9.3 AT89C51 串行接口的应用与编程

第 9章串行接口及串行通信技术

9.3 AT89C51 串行接口的应用与编程

9.3.1 工作方式 0 的应用串行口工作方式 0 主要用于扩展并行 I/O 口，扩展

成并行输出口时，需要外接一片 8 位串行输入并行输出的同步移位寄存器 74HC164 或 CD4094 。扩展成并行输入口时，需要外接一片或几片并行输入串行输出的同步移位寄存器 74HC165 或 CD4014 。


数据的串行输出或输入可采用中断方式，也可采用查询标志位 TI 、 RI 的方法，在移位初始化时，要进行相应的设置。

[ 例 9.1] 利用串行口工作在方式 0 ，外扩一片 74H

C164 构成一个三位 LED 动态显示器，并将内部 RAM

显示单元 65H 、 66H 、 67H 中的内容输出显示。如图9-14 所示。


1

1

1

P1.0

P1.1

P1.2

RXD

TXD

89C51

74LS164

SA

SB

CLK

VCC

CLR

£«5 V

图 9-14 串行动态显示图


主程序如下：ORG 0100H

STPRT ： MOV SCON ， #00H

；串行口初始化为方式 0

SETB P1.2 ；消去最高显示位 SETB P1.1

MOV SBUF ， 65H ；传送最低显示位 JNB TI ， $ ；传送没结束，等待


CLR P1.0 ；最低位显示 CLR TI ；清中断标志位 LCALL DSSJ ；调延时子程序，维持状

态 SETB P1.0 ；消去最低显示位 MOV SBUF ， 66H ；传送中间显示位 JNB TI ， $ ；等待传送结束 CLR P1.1 ；显示中间位 CLR TI ；清中断标志位


LCALL DSSJ ；调延时子程序，维持状态

SETB P1.1 ；消去中间显示位 MOV SBUF ， 67H ；传送最高显示位 JNB TI ， $ ；等待传送结束 CLR P1.2 ；显示最高显示位 CLR TI ；清中断标志位 RET


[ 例 9.2] 利用串行口工作方式 0 ，扩展一片并行输入串行输出的移位寄存器 74LS165 ，如图 9-15 所示，构成一个 8 位并行输入口，输入 8 位开关量 ( 每一开关量代表不同功能，如启动、停止等 ) ，并将其存入固定单元 60H 中。


图 9-15 串行口扩展输入并行口


串行口工作在方式 0 ，且处于接收状态，则 REN 置为“ 1” ， SCON 的控制字为 10H ，并行数据采用间隔调用子程序的方式读入，程序如下：


START ： CLR P1.0 ；输入并行数据

SETB P1.0 ；允许串行移位，等待移位脉冲

MOV SCON ， #10H

；设串行口方式 0 ，启动接收

JNB RI ， $ ；等待接收一帧数据

CLR RI ；清中断标志位

MOV A ， SBUF ；读入接收数据

MOV 60H ， A ；存入固定单元

RET


9.3.2 工作方式 1 的应用串行方式 1 主要用于异步双机通信，波特率由定时

器 T1 产生。 [ 例 9.3] 利用串行口方式 1 实现一个数据块的传送，

数据块存在内部 RAM 的 60H ～ 6FH 中，波特率选为2400 ，并形成和校验数据一起发送。


串行口工作为方式 1 ，且处于发送的单工模式，则SCON 控制字为 40H 。方式 1 的波特率由 T1 产生，设T1 工作于方式 2 自动重装初值模式，晶振频率为 11.0

