文章目录

一、先知先会
- 1、计算串行通信基础
- 2、串行通信的基本概念
- (1)、异步通信与同步通信
- - a.异步通信
  - b、同步通信
- (2)、串行通信的传输方向
- (3)、串行通信常见的错误校验
- (4)、传输速率
- (5)、传输距离与传输速率的关系
- (6)、串行通信接口标准
- - a.RS-232C接口
  - <1>、机械特性
  - <2>、功能特性
  - <3>、过程特性
  - b.RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路
  - c.RS422A接口
  - d.RS-485接口
二、80C51的串行口
- 1、80C51串行口的结构
- 2、寄存器SCON
- 3、寄存器PCON
三、串行口的工作方式
- 1、方式0
- - a、输出
  - b、输入
- 2、方式1
- - a.输出
  - b.输入
- 3、方式2和方式3
- - a.输出
  - b.输入
四、波特率的计算
五、串口如何使用
六、单片机与单片机的通信
- 1、点对点的通信_硬件连接
- 2、多机通信_硬件连接
七、单片机串口的中断号

一、先知先会

1、计算串行通信基础

【单片机学习】51单片机【串口】，详细介绍一、先知先会二、80C51的串行口三、串行口的工作方式四、波特率的计算五、串口如何使用六、单片机与单片机的通信七、单片机串口的中断号

2、串行通信的基本概念

(1)、异步通信与同步通信

a.异步通信

异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。

异步通信是以 字符 （构成的帧）为 单位 进行传输，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是 任意 的，但每个字符中的各位是以 固定的时间 传送的，即 字符之间 不一定有“位间隔”的整数倍的关系，但 同一字符内 的 各位之间 的距离均为“位间隔”的整数倍。

b、同步通信

同步通信时要建立 发送方 时钟对 接收方 时钟的 直接控制 ，使双方达到 完全同步 ，。此时，传输数据的位之间的距离均为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即 保持位同步 关系， 也保持字符同步 关系。发送方对接收方的同步可以通过两种方法实现。

(2)、串行通信的传输方向

单工：数据传输仅能沿 一个方向 ，不能实现反向传输；
半双工：数据传输可以沿 两个方向 ，但需要分时进行；
全双工：数据可以 同时进行双向 传输。

(3)、串行通信常见的错误校验

奇偶校验
在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验位（1或0）。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；偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。
代码和校验
代码和校验是发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生一个字节的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接收方接收数据同时对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与发送方的“校验和”进行比较，相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。
循环冗余校验
这种校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验等。这种校验方法纠错能力强，广泛应用于同步通信中。

通常使用

奇偶校验

，其它的了解即可。

(4)、传输速率

比特率

（也称

波特率

），每秒传输

二进制代码

的

位数

，单位是：位/秒（bps）。

每秒传送240个字符，而每个字符格式包含10位（1个起始位、1个停止位、8个数据位），这时的比特率为： 10位× 240个/秒 = 2400 bps

(5)、传输距离与传输速率的关系

串行接口或终端直接传送串行信息位流的最大距离与传输速率及传输线的电气特性有关。当传输线使用每0.3米（约1英尺）有50PF电容的非平衡屏蔽双绞线时，传输距离随传输速率的增加而减小。当比特率超过1000bps时，最大传输距离迅速下降。

9600bps时，最大距离下降到只有76m（约250英尺）。

就是说【传输

速度越

大，传输

距离

越小】。

(6)、串行通信接口标准

a.RS-232C接口

RS-232C是EIA（美国电子工业协会）1969年修订RS-232C标准。RS-232C定义了数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间的物理接口标准。

<1>、机械特性

RS-232C接口规定使用25针连接器，连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。（阳头）

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<2>、功能特性

<3>、过程特性

过程特性规定了 信号之间的时序关系 ，以便正确地接收和发送数据。

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注意：是

发送

与

接收

相接，别连错了

b.RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路

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MC1488 芯片，将 TTL电平 转换 RS-232电平 ，即将 5V 转换为 12V 进行通信。 MC1489 芯片，将 RS-232电平 转换为 TTL电平 ，即将 12V 转换为 5V 进行通信。

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c.RS422A接口

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RS-422A 输出驱动器为双端平衡驱动器 。如果其中一条线为逻辑“1”状态，另一条线就为逻辑“0”，比采用单端不平衡驱动对电压的放大倍数大一倍。 差分电路 能从地线干扰中拾取有效信号，差分接收器可以分辨200mV以上电位差。若传输过程中混入了干扰和噪声，由于差分放大器的作用，可使干扰和噪声相互抵消。因此可以避免或大大减弱地线干扰和电磁干扰的影响。 RS-422A传输速率（90Kbps）时，传输距离可达1200米。

d.RS-485接口

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RS-485是RS-422A的变型：RS-422A用于全双工，而RS-485则用于半双工。RS-485是一种 多发送器
标准，在通信线路上最多可以使用32 对差分驱动器/接收器。如果在一个网络中连接的设备超过32个，还可以使用中继器。

