大工20秋《单片机原理及应用》复习资料十
单片机原理及应用辅导资料十主 题：课件第五章第4-5节学习时间：2020年6月1日--6月7日
“不忘初心、牢记使命”主题理论学习：
每周文摘：实现我们确立的奋斗目标，我们既要有“乱云飞渡仍从容”的战略定力，又要有“不到长城非好汉”的进取精神。全党全国各族人民更加紧密地团结起来，勿忘昨天的苦难辉煌，无愧今天的使命担当，不负明天的伟大梦想，下定决心，排除万难，在中国特色社会主义伟大道路上，为实现中华民族伟大复兴的中国梦，前进！
摘选自《在纪念毛泽东同志诞辰一百二十周年座谈会上的讲话》课程内容：
我们这周主要学习课件第五章输入、输出、中断和串行通讯第4-5节的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对单片机相关知识的理解。一、学习要求
掌握串行接口的通信波特率的设定；了解串行通信的基本概念、异步串行通信的数据格式。二、主要内容
1．计算机串行通信基础
随着多微机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及，计算机的通信功能愈来愈显得重要。计算机通信是指计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。
通信有并行通信和串行通信两种方式。在多微机系统以及现代测控系统中信息的交换多采用串行通信方式。
计算机通信是将计算机技术和通信技术的相结合，完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。可以分为两大类：并行通信与串行通信。
并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送 。
并行通信的特点：控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。
图1 并行通信示意图串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。
串行通信的特点：传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。
图2 串行通信示意图
（1）串行通信的基本概念
①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。
图3 异步通信的示意图异步通信是以字符（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，即字符之间是异步的（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是同步的（各位之间的距离均为“位间隔”的整数倍）。
异步通信的数据格式 ：
图4 异步通信格式异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。
②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。
图5 同步通信示意图面向字符的同步格式：
图6 面向字符的同步格式面向位的同步格式：
图7 面向比特的同步协议格式（2）串行通信的传输方向
①单工
单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。
②半双工
半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。
③全双工
全双工是指数据可以同时进行双向传输。
图8 三种传输方向（3）信号的调制与解调
利用调制器（Modulator）把数字信号转换成模拟信号，然后送到通信线路上去，再由解调器（Demodulator）把从通信线路上收到的模拟信号转换成数字信号。由于通信是双向的，调制器和解调器合并在一个装置中，这就是调制解调器MODEM。
图9 利用调制解调器通信的示意图
（4）串行通信的错误校验
①奇偶校验
②代码和校验
③循环冗余校验
（5）传输速率与传输距离
比特率是每秒钟传输二进制代码的位数，单位是：位／秒（bps）。如每秒钟传送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
波特率表示每秒钟调制信号变化的次数，单位是：波特（Baud）。
波特率和比特率不总是相同的，对于将数字信号1或0直接用两种不同电压表示的所谓基带传输，比特率和波特率是相同的。所以，我们也经常用波特率表示数据的传输速率。
2.80C51的串行口
（1）80C51串行口的结构
图10 串行口简化结构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）80C51串行口的控制寄存器
①SCON
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/发送控制以及设置状态标志：
图11 SCON的格式SM0和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：
表1 串行口的工作方式
②PCON
PCON中只有一位SMOD与串行口工作有关：
图12 PCON的格式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。（3）80C51串行口的工作方式
①方式0
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。
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。
图13 串行口方式1的数据格式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 。
图14 串行口方式2和方式3的数据格式（4）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）
当T1作为波特率发生器时，最典型的用法是使T1工作在自动再装入的8位定时器方式（即方式2，且TCON的TR1=1，以启动定时器）。这时溢出率取决于TH1中的计数值。
T1 溢出率 = fosc /{12×}
在单片机的应用中，常用的晶振频率为：12MHz和11.0592MHz。所以，选用的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系如表2所示。表2 常用波特率与定时器1的参数关系
三、习题
（一）单选题
1.控制串行口工作方式的特殊寄存器是（ ）。
A.TCON B.PCON C.SCON D.TMOD2.80C51串行口工作于方式1时为（ ）。
A.移位寄存器
B.10位异步收发器
C.11位异步收发器
D.主要用于扩展并行输入或输出口3．串行口工作方式1的波特率是（ ）。
A.固定的，为时钟频率的1/32
B.固定的，为时钟频率的1/16
C.可变的，通过定时/计数器T1的溢出率设定
D.固定的，为时钟频率的1/64（二）判断题
1.在串行通讯中，收发双方对发送或接收的波特率必须一致。（ ）2.RS-485通信接口用于半双工。（ ）3.波特率和比特率总是相同的。（ ）【习题答案】
（一）单选题
1、C 2、B 3、C（二）判断题
1、√ 2、√ 3、×
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