓冲器SBUF的功能和读写方 法； 熟悉SCON的结构、控制作用和设置方 法； 了解电源控制寄存器PCON,熟悉 SMOD位。

3.

串行口的工作方式： 理解串行通信4种工作方式的特点和区别；掌握串行工作方式0的应 用； 熟悉串行工作方式1、2、3应用程序的 编制方法。

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4. 多机通信原理：理解多机通信的原理、过程和编制多机通信应用程序的方法。

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1 串行通信基础知识计算机与外界的信息交换称为通信。通信的基

本方式可分为并行通信和串行通信两种。所谓并行通信是指数据的各位同时在多根数据

线上发送或接收。串行通信是数据的各位在同一根数据线上依次 逐位发送或接收。

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单片机原理及应用P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 P2.7 RD 89C51 WR D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CS RD 8255 WR

发送 TXD

RXD TXD 外设

接收RXD 89C51

图9.1 并行通信示意图

图9.2 串行通信示意图

目前串行通信在单片机双机、多机以及单片机 与PC机之间的通信等方面得到了广泛应用。主目录 上一页 下一页 结 束

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1.1 异步通信和同步通信

串行通信按同步方式可分为异步通信和同步通信两种基本通信方式。 1. 同步通信(Synchronous Communication) 同步通信是一种连续传送数据的通信方式，一

次通信传送多个字符数据，称为一帧信息。数据传输速率较高，通常可达56000bps或更高,所需传输线 多，成本高，适合于近距离，要求发送时钟和接收 时钟保持严格同步。主目录 上一页 下一页 结 束

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同步通信 发送方时钟与接收方时钟同步。既保持位同 步，也保持字符同步。同步方法：0 1 1 0 1数据 时钟

计 算 机 甲

时钟

计 算 机 乙

计 算 机 甲

数据

0 1 1 0 1

数据+时钟

计 算 机 乙

外同步 主目录 上一页 下一页

自同步 结 束

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同步通信的数据帧格式如图9.3所示。同步 字符 数据 数据 字符1 字符2图9.3

…

数据字 数 据 校 验 符n-1 字符n 字 符

(校验 字符)

同步通信数

据传送格式

2. 异步通信(Asynchronous Communication)

在异步通信中，数据通常是以字符或字节为单位组成数据帧进行传送的。收、发端各有一套彼此独 立，互不同步的通信机构，由于收发数据的帧格式 相同，因此可以相互识别接收到的数据信息。主目录 上一页 下一页 结 束

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异步通信信息帧格式如图9.4所示。第n-1字符 帧 奇 偶停 起 校止 始 8位数据 验位 位 第n字符帧 奇 偶 停 校 止 验 位 第n+1字符帧 起 始 位 8位数据

8位数据

空闲位

D7 0/1 1

0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1

1

1

1

0

D0 D1

图9.4 异步通信帧格式

异步通信不需同步时钟，字符帧长度不受限制，设备简 单，但传输效率降低(插入了停止位等)主目录 上一页 下一页 结 束

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(1) 起始位：

在没有数据传送时，通信线上处于逻辑“1”状态。当发送端要发送1个字符数据时，首先发送1个逻 辑“0”信号，这个低电平便是帧格式的起始位。 其作用是向接收端表示发送端开始发送一帧数据。 接收端检测到这个低电平后，就准备接收数据信

号。

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(2) 数据位：在起始位之后，发送端发出(或接收端接收)的是 数据位，数据的位数没有严格的限制，5~8位均 可。由低位到高位逐位传送。 (3) 奇偶校验位： 数据位发送完(接收完)之后，可发送一位用来检

验数据在传送过程中是否出错的奇偶校验位。奇偶校验是收发双方预先约定好的有限差错检验方

式之一。有时也可不用奇偶校验。主目录 上一页 下一页 结 束

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(4) 停止位：字符帧格式的最后部分是停止位，逻辑“1”电平

有效，它可占1/2位、1位或2位。停止位表示传送一帧信息的结束，也为发送下一帧信息作好准备。

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1.2 串行通信的波特率

波特率(Baud Rate)是串行通信中一个重要概念，它是指传输数据的速率, 亦称比特率。波特率 的定义是每秒传输二进制数码的位数。如：波特率 为1200bps是指每秒钟能传输1200位二进制数码。 波特率的倒数即为每位数据传输时间。例如：

波特率为1200bps,每位的传输时间为：T主目录

d

=

1 1200

= 0. 833 ( ms )下一页 结 束

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波特率和字符的传输速率不同，若采用图9.4

的数据帧格式，并且数据帧连续传送(无空闲位),则实际的字符传输速率为1200/11=109.09 帧/秒。 波特率也不同于发送时钟和接收时钟频率。 同步通信的波特率和时钟频率相等，而异步通信

的波特率通常是可变的。

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1.3 串行通信的制式 在串行通信中，数据是在两个站之间传送的。

按照数据传送方向，串行通信可分为三种制式。1. 单工制式(Simplex) 单工制式是指甲乙双方通信只能单向传送数 据。单工制式如图9.5所示。发送器A图9.5 单工制式 主目录 上一页 下一页 结 束

接收器B

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2. 半双工制式(Half duplex)半双工制式是指通信双方都具有发送器和接

收器，双方既可发送也可接收，但接收和发送不能同时进行，即发送时就不能接收，接收时就不 能发送。半双工制式如图9.6所示。发送 接收 发送 接收

A 端

B 端

图9.6 半双工制式 主目录 上一页 下一页 结 束

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3. 全双工制式(Full duplex) 全双工制式是指通信双方均设有发送器和接

收器，并且将信道划分为发送信道和接收信道，两端数据允许同时收发，因此通信效率比前两种 高。全双工制式如图9.7所示。A 端发送 接收 接收 发送

B 端

图9.7 全双工制式 主目录 上一页 下一页 结 束

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1.4 串行通信的校验

串行通信的目的不只是传送数据信息，更重要的是应确保准确无误地传送。因此必须考虑在通信 过程中对数据差错进行校验，因为差错校验是保证 准确无误地通信的关键。常用差错校验方法有奇偶 校验、累加和校验以及循环冗余码校验等。

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1. 奇偶校验 奇偶校验的特点是按字符校验，即在发送每个 字符数据之后都附加一位奇偶校验位(1或0),当设置

为奇校验时，数据中1的个数与校验位1的个数之和应为奇数；反之则为偶校验。收、发双方应具有一 致的差错检验设置，当接收1帧字符时，对1的个数 进行检验，若奇偶性(收、发双方)一致则说明传输 正确。奇偶校验只能检测到那种影响奇偶位数的错

误，比较低级且速度慢，一般只用在异步通信中。主目录 上一页 下一页 结 束

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2. 累加和校验 累加和校验是指发送方将所发送的数据块求

和，并将“校验和”附加到数据块末尾。接收方接收数据时也是先对数据块求和，将所得结果与 发送方的“校验和”进行比较，若两者相同，表 示传送正确，若不同则表示传送出了差错。“校 验和”的加法运算可用逻辑加，也可用算术加。

累加和校验的缺点是无法检验出字节或位序的错误。主目录 上一页 下一页 结 束

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vnqj.html