学习任务七 单片机串行口应用——单片机的双机通信 《单片机应用技术》教案.doc

教学目标 知识目标：能力目标： 素质目标： 教学重点 教学难点 教学手段 理实一体 实物讲解 小组讨论、协作 教学学时 教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计 注 释 〖〗 双机通信的过程包括发送和接收，通信软件发送机中包含发送程序，接收机中包含接收程序，异步串行通信通过查询方式来确定数据的发送和接收。通过对本学习任务的学习，学生能够进一步强化单片机的硬件设计与软件的运行与调试能力。 〖〗 1.串行口通信方式 1)异步通信 异步通信的一帧数据格式由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位四部分组成，如图7-2所示。 图7-2 串行通信字符帧格式 （1）起始位。按照串行通信协议规定，在通信双方实行数据传输时，线路呈逻辑“1”。 （2）数据位。数据位紧跟在起始位之后，数据位可以为5～8位，通常使用7位或8位数据位。数据位在传送时，低位(LSB）在前，高位(MSB)在后。 （3）奇偶校验位。在数据位之后，是一个奇偶校验位。 （4）停止位。它用来表示一个字符数据的结束，用逻辑“1”表示。 2)同步通信 同步通信是以数据块方式传输数据。同步通信方式的同步由每个数据块前面的同步字符实现。与异步通信不同的是，同步方式需要提供单独的时钟信号，且要求接收器时钟和发送器时钟严格保持同步。 2.串行通信数据传输速率 串行通信数据传输速率用波特率来表示。波特率就是在通信时每秒钟传送的二进制数的位数，单位为位/秒(b/s)。在异步通信中，波特率为每秒传送的字符数与每个字符的位数的乘积。假如每秒传送120个字符，而每个字符按规定包含10位(起始位、校验位、停止位各1位，数据位7位)，则波特率为 120字符/s×10 b/字符=1 200 b/s 波特率越高，数据传输的速度越快，一般异步通信的波特率为50～9 600 b/s。 3.串行通信的制式 (1)单工(simplex)制式。在单工方式下，通信双方的一方只能发送数据，另一方只能接收数据。 (2)半双工(half duplex)制式。半双工方式中，通信线路两端的设备都有一个发送器和一个接收器，即收发一体。 (3)全双工(full duplex)制式。全双工通信方式简称双工通信方式。 4.串行口的连接方法 根据通信距离的不同，串行口的电路连接方式可分为三种形式。如果距离很近，只要两根信号线（TXD、RXD）和一根地线(GND)就可以实现互联；为了提高通信距离，并且距离在15 m以内可采用RS232接口实现；如果是远程通信，可通过调制解调器进行通信互联。 5．系列单片机的串行接口 1)内部结构 51系列单片机的串行口主要由两个独立的串行数据缓冲寄存器SBUF(一个发送缓冲寄存器，一个接收缓冲寄存器)、串行口控制寄存器(SCON)、输入移位寄存器(PCON)及若干控制门电路组成，基本结构如图7-7所示。 图7-7 51系列单片机串行口内部结构 2)特殊功能寄存器 （1）串行口数据缓冲寄存器SBUF。 （2）串行口控制寄存器SCON。 （3）电源控制寄存器PCON。 3)工作方式 （1）工作方式0。 (2）工作方式1。 （3）工作方式2和方式3。 二、串行通信的程序设计 1.串行口的初始化编程 串行口的初始化编程主要是对串行口控制寄存器SCON、电源控制寄存器PCON中的相关位的设定及串行口波特率发生器TI1的初始化。如果涉及中断系统，则还需要对中断允许控制寄存器IE及中断优先级控制寄存器IP进行设定。 例7-1 若fosc=6 MHz，波特率为2 400 b/s，高SMOD=1，则定时/计数器T1的计数初值为多少？并进行初始化编程。 2.发送和接收程序设计 通信过程包含发送和接收两部分，因此通信软件也包括发送程序和接收程序，它们分别位于发送机和接收机中。发送和接收程序的设计一般采用查询和中断两种设计方法。 图7-9 查询方式程序流程图 图7-10 中断方式程序流程图 例7-2 用查询方式实现将甲机起始地址为50H的数据块传送到乙机以50H为首地址的数据缓冲区中。高数据块的长度为5。 例7-3用中断方式实现，将甲机起始地址为ADDRT的数据块传送至乙机以ADDRR为首地址的数据缓冲区中。设数据块的长度为6，串行口工作在方式2，波特率为fosc/64。 当串行口采用方式2和方式3工作时，帧数据格式中的第9位可用作奇偶校验位，用以判断数据传送是否出错。当然第9位也可不用于奇偶校验，而由用户自行处理。 AT89S51单片机在执行与累加器相关的指令时，如“MOV A，@Ri”“INC A”等，将会影响程序状态字PSW中的奇偶校验位P的状态。当累加器A中1的个数为奇数时，P置为1；若为偶数时，P置为0。 发送时，当发送的字节数据送入累加器A后，P标志和A中的1总个数应为偶数，