80C51单片机串行通信工作方式

2015-5-12 07:22| 编辑:电工学习网| 查看: 29602| 评论: 0

1．串行工作方式0
在方式0下，串行口是作为同步移位寄存器使用。这时以RXD（P3.0）端作为数据移位的入口和出口，而由TXD（P3.1）端提供移位脉冲。移位数据的发送和接收以8位为一帧，不设起始位和停止位，低位在前高位在后。其帧格式为：

....

......

（1）数据发送与接收
使用方式0实现数据的移位输入输出时，实际上是把串行口变成并行口使用。
串行口作为并行输出口使用时，要和CD4049或74LS164配合使用，其电路连接如图10。
图（b）为74LS164的引脚图，芯片各引脚功能如下：
Q0~Q7为并行输出引脚。
DSA、DSB为串行输入引脚。

清零引脚，低电平时，使74LS164输出清零。
CP为时钟脉冲输入引脚，在CP脉冲的上升沿作用下实现移位。在CP=0，

=1时，74LS164保持原来数据状态不变。

利用串行口与74LS164实现八位串入并行输出的连接如图（a）所示，当8位数据全部移出后，SCON寄存器的TI位被自动置1。用P1.0输出低电平可将164输出清零。
如果把能实现“并入串出”功能的CD4014或74LS165与串行口配合使用，就可以把串行口变为并行输入口使用。如图所示。
图（b）为74LS165引脚图，当 =1时，允许串行移位， =0时允许并行输入。当CPINH=1时，从CP引脚输入的每一个正脉冲使QH输出移位一次。REN=0，

并行输入
禁止接收；REN=1，允许接收。当软件置位REN时，即开始从RXD端以fosc/12波特率输入数据（低位在前），当接收到8位数据时，置位中断标志RI，在中断处理程序中将REN清零停止接收数据，并用P1.0引脚将清零，停止串行输出，转而并行输入。当SBUF中的数据取走后，再将REN置1准备接收数据，并用用P1.0将置1，停止并行输入，转串行输出。
（2）波特率
方式0时，移位操作的波特率是固定的，波特率=fosc/12。
（3）应用举例
例1 使用74LS164的并行输出端接8支发光二极管，利用它的串入并出功能，把发光二极管从右向左依次点亮，并反复循环之。
假定发光二极管为共阴极型，则电路连接如图所示。

当串行口把8位状态码串行移位输出后，TI置1。如把TI作为状态查询标志，则使用查询方法完成的参考程序如下：

注意：串行口先移出最低位D0，而74LS164通过同步脉冲移到Q0，随着8个字节的逐步移出,D0位通过8个同步脉冲移到Q7。
此外，串行口并行I/O扩展功能还常用于LED显示器接口电路。
2．串行工作方式1
方式1是10位为一帧的异步串行通信方式。共包括1个起始位，8个数据位和1个停止位。其帧格式为：

起始位

停止

（1）数据发送与接收
方式1的数据发送是由一条写发送寄存器（SBUF）指令开始的。随后在串行口由硬件自动加入起始位和停止位，构成一个完整的帧格式，然后在移位脉冲的作用下，由TXD端串行输出。一个字符帧发送完后，使TXD输出线维持在“1”（space）状态下，并将SCON寄存器的TI置1，通知CPU可以发送下一个字符。用动画
接收数据时，SCON的REN位应处于允许接收状态（REN=1）。在此前提下，串行口采样RXD端，当采样到从1向0的状态跳变时，就认定是接收到起始位。随后在移位脉冲的控制下，把接收到的数据位移入接收寄存器中。直到停止位到来之后把停止位送入RB8中，并置位中断标志位RI，通知CPU从SBUF取走接收到的一个字符。
（2）波特率设定
方式0 的波特率是固定的，一个机器周期进行一次移位。但方式1的波特率是可变的，其波特率由定时器1的计数溢出来决定，其公式为：

其中
smod为PCON寄存器最高位的值，smod=1表示波特率加倍，定时器的工作于方式2。
3．串行工作方式2
方式2是11位一帧的串行通信方式，即1个起始位，9个数据位和1个停止位。
在方式2下，字符还是8个数据位。而第9数据位即可作奇偶校验位使用，也可作控制使用，其功能由用户确定，发送之前应先在SCON中的TB8准备好，再向SBUF写入字符的8个数据位，并以此来启动串行发送。一个字符帧发送完毕后，将TI位置1，其过程与方式1相同。方式2的接收过程也与方式1基本类似，所不同的在于第9数据位上，串行口把接收到的8位数据送入SBUF，而把第9数据位送入RB8。
方式2的波特率是固定的，波特率=2smod╳fosc/64
与PCON寄存器中SMOD位的值有关。
4．串行工作方式3
方式3同样是11位为一帧的串行通信方式（1个起始位，9个数据位和1个停止位）其通信过程与方式2完全相同，所不同的仅在于波特率。而方式3的波特率则可由用户根据需要设定。其设定方式与方式1一样，即通过设置定时器1的初值来设定波特率。
5．串行口四种工作方式的比较
四种工作方式的区别主要表现在帧格式及波特率两个方面。见表1。

表1 四种工作方式--帧格式及波特率
在串行通信中，收发双方对发送或接收的速率要有约定。通过软件可对单片机串行接口编程。
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。常用的串行接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的关系位置
在使用串行口前，应对其进行初始化，主要是设置产生波特率的定时器1、串行接口控制和中断控制。具体步骤如下：
①确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）；
②计算T1的初值，装载TH1、TL1；
③启动T1（编程TCON中的TR1位）；
④确定串行接口控制（编程SCON寄存器）；
⑤串行接口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程IE、IP寄存器）。

表3 常用波特率与定时器1的关系位置
在使用串行口前，应对其进行初始化，主要是设置产生波特率的定时器1、串行接口控制和中断控制。具体步骤如下：
①确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）；
②计算T1的初值，装载TH1、TL1；
③启动T1（编程TCON中的TR1位）；
④确定串行接口控制（编程SCON寄存器）；
⑤串行接口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程IE、IP寄存器）。