2022年单片机第十四讲.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单片机原理及应用,（第十四讲）,第八章 串行通信口,8.1串行通信的基础,并行通信,计算机,与外部信息交换的方式有两种 串行通信,并行通信,-,数据的所有位同时传送；特点是：速度 快，效率高，用在计算机内部的数据交换；,串行通信,-,数据的各位按顺序传输；特点是：成本低，速度慢，效率低，常常用在计算机与外部数 据的交换。（同步通信和异步通信）,同步通信,-,特点是接受和发送的时钟严格保持同步，发送 和接收的数据位宽之间不存在误差积累的问题，从而能保证每一个数据位的区分和正确接受；,异步通信,-,特点是接受和发送的时钟是相互独立的，没有 严格保持同步的频率，最多要求具有相同的标称 频率值。,字符帧,-也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位、和停 止位等4部分组成。,起始位,-位于字符帧的开头，只占一位，始、终为逻辑0；,数据位,-紧跟在起始位置后，有5、6、7、8位,低位在前，高位在后,；,奇偶校验位-,位于数据位后，只占一位，用于表征在数据通信中采用奇 校验还是偶校验；,停止位-,位于字符帧的末尾，为逻辑“1”高电平，常常取 1位、1.5位 或2位；,波特率,-,每秒钟传送二进制数码的位数，单位：bps；,常有：600、1200、2400、4800、9600、19200等。,同步通信是一种连续串行传输数据的方式，一次通信只传送一帧信息；它包括若干个数据字符。要求时钟严格保持同步。,1.半双工,只有一个通信回路；只有1条信息线和1条接地线；,有两个独立的通信回路，可以同时发送和接受数据，两条信息线和一条地线。,半双工方式串行通信,数据线,TXD,甲机,RXD,GND,RXD,乙机,TXD,GND,全双工方式串行通信,数据线,数据线,TXD,甲机,RXD,GND,RXD,乙机,TXD,GND,8.3 串行口控制寄存器,1.串行口控制寄存器SCON,SCON,用于串行通信的控制，字节地址为98H，位地址为9FH98H，基本格式为：位 序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 位符号 SM0 SM1,SM2,REN,TB8 RB8 TI RI,其中：,SM0和SM1,串行口工作方式选择位。串行口的工作方式 SM0 SM1 工作方式 功能简述 波特率 0 0 0 8位同步移位寄存器 fosc/12 0 1 1 10位UART 可变 1 0 2 11位UART fosc/32或fosc/64 1 1 3 11位UART 可变,SM2-,多机通信控制位。多机通信是在方式2和方式3下进行，因此SM2位主要用在 方式2和方式3。,SM2=1，,则只有接收到第9位数据（RB8）为1时，才将接收到的 前8位数据送到SBUF，并置位RI产生中断请求；若接收 到第9位数据（RB8）为0，则将接收到的前8位数据丢 弃，RI仍为0，不启动中断。,SM2=0，,则不论接收到的第9位（RB8）是0还是1，都将接收到 的前8位数据装入SUBF，并置位RI，产生中断请求。在串行通信工作方式0时，,SM2必须为“0”。,TB8-,在方式2和方式3中，是被发送的第9位数据，可根据需要由 软件置1或清0。该位也可作为数据的奇偶校验位。在方式1中，TB8为停止位；在方式0中，不用。,RB8-,在方式2和方始3中，是被接收的第9位数据，来自发送方的 TB8位；在方式1中，RB8收到的是停止位；,在方式0中，不用。,REN-,允许/禁止串行口接收控制位。由软件将该位置1时允许串行接受，启动RXD，开始接收数据；该位被软件清0，,禁止接收。,TI-发送终端标志位。,在方式0中，串行发送到第8位数据后由内部硬件置1。在其他方式下，则在一帧传送的停止位开始发送时，由内部硬件置1。,TI必须由软件清0。,RI-接收中断标志位。,在方式0中，串行接收到第8位数据后由内部硬件置1。在方式1中，串行口接收到停止位的中间时刻由内部硬件置1；在方式2和方式3的置位情况和SM2一样。,RI必须由软件清0。,当发送完一帧串行数据时，TI被置1，发生串行口中断；当接收完一帧串行数据时，RI被置1，同样发生串行口中断。这两种中断服务程序的入口地址都是,0023H,。CPU 并不知道是TI还是RI 申请的中断，必须由软件查询TI和RI的状态，方可进行相应的处理程序。,TI,和,RI,在中断服务程序中由软件清0，否则一次中断申请会被多次相应。,注意！,2.