592 MHz 时，计数初值为 F4H 。用于和校验的算术和存放在 70H 中，并在数据块的末尾传送出去。

通过上面的分析，采用查询法传送数据块的子程序如下：


MOV TMOD ， #20H ；设置 T1 为工作方式 2

MOV TL1 ， #0F4H ；给 T1 送初值MOV TH1 ， #0F4H

SETB TR1

MOV SCON ， #40H ；设置串行口为工作方式1

MOV R0 ， #60H ；数据块首址送 R0

MOV R1 ， #10H ；数据块长度送 R1

MOV 70H ， #00H


DWFP ： MOV A ， @R0

MOV SBUF ， A ；发送数据 ADD A ， 70H ；对和校验求和 MOV 70H ， A

JNB TI ， $ ；未发送完等待 CLR TI


INC R0

DJNZ R1 ， DWFP

MOV SBUF ， A ；发送和校验JNB TI ， $

CLR TI

RET


9.3.3 工作方式 2 与工作方式 3 的应用方式 2 和方式 3 都是 11 位异步通信方式，所不同处

仅在于波特率。方式 2 的波特率只有固定的两种，而方式 3 的波特率则可由用户设定。

[ 例 9.4] 利用串行口方式 2 编制一发送程序，将片内 RAM 中 60H ～ 6FH 单元的数据串行发送出去，第九数据位 TB8 作奇偶校验位。

根据要求，将串行口设置为方式 2 、单工发送，则SCON 控制字为 80H 。波特率选为 fosc/64 。采用中断方式发送的主程序和中断程序如下：


ORG 0000H

AJMP ZCX1 ；转主程序

NOP

0RG 0023H ；串行中断程序

INC R0 ；被发送数据地址增 1

MOV A ， @R0 ；取出待发数据

MOV C ， PSW.0 ；将奇偶位送 TB8

MOV TB8 ， C

MOV SBUF ， A ；发送数据

DJNZ R1 ， CSJS ；判断是否发送完

CLR ES ；发送完关中断


CSJS ： CLR TI ；清中断标志 RETI

NOP

ZCX1 ： ORG 0100H ；主程序 MOV SP ， #20H ；置堆栈指针 MOV SCON ， #80H ；串行口设置为方

式 2

MOV PCON ， #00H ；波特率选为 fosc/6

4

MOV R0 ， #60H ；数据块首址送 R0


MOV R1 ， #10H ；数据块长度送 R1

SETB EA ；开总中断 SETB ES ；开串行口中断 MOV A ， @R0 ；取出待发数据 MOV C ， PSW.0 ；将奇偶位送 TB8

MOV TB8 ， C

MOV SBUF ， A ；发送数据 SJMP ￥；等待中断


[ 例 9.5] 试编制串行口在方式 3 下接收数据块的程序。设单片机晶振为 11.0592 MHZ ，波特率为 2400 b/

s ，接收数据存在片内 RAM 的 40H 起始单元的一段区间内，数据块长度由发送方先发送过来 ( 不超过允许值 ) ，每接收一个数据都核对其奇偶校验位，正确存储数据，否则给出出错标志。

根据要求，设 T1 工作于方式 2 ，当 SMOD=0 时，T1 计数初值为 F4H 。采用查询法编制的程序如下：


START ： MOV TMOD ， #20H ；置 T1 工作于方式 2

MOV TH1 ， #0F4H ；置 T1 计数初值 MOV TL1 ， #0F4H

SETB TR1 ；启动 T1

MOV SCON ， #0D0H

；置串行口工作于方式 3 允许接收

MOV PCON ， #00H ；设 SMOD=0


MOV R0 ， #40H ；接收数据区首址送 R0

JNB RI ，￥；等待接收数据块长度字节

CLR RI ；接收后清 RI

MOV A ， SBUF

；将数据块长度读入后存入 R1 中

MOV R1 ， A

OR0 ： JNB RI ，￥；等待接收数据CLR RI ；接收一个字符后清 RI


MOV A ， SBUF ；将接收字符读入 A

JB PSW.0 ， OR1 ；进行奇偶位校验JB RB8 ， OR3

SJMP OR2

OR1 ： JNB RB8 ， OR3

OR2 ： MOV @R0 ， A

；校验正确存接收数据


INC R0 ；存储单元地址增 1

CLR PSW.5 ；设置正确的标志DJNZ R1 ， OR0 ；没接收完继续接收SJMP $ ；接收完停机OR3 ： SETB PSW.5 ；置校验出错标志SJMP $ ；停机


9.4 PC 机与单片机间的串行通信

9.4.1 RS-232C 总线标准 RS-232C 总线标准定义了 25 个引脚的连接器，各

信号引脚的定义如表 9-3 所示。


表 9-3 RS-232C 信号引脚定义引脚定义 ( 助记符 ) 引脚定义 ( 助记符 )

1 保护地 (PG) 14 辅助通道发送数据 (STXD)

2 发送数据 (TXD) 15 发送时钟 (TXC)

3 接收数据 (RXD) 16 辅助通道接收数据 (SRXD)

