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咸陽網(wǎng)站建設(shè)學(xué)校代發(fā)軟文

news 2025/7/4 17:44:17
咸陽網(wǎng)站建設(shè)學(xué)校,代發(fā)軟文,400網(wǎng)站建設(shè),wordpress部分文字管理員可見學(xué)習(xí)使用的開發(fā)板：STC89C52RC/LE52RC 編程軟件：Keil5 燒錄軟件：stc-isp 開發(fā)板實圖： 文章目錄 串口硬件電路UART串口相關(guān)寄存器 編碼單片機通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)電腦通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)控制LED燈 串口 串口是一種應(yīng)用十分廣泛的通訊接…

學(xué)習(xí)使用的開發(fā)板：STC89C52RC/LE52RC
編程軟件：Keil5
燒錄軟件：stc-isp

開發(fā)板實圖：
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文章目錄

  • 串口
    • 硬件電路
    • UART
    • 串口相關(guān)寄存器
  • 編碼
    • 單片機通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)
    • 電腦通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)控制LED燈

串口

  • 串口是一種應(yīng)用十分廣泛的通訊接口，串口成本低、容易使用、通信線路簡單，可實現(xiàn)兩個設(shè)備的互相通信
  • 單片機的串口可以使單片機與單片機、單片機與電腦、單片機與各式各樣的模塊互相通信，極大的擴展了單片機的應(yīng)用范圍，增強了單片機系統(tǒng)的硬件實力
    51單片機內(nèi)部自帶UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用異步收發(fā)器)，可實現(xiàn)單片機的串口通信

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硬件電路

簡單雙向串口通信有兩根通信線(發(fā)送端TXD(Transmit Exchange Data)和接收端RXD(Receive Exchange Date))

TXD和RXD要交叉連接，設(shè)備1的TXD連接設(shè)備2的RXD，設(shè)備1的RXD連接設(shè)備2的TXD
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當(dāng)只要單向傳輸數(shù)據(jù)時，可以只有一根通信線

GND是一定要連接的，若兩個設(shè)備都可以各自供電，則不需要連接VCC

當(dāng)電平標(biāo)準(zhǔn)不一致時，還需要加電平轉(zhuǎn)換芯片

電平標(biāo)準(zhǔn)

電平標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)0的表達方式，是傳輸線纜中人為規(guī)定的電壓與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系，串口常用的電平標(biāo)準(zhǔn)有如下三種：

  • TTL電平：+5V表示1，0V表示0，一般用于單片機
  • RS232電平：-3 ~ -15V 表示1，+3 ~ +15V 表示0，一般用于電腦
  • RS485電平：兩線壓差 +2 ~ +6V 表示1，-2 ~ -6V 表示0(差分信號)，一般用于CAN總線

前兩個通信距離都較近，一般只有十幾米，距離過遠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就很容易出錯；而RS485通信距離遠，信號可靠性高，傳輸距離可達1KM以上

相關(guān)術(shù)語

  • 全雙工：通信雙方可以在同一時刻互相傳輸數(shù)據(jù)

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  • 半雙工：通信雙方可以互相傳輸數(shù)據(jù)，但同時間只能有一段發(fā)送，另一端接收，必須分時復(fù)用一根數(shù)據(jù)線

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  • 單工：通信雙方只能一方發(fā)送到另一方，不能反向傳輸。比如遙控器控制電視，只能遙控器向電視發(fā)送數(shù)據(jù)
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  • 異步：通信雙方各自約定通信速率
  • 同步：通信雙方靠一根時鐘線來約定通信速率

數(shù)據(jù)傳輸是依靠高低電平的，也就是電平協(xié)議。比如如下兩個數(shù)據(jù)
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看電平都是從高電平變?yōu)榈碗娖?#xff0c;但是如果通信速率不一樣，則獲取的數(shù)據(jù)不一樣
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通信速率快，10可能會被解析為1100；通信速率慢，1100也可能會被解析為10。

所以約定好通信速率很重要

  • 總線：連接各個設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸線路(類似一條馬路，把路邊的住戶連接起來，使住戶可以相互交流)

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常見通信接口比較

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  • UART：為本節(jié)學(xué)習(xí)的串口通信接口
  • I2C：板子上的C24C02使用該串口
  • SPI：板子上的DS1302使用非標(biāo)準(zhǔn)SPI
  • 1-Wire：板子上的DS18B20使用該串口