电源控制寄存器 PCON,PCON,主要是位HCMOS单片机电源控制而设置的专用寄存器。字节地址为87H，不可位寻址。其中：SMOD -GF1 GF0 PD IDL SMOD-波特率倍增位。SMOD=1，加倍；SMOD=0，不加。GF1-用户通用标志1位；GF0-用户通用标志0位；PD-掉电方式控制位；IDL-空闲方式控制位。,3.中断允许控制寄存器IE,ES=0，,禁止串行口中断ES=1，,允许串行口中断。,PS=0，,串行口中断为低优先级；,PS=1,，串行口中断为高优先级。串行口设置 方式 SCON SM2变化 0 10H 1 50H 单个处理器 2 90H （SM2=0）3 D0H 0 NA 1 70H 多处理器 2 B0H （SM2=1）3 F0H,8.2串行通信的工作方式,1.串行通信工作方式0,当SM1SM0=00时，串行口选择方式0。这种工作方式实际上是一个同步移位寄存器，其波特率固定，为 fosc/12。方式0的 数据由芯片 RXD/P3.0进行发送和接受，移位同步脉冲由TXD/P3.1端口输出。发送/接收是8位数据，,低位在先，高位在后,，顺序接收/发送。帧格式如下：-D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 -在方式0中，SCON 寄存器中的SM2,RB8,TB8都不起作用，设置为0。,发送过程：,启 动 执行任何一条写SBUF指令就开始发送 (MOV SBUF,A)；发 送 在移位脉冲的作用下，RXD端输出数据；结 束 一帧数据发送完后，TI=1,申请中断。,接收过程：,启 动 用软件使REN=1和RI=0，就会启动接收过程；接 收 采样RXD端口，将其数据移入输入移位寄存器；结 束 一帧数据接收完后，RI=1,申请中断。,2.串行通信工作方式1,当SM1 SM0=0 1时，串行口选择方式1。数据传送的波特率取决于定时器1的溢出率，且可改变。方式1的 数据由芯片 TXD/P3.1进行发送数据，由RXD/P3.0端口接收数据。发送/接收一帧信息是10位数据，1位起始位为（0），8位数据位，低位在先，1位停止位（1）顺序接收/发送。帧格式如下：起始 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 停止,3.串行通信工作方式2和3,当SM1 SM0=1 0时，串行口选择方式2；当SM1 SM0=1 1时，串行口选择方式3。由芯片 TXD/P3.1进行发送数据，由RXD/P3.0端口接收数据，以全双工方式进行发送/接收。发送/接收一帧信息是11位数据，1位起始位为（0），9位数据位，低位在先，1位停止位（1）顺序接收/发送。帧格式如下：起始 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 停止,8.3 波特率的设置,串行口波特率的设置随工作方式选择的不同而异。它与振荡频率fosc、电源控制寄存器PCON、定时器1设置有关。,方式0,波特率固定不变，仅与振荡频率有关，其大小为fosc/12。,方式2,有两种：,SMOD=1,时,SMOD=0时,方式1和3,通过,对定时器1 的设置，可选择不同的波特率。,SMOD,的设置可用下面的指令完成。,MOV PCON,#00H MOV PCON#80H,2.定时器1溢出率的计算,溢出率,定义为每秒的溢出次数，溢出率与定时器的工作方式有关。串行通信一般都使定时器1工作在方式2。定时器1的方式2为8位自动重装定时器。每经过一个机器周期，TL1加1，当TL1增至FFH时，再加1便产生溢出。溢出后，自动将TH1的计数初值N送入TL1中，使TL1从初值开始计数。这样，溢出率不仅与fosc有关，还与初值N有关，N值越大，溢出率就越高。极限情况是：若N=FFH，那么每隔一个机器周期计数器就溢出一次。,溢出一次所需要的时间为,定时器1 每秒的溢出系数,实际上往往先给出波特率，而后定出常数初值N，例如：若时钟频率为6MHz，当SMOD=1，波特率为2400时，初值为,常用的波特率值,波特率,Fosc/MHz,SMOD,定时器1,C/T,方式,重装值,19.2K,11.059,0,0,2,FDH,9.6K,11.059,0,0,2,FDH,4.8K,11.059,0,0,2,FAH,2.4K,11.059,0,0,2,F4H,1.2K,11.059,0,0,2,E8H,137.5,11.986,0,0,2,1DH,110,6,0,0,2,72H,110,12,0,0,1,FEEBH,不同振荡频率时的波特率,晶振频率,7.3728,8,11.0592,12.000,14.751,16.00,TH1,E0,600