RS-485的信号传输采用两线间的电压来表示逻辑1和逻辑0。由于发送方需要
两根传输线 ，接收方也需要两根传输线。传输线采用差动信道，所以它的干扰抑制性极好，又因为它的阻抗低，无接地问题，所以 传输距离可达1200米 ，传输速率可达1Mbps。

二、80C51的串行口

1、80C51串行口的结构

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有两个物理上独立的 接收、发送缓冲器SBUF ，它们占用同一地址99H ；接收器是双缓冲结构；发送缓冲器，因为发送时CPU是主动的，不会产生 重叠错误。

2、寄存器SCON

SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、接收/发送控制。

其设置状态标志：

SM0和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：

通常使用方式1

SM2， 多机通信控制位 ，主要用于 方式2 和 方式3 。
当 接收机的SM2=1时可以利用的RB8来控制是否激活RI
- RB8=0，不激活 RI ,收到的信息丢弃；
- RB8=1，收到的数据进入 SBUF ，并激活 RI ，进而在中断服务中将数据从 SBUF 读走。
当 SM2=0 ，不论收到的 RB8 为0还是1，均可以使收到的数据进入 SBUF ，并激活 RI 。（即此时RB8 不控制 RI的激活）。【通过控制 SM2 ，可以实现多机通信】。

注意：在

方式0

时，

SM2

必须为0；在

方式1

时，如果

SM2=1

，则只有接收到

有效停止位

时，

RI

才置1。

REN ，允许串行接收位。
由 软件 置 REN=1 ，则 启动
串行口接收数据；

若软件置
REN=0 ，则 进制接收 。
TB8 ，在方式2或方式3中，是发送数据的 第九位 ，可以用 软件规定其作用 。
可以用作数据的 奇偶校验位 或在多机通信中，作为 地址帧/数据帧 的标志位。（在方式0和方式1中，该位未用）
RB8 ，在方式2或方式3中，是接收到数据的 第九位 。
作为 奇偶校验位 或 地址帧/数据帧 的标志位。（在方式1时，若 SM2=0 ，则 RB8 是接收到的停止位。
TI ，发送中断标志位。
在方式0时，当串行发送第8位数据结束时，或在其它方式，串行发送停止位的开始时，由内部硬件使TI置1，向CPU发中断申请。在中断服务程序中， 必须 用 软件清零 ，取消中断申请。
RI ，接收中断标志位。
在方式0时，当串行接收第8位数据结束时，或在其它方式，串行接收停止位的中间时，由内部硬件使 RI=1 ，向CPU发中断申请。也 必须 在中断服务程序中，用 软件清零 ，取消此中断。

3、寄存器PCON

PCON中只有一位SMOD与串行口工作有关：

SMOD

（PCON.7）波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1时，波特率提高一倍。复位时，SMOD=0。

三、串行口的工作方式

1、方式0

a、输出

方式0时，串行口为 同步移位
寄存器的输入输出方式。主要用于扩展并行输入或输出口。

数据由
RXD （P3.0）引脚输入或输出，同步移位脉冲由 TXD （P3.1）引脚输出。发送和接收均为8位数据，低位在先，高位在后。 波特率固定为fosc/12。 1、方式0输出

当发送完最后一位，会产生 中断标志 。

b、输入

当接收完最后一位，会产生 中断标志 。

2、方式1

方式1是 10位数据的异步通信口 。 TXD 为数据发送引脚， RXD 为数据接收引脚，传送一帧数据的格式如图所示。其中 1位起始位，8位数据位，1位停止位 。

a.输出

发送的时候， 先 是 低 位 后高 位

b.输入

从 起始位 开始接收，直到接收到 停止位 ， RI
中断标志置1。

用
软件 将 REN 置为1时， 接收器 所选择波特率的16倍速率 采样 RXD 引脚电平，检测到 RXD 引脚输入电平发生 负跳变 时，则说明 起始位有效 ，将其移入 输入移位寄存器 中，并开始接收这一帧信息的其余位。（一帧信息包括 起始位 、 数据位（D0~7） 、 停止位
）。

接收过程中，数据从
输入移位寄存器 右边 移入，起始位移至 输入移位寄存器 最左边 时，控制电路进行最后一次移位。当 RI=0 ，且 SM2=0 （或接收到的停止位为1）时，将接收到的9位数据的前8位数据装入接收 SBUF ，第9位（停止位）进入 RB8 ，并且置 RI=1 ，向CPU请求中断。