4 请求发送 (RTS) 17 接收时钟 (RXC)

5 清除发送 (CTS) 18 未定义

6 数据准备好 (DSR) 19 辅助通道请求发送 (SRTS)

7 信号地 (GND) 20 数据终端准备就绪 (DTR)

8 接收线路信号检测 (DCD) 21 信号质量检测

9 未定义 22 音响指示 (RI)

10 未定义 23 数据信号速率选择

11 未定义 24 发送时钟

12 辅助通道接收线信号检测 (SDCD) 25 未定义

13 辅助通道允许发送 (SCTS)


表 9-3 中定义的许多信号线是为通信业务联系或信息控制而设置的，在计算机串行通信中主要使用以下一些信号：

(1) 数据传输信号：发送数据 (TXD) ，接收数据(RXD) 。

(2) 调制解调器控制信号：请求发送 (RTS) ，清除发送 (CTS) ，数据准备好 (DSR) ，数据终端准备就绪 (DTR) 。

(3) 时钟信号：发送时钟 (TXC) ，接收时钟 (RXC) 。 (4) 地线：保护地 (PG) ，信号地 (GND) 。


RS-232C 总线的其他标准规定如下： (1) RS-232C 总线标准逻辑电平：＋ 5 ～＋ 15 V 表示逻

辑“ 0” ，－ 15 ～－ 5 V 表示逻辑“ 1” ，噪声容限为 2 V 。 (2) 标准数据传输速率： 50 b/s 、 75 b/s 、 110 b/s 、 300

b/s 、 600 b/s 、 1200 b/s 、 2400 b/s 、 4800 b/s 、 9600 b/s 、19 200 b/s 。

9.4.2 RS-232C 接口电路 1. MAX232 接口电路 MAX232 芯片是 MAXIM 公司生产的具有两路接收器

和驱动器的 IC 芯片，其内部有一个电源电压变换器，可以将输入＋ 5 V 的电压变换成 RS-232C 输出电平所需的 ±12

V 电压。


MAX232 芯片的引脚结构如图 9-16 所示。其中管脚1 ～ 6(C1 ＋、 V ＋、 C1 －、 C2 ＋、 C2 －、 V － )

用于电源电压转换，只要在外部接入相应电解电容即可；管脚 7 ～ 10 和管脚 11 ～ 14 构成两组 TTL 信号电平与 RS-232C 信号电平的转换电路，对应管脚可直接与单片机串行口的 TTL 电平引脚和 PC 机的 RS232 电平引脚相连。具体连接可参看图 9-17 。


C1£«V£«C1£ C2£«C2£ V£ T2outR2in

12345678

VCCGNDT1outR1in

R1outT1inT2in

R2out

161514131211109

MAX232

图 9-16 MAX232 引脚图


2． PC 机与 AT89C51 单片机串行通信电路图 9-17 是由芯片 MAX232 实现 PC 机与 AT89C51

单片机串行通信的典型接线图。图中外接电解电容 C1 、C2 、 C3 、 C4 用于电源电压变换，提高抗干扰能力，它们可以取相同数值电容 1.0 μF/16 V 。电容 C5 用于对＋ 5 V 电源的噪声干扰进行滤波，其值一般为 0.1 μF 。


AT89C51

TXD

RXDGND

C1£«

C1£

C2£«

C2£

£«

£«

C1

C2

T1in T1out

R1inR1out

V£

GND

VCC

V£«

MAX232

£«

£«

C3

C5

C4

£«5 V

GND

TXD

RS232

RXD

IBM- PC

图 9-17 用 MAX232 实现串行通信接口电路图


3． PC 机与多个单片机间的串行通信图 9-18 表示一台 PC 机与多个单片机间的串行通信

电路。这种通信系统一般为主从结构， PC 机为主机，单片机为从机。主从机间的信号电平转换由 MAX232

芯片实现。


IBM- PC

TXD

RXD

TXD RXD

AT89C51(1#)

MAX232T1out R1in

T1in R1out

TXD RXD

AT89C51(2#)

MAX232T1out R1in

T1in R1out

TXD RXD

AT89C51(3#)

MAX232T1out R1in

T1in R1out

TXD RXD

AT89C51(4#)

MAX232T1out R1in

T1in R1out

图 9-18 PC 机和多个单片机串行通信电路

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