,651,900,976,1200,1302,F0,1200,1302,1800,1953,2400,2604,F8,2400,2604,3600,39064800,5208,F9,2743,2976,8229,4464,5486,5952,FA,3200,3472,9600,5208,6400,6944,FF,19200,20833,57600,62500,41666,波特率及误差,波特率,晶振频率,SMOD,TH1重装值,实际波特率,误差,9600,12.000,1,-7(F9H),8923,7%,2400,12.000,0,-13(F3H),2404,0.16%,1200,12.000,0,-26(E6H),1202,0.16%,19200,11.059,1,-3(FDH),19200,0,9600,11.059,0,-3(FDH),9600,0,2400,11.059,0,-12(F4H),2400,0,1200,11.059,0,-24(E8H),1200,0,举例,：试编一个串口自发自收通信的程序，检查单片机是否完好。晶振频率为12MHz，波特率为600，取SMOD=0。(P1.0接指示灯、RXD与TXD接在一起),解：,T1初值 N=204=CCH START：MOV TMOD,#20H ；T1工作在方式2 MOV TH1,#0CCH ；设置T1初值 MOV TL1,#0CCH SETB TR1 ；启动T1 MOV SCON,#50H ；串行口工作方式1，允许接收 ABC：CLR TI ；清0 MOV P1,#0FEH ；P1.0为低电平，灯不亮 ACALL DAY ；延时 MOV A,#0FFH ；MOV SBUF,A ；发送数据FFH,接前页：,JNB RI,$；RI,1 等待,CLR RI ；清0 MOV A,SUBF ；接收数据FFH MOV P1,A ；P1口高电平，灯亮 ACALL DAY ；延时 SJMP ABC ；跳转ABC DAY：MOV R6,#0FFH ；延时子程序 DAL：MOV R7,#0FFH DJNZ R7,$DJNZ R6,DAL RET若单片机串口没问题，可观察到P1.0发光二极管闪亮。,由于TXD、RXD运行在工作方式0，TXD发出移位脉冲，RXD发出数据，P1.0用于显示器的输入控制，通过74HC164接8个数码管。,ORG 0100H,SETB P1.0 ；允许移位寄存器工作,MOV SCON,#00H ；选串行接口方式0,MOV R7,#06H ；显示的数据送R7,MOV R0,#35H ；R0指向缓冲区末地址,MOV DPTR,#TAB ；DPTR指向字符表首地址,LOOP：MOV A,R0 ；取待显示数据,MOVC A,A+DPTR ；查字形表 MOV SUBF,A ；送出显示值,JNB TI,$；一帧输出完？,CLR TI ；已完，清中断标志,DEC R0 ；修改显示缓冲区地址,DJNZ R7,LOOP ；数据全部发完？没，继续,CLR P1.0 发完，关发送，显示不动,SJMP$；,ORG 0100H SETB P1.0 ；允许移位寄存器工作 MOV SCON,#00H ；选串行口方式0 MOV R7,#06H ；显示数据个数送R7 MOV R0,#35H ；R0指向缓冲区末地址 MOV DPTR,#TBA ；DPTR 指向字形表首址 LOOP：MOV A,R0 ；取待显示数据 MOVC A,A+DPTR ；查字形表 MOV SUBF,A ；送出显示 JNB TI,$；一帧输出完 CLR TI ；已完，清中断 DEC R0 ；修改显示缓冲地址 DJNZ R7,LOOP ；数据全部发送完？未完，继续 CLR P1.0 ；发送完，关发送脉冲，数 ；码显示在数码管上 SJMP$TAB：DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH ；共阳极7段码LED显示字形编码表 DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH DB 39H,5EH,79H,00H,40H END,举例,：设计A（发）、B（接）单片机点对点通信程序。数据块首地址为50H,数据块长度为32字节。设晶振频率为6MHz,波特率为1200。,解：,通信协议如下：数据块传送之前，现有A机向B机发一个“请求接受”的信号，（用数据AAH表示），当B机接收到“AAH”后，再向A机反馈一个“同意接收”的回答信号（BBH）；当A机收到 B机的“BBH”后，才开始正式传送数据，若有错，则在各自的LED上显示EEH，并停止程序运行。