3、方式2和方式3

方式2或方式3时为11位数据的异步通信口。TXD为数据发送引脚，RXD为数据接收引脚。

方式2和方式3时起始位1位，数据9位（含1位附加的第9位， 发送时 为 SCON 中的 TB8 ， 接收时 为 RB8 ），停止位1位，一帧数据为11位。

方式2的波特率固定为晶振频率的1/64或1/32；

方式3的波特率由定时器T1的溢出率决定。

a.输出

** 发送 **开始时，先把 起始位 0输出到 TXD 引脚，然后 发送移位寄存器 的 输出位 （ D0 ）到 TXD 引脚。每一个 移位脉冲 都使输出移位寄存器的 各位右移 一位，并由 TXD
引脚输出。

第一次移位时，
停止位 “1”移入输出移位寄存器的 第9位 上，以后每次移位， 左边都移入0 。当 停止位移至输出位 时，左边其 余位全为0 ，检测电路检测到这一条件时，使控制电路进行最后一次移位，并置 TI=1 ，向CPU请求中断。

b.输入

接收 时，数据从右边移入输入移位寄存器，在起始位0移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。当 RI=0 ，且 SM2=0 （或接收到的第9位数据为1）时，接收到的数据装入 接收缓冲器SBUF 和 RB8 （接收数据的第9位），置 RI=1 ，向CPU请求中断。如果条件不满足，则数据丢失，且 不置位RI ，继续搜索 RXD 引脚的负跳变。

四、波特率的计算

在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率要有约定。

通过软件可对单片机串行口编程为四种工作方式，其中方式0和

方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特率是可变的，

由定时器T1的溢出率来决定。

串行口的四种工作方式对应三种波特率。由于输入的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式也不相同。

方式0的波特率 = fosc/12
方式2的波特率 =（2SMOD/64）· fosc
方式1的波特率 =（2SMOD/32）·（T1溢出率）
方式3的波特率 =（2SMOD/32）·（T1溢出率）

方式1和方式3的波特率是 固定 的，而我们 常用 的是方式1

初值即为 TH1

五、串口如何使用

串行口工作之前，应对其进行初始化，主要是设置产生波特率的定时器1、串行口控制和中断系统。具体步骤：

确定 T1的工作方式 （编程 TMOD 寄存器）；
计算 T1的初值 ，装载 TH1 、 TL1 ;
启动T1 （编程 TCON 中的 TR1 位）；
确定 串行口控制 （编程 SCON 寄存器）；

**注意：**串行口在中断方式工作时，要进行

中断设置

（编程

IE

、

IP

寄存器）。

#include "reg52.h"			

typedef unsigned int u16;	
typedef unsigned char u8;

void UsartInit()
{/* 此处配置的波特率是为4800，波特率加倍*/
	
	TMOD|=0x20;//选择工作方式2：8位自动重装载的定时器
	TH1=0xF4;//8位自动重装，所以上下两个一样
	TL1=0xF4;
	PCON=0x80;//设置SMOD，PCON是不可位寻址,波特率加倍
	TR1=1;//启动定时器1
	SCON=0x50;//SM0=0,SM1=1，即为方式1：8位数据、波特率可变；REN=1 允许串行接收位
	ES=1;//打开串口中断
	EA=1;//打开总中断
}

void main()
{	
	UsartInit();
	while(1);		
}

void Usart() interrupt 4
{
	u8 receiveData;
	receiveData=SBUF;//读取接收缓冲器中的数据
	RI=0;//接收完成后，硬件自动置1，需要软件清零
	SBUF=receiveData;//传递数据时，把数据存入传输缓冲器中
	while(!TI);
	TI=0;//发送完成后，硬件自动置1，需要软件清零
}

六、单片机与单片机的通信

1、点对点的通信_硬件连接

通过2个 MAX232A
芯片。

将单片机1的
TTL 电平通过 MAX232A芯片1 转换为 RS232 电平，再由 MAX232A芯片1 与 MAX232A芯片2 进行通信，再由 MAX232A芯片2 转为 TTL 电平，来进行 单片机间 的通信。

2、多机通信_硬件连接

单片机构成的多机系统常采用总线型主从式结构。所谓 主从式 ，即在数个单片机中，有一个是主机，其余的是从机，从机要服从主机的调度、支配。

80C51单片机的串行口方式2和方式3适于这种主从式的通信结构。

当然采用
不同的通信标准 时，还需进行 相应的电平转换 ，有时还要对信号进行光电隔离。在实际的多机应用系统中，常采用 RS-485 串行标准总线进行数据传输。

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文章目录

一、先知先会

1、计算串行通信基础

2、串行通信的基本概念

(1)、异步通信与同步通信

a.异步通信

b、同步通信

(2)、串行通信的传输方向

(3)、串行通信常见的错误校验

(4)、传输速率

(5)、传输距离与传输速率的关系

(6)、串行通信接口标准

a.RS-232C接口

<1>、机械特性

<2>、功能特性

<3>、过程特性

b.RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路

c.RS422A接口

d.RS-485接口

二、80C51的串行口

1、80C51串行口的结构

2、寄存器SCON

3、寄存器PCON

三、串行口的工作方式

1、方式0

a、输出

b、输入

2、方式1

a.输出

b.输入

3、方式2和方式3

a.输出

b.输入

四、波特率的计算

五、串口如何使用

六、单片机与单片机的通信

1、点对点的通信_硬件连接

2、多机通信_硬件连接

七、单片机串口的中断号

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