数据传送之中，采用串口方式1，另配“部分累加和”的校验方式来核对所传数据块是否正确。方法是：A、B机双方每发送或接收一字节数据后，都将该数据与前面的数据进行累加（但只保留和的低8位），待数据传送完毕后，A机再传送“部分累加和”（仅一字节数据）给B机，由B机进行对比，若相等，正确；向A机反馈“相等”信息（00H）；若不等，反馈“不相等”信息（FFH)。A机收到反馈信号00H则结束；若收到是 FFH则重传全部数据。R0-数据块地址指针；R1-数据块长度寄存器；R2-部分累加和寄存器。,；=显示A中数据子程序=将 A中的十六进制数据拆分后送P1和P2 连接的两个七段显示器显示。LED1：PUSH ACC ；保护现场 PUSH ACC ；再存，拆分用 MOV DPTR,#SEGPT ；数据块地址 ANL A,#0F0H ；将A拆分，以便显示 SWAP A ；半字节交换 MOVC A,A+DPTR ；取高字节显示数据 MOV P1,A ；将A 中的高4位送显示 POP ACC ANL A,#0FH MOVC A,A+DPTR MOV P2,A ；将A中的低4位送显示 POP ACC ；恢复现场 RET SEGPT：DB 40H,79H,24H,30H,19H,12H,2,78H,0,18H,8,3,46H,21H,DB 6,0EH,；=A机发送主程序如下=MOV SCON,#50H ；,串行口工作方式1，允许接收,MOV PCON,#00H ；,SMOD=0,MOV TMOD,#20H ；,定时器1，方式2,MOV TH1,#0F3H ；,波特率1200，6MHz初值F3H,MOV TL1,#0F3H SETB TR1 ；,启动T1,LOOP1：MOV A,#0AAH ；,联络信号AA送A,MOV SUBF,A ；,发送联络信号AA,ACALL LED1 ；,调显示子程序,JNB TI,$；,等待发送完,CLR TI ；,完了，清TI,JNB RI,LOOP1 ；,等待B机应答,CLR RI ；,B机应答后，清RI,MOV A,SUBF ；,接收B机应答信号,CJNE A,#0BBH,ERROR ；,应答正确否？不正确转ERROR,ACALL LED1 ；,应答正确，显示，发送数据,MOV R0,#50H ；,发送数据区的首地址,MOV R1,#20H ；,数据字节长度,MOV R2,#00H ；,累加和寄存器清0,LOOP2：MOV A,R0 ；,取一字节数据,LOOP2：MOV A,R0 ACALL SENT ；,发送一字节数据,INC R0 ；,修改数据区的指针,DJNZ R1,LOOP2 ；,数据块未发完，继续发,MOV SBUF,R2 ；,完了，送校验和,JNB TI,$；,等待发送完,CLR TI ；,发完，清TI,JNB RI,$；,等待B机回传校验信号,CLR RI ；,B机回传，清RI,MOV A,SUBF ；,读入回传数据,JZ LOOP3 ；,B机校验正确，转LOOP3,显示结束,MOV A,#0FFH ；,校验出错，显示FF结束,SJMP LOOP3 ERROR：MOV A,#OEEH -LOOP3：ACALL LED1 SJMP$SEDT：-RET LED1：-RET,；=B机接收主程序如下=START：MOV SCON,#50H ；,串行口工作方式1，允许接收,MOV PCON,#00H ；,SMOD=0,MOV TMOD,#20H ；,定时器1工作方式2,MOV TH1,#0F3H ；,波特率1200，6MHz,初值,MOV TL1,#0F3H SETB TR1 ；,启动T1,JNB RI,$；,等待接收A机联络信号,MOV A,SBUF ；,读入联络信号,CJNE A,#0AAH,ERROR1；,是AA吗？不是，转,MOV A,#0BBH ；,是AA,应答信号BB送A,MOV SUBF,A ；,发送应答信号BB,JNB TI,$；,等待发送完,CLR TI ；,发送完，清TI,ACALL LED1 ；,显示应答信号BB,CLR RI ；,此动作一定要滞后（清RI）！,MOV R0,#50H ；,设定接收数据区的首地址,MOV R1,#20H ；,数据字节长度,MOV R2,#00H ；,累加和寄存器清0,LOOP4：ACALL RE ；,接收一字节数据,LOOP4：ACALL RE ；接收一字节数据 INC R0 ；修改数据指针 DJNZ R1,LOOP4 ；未接收完，转LOOP4 JNB RI,$；接收完，等待发校验和 CLR RI ；收到，清RI MOV A,SUBF ；读入接收到的校验和 CJNE A,R2,ERROR2 ；相等吗？不等转ERROR2 MOV A,#00H ；相等，00送A SJMP LOOP5 ；转LOOP5 ERROR1：MOV A,#0EEH ；联络出错，EE送A CLR RI ；清RI ACALL LED1 显示EE，结束 SJMP$ERROR2：MOV A,#0FFH ；校验出错，FF送A LOOP5：MOV SUBF,A ；发送、显示校验出错标志FF，结束 ACALL LED1 JNB TI,$CLR TI SJMP$RE：-RET LED1：-RET,第八章 89C51与键盘、显示器、打印机的接口设计,键盘接口应解决的问题有：,键盘的输入特点、按键的确认、消除按键的抖动。,键盘接口的工作原理,独立式键盘接口,行列式键盘接口,键盘/显示器专用芯片(HD7279),键盘的工作方式,编程查询扫描方式,定时扫描方式,中断扫描方式,键按下 松开键,前沿抖动 键盘稳定 后沿抖动,双稳态去抖电路,+5V1 Q,a,2,b,&,&,1.2键盘的编码,用键盘连接的I/O线的二进制组合表示键码。例如：4行、4列-16个键 88H 84H 82H 81H 48H 44H 42H 41H 28H 24H 22H 21H 18H 14H 12H 11H特点：简单直观 离散性大，不便安排散转程序的入口地址,顺序排列编码 首先确定按键的行号m,再确定按键的列号n，则 键码=行号m,4+列号,n,F E D C,D7,B A 9 8,D6,7 6 5 4,D5,3 2 1 0,D4,D3 D2 D1 D0,I/O,接口,AT89C51,查询方式,基本思路：,将所有列线置成低电平，P1.4P1.7；,把行线电平状态读入累加器A中，若有键按下，总会有一根行线的电,平被拉到低电平；,确认有键按下后，读入列代码，通过带进位的左移确认列号。,先确认行好，再确认列号,键码=行号,4+列号,编写子程序如下：,ORG 0100H KEY：MOV P1,#0F0H ；,行,线置低电平，,列,线置输入,KEY0：MOV A,P1 ；,读,列,线数据,CPL A ；,数据去反，“1”有效,ANL A,#0F0H ；,屏蔽,行,线，保留,列,线数据,MOV R1,A ；,存,列,线数据到 R1(高4位),JZ GRET ；,A判零，全0，无健按，返回,KEY1：MOV P1,#0FH ；,行,线置输入端，,列,线置低电平,MOV A,P1 ；,读,行,线数据,CPL A ；,数据取反，“1”有效,ANL A,#0FH ；,屏蔽列线，保留,行,线数据,MOV R2,A ；,存行线数据到 R2(低4位),JZ GRET ；,A判零，全0，无健按，返回,JBC F0,WAIT ；,已有抖动标志，转WAIT,SETB F0 ；,无抖动标志，置消抖标志,LCALL DELAY10 ；调10ms延时子程序 SJMP KEY ；重读,行,线、,列,线数据 MOV P1,#0FH,RI-接收中断标志位。,LOOP2：MOV A,R0 ACALL SENT ；,发送应答信号BB JNB TI,$；,GF1-用户通用标志1位；依次右移入C中 JC KEY6 ；,MOV SBUF,A ；,=B机接收主程序如下=START：MOV SCON,#50H ；,修改数据指针 DJNZ R1,LOOP4 ；,SMOD=0时,0 ；,相等吗？不等转ERROR2 MOV A,#00H ；,SMOD=0 MOV TMOD,#20H ；,顺序排列编码 首先确定按键的行号m,再确定按键的列号n，则 键码=行号m4+列号n F E D C D7 B A 9 8 D6 7 6 5 4 D5 3 2 1 0 D4 D3 D2 D1 D0,按键编号4（LCAAL+RET共4个字节）MOV DPTR,#TABC ；,WAIT：MOV A,P1 等待按键释放,CPL A ANL A,#0FH JNZ WAIT ；,按键未释放，继续等,KEY2：MOV A,R1 ；,取列线数据（高4位）,MOV R1,#03H ；,取列线编号初值,MOV R3,#03H ；,置循环次数,CLR C ；,清零,KEY3：RLC A ；,依次左移到C中,JC KEY4 ；,C=1，该列有键按下，（列的编号存R1）,DEC R1 ；,C=0，无按键按下，修正列编号,DJNZ R3,KEY3 ；,判循环结束？,KEY4：MOV A,R2 ；,取行线数据，（低4位）,MOV R2,#00H ；,置行线编号初值,MOV R3,#03H ；,置循环次数,CLR CKEY5：RRC A ；,依次右移入C中,JC KEY6 ；,C=1，该行有键按下，（行线的编号存R2）,INC R2 ；,C=0，无按键按下，修正行线的编号,DJNZ R3,KEY5 ；,判循环结束？,