常見的還有CAN總線和USB，CAN總線常用于汽車領(lǐng)域

UART

51單片機的UART

STC89C52有1個UART，RXD和TXD分別和P3.0和P3.1這兩個I/O口共用同一個引腳
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STC89C52的UART有四種工作模式：
模式0：同步移位寄存器
模式1：8位UART，波特率可變(常用)
模式2：9位UART，波特率固定
模式3：9位UART，波特率可變

串口參數(shù)及時序圖

  • 波特率：串口通信的速率(發(fā)送和接收各數(shù)據(jù)位的間隔時間)
  • 校驗位：用于數(shù)據(jù)驗證，一定程序可以知道數(shù)據(jù)是否錯誤，也需要雙方提前協(xié)商統(tǒng)一校驗。常用的校驗如01校驗，奇偶校驗。9位UART就是多了一位校驗位
  • 停止位：用于數(shù)據(jù)幀間隔，發(fā)送多個數(shù)據(jù)，如何間隔兩個數(shù)據(jù)，就使用停止位
    波特率就是上述異步雙方要約定好的如何對數(shù)據(jù)進行采樣

串口收發(fā)數(shù)據(jù)，都是從低位開始
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串口模式圖

簡單的串口模式圖

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UART是集成在單片機內(nèi)部的，通過TXD引腳發(fā)送數(shù)據(jù)，RXD引腳接收數(shù)據(jù)

UART可以分為三個部分，中間為定時器T1——控制波特率；左側(cè)綠框的SBUF用于收發(fā)數(shù)據(jù)；右側(cè)為中斷系統(tǒng)

SBUF：串口數(shù)據(jù)緩存寄存器，物理上是兩個獨立的寄存器，但占用相同的地址。寫操作時，寫入的是發(fā)送寄存器，讀操作時，讀出的是接收寄存器

完整的串口和中斷系統(tǒng)模式圖如下：

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下面通過介紹相關(guān)寄存器來講述串口通信的原理

串口相關(guān)寄存器

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串行口控制寄存器SCON和PCON

STC89C52系列單片機的串行口設(shè)有兩個控制寄存器：串行控制寄存器SCON和波特率選擇特殊功能寄存器PCON

PCON
電源控制寄存器，可能是電源控制還有剩下比特位，所以波特率選擇和幀錯誤控制位也集成其中，減少資源消耗
格式如下：
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我們只要關(guān)注SMOD 和 SMOD0 即可

  • SMOD：波特率選擇位。當(dāng)軟件置SMOD = 1時，使串行通信方式1、2、3的波特率加倍；SMOD = 0，則不加倍。復(fù)位時SMOD = 0
  • SMOD0：幀錯誤檢測有效控制位。當(dāng)SMOD = 1，SCON寄存器中的 SM0/FE 位于 FE(幀錯誤檢測)功能；當(dāng)SMOD0 = 0，SCON的SM0/FE 用于 和 SM1 組合指定串行口的工作模式。復(fù)位時 SMOD0 = 0

SCON
用于選擇串行通信的工作方式和某些控制功能，格式如下：
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  • SM0/FE：當(dāng)PCON寄存器的 SMOD0/FE = 1時，該位用于幀錯誤檢測。當(dāng)檢測到一個無效停止位時，通過UART接收器設(shè)置該位，必須由軟件清零；當(dāng)SMOD0/FE = 0，該位和 SM1 組合指定工作模式

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  • REN：允許/禁止串行接收控制位。由軟件置位，若REN = 1即允許串行接收數(shù)據(jù)；REN = 0則禁止接收

  • SM2：允許方式2或方式3多機通信控制位。

  • TB8：在方式2或方式3，為要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，按需要由軟件置位或清0?？捎米鲾?shù)據(jù)的校驗位或多機通信中表示地址幀/數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。

  • RB8：在方式2或方式3，是接收到的第9位數(shù)據(jù)。在方式1，若SM2=0，則RB8是接收到的停止位。方式0不用RB8。

  • TI：發(fā)送中斷請求標(biāo)志位。在方式0，當(dāng)串行發(fā)送數(shù)據(jù)第8位結(jié)束時，由內(nèi)部硬件置TI = 1，向主機請求中斷，響應(yīng)中斷后必須用軟件復(fù)位，即TI = 0。在其他方式中，則在停止位開始發(fā)送時由內(nèi)部硬件置位，必須用軟件復(fù)位TI = 0

  • RI：接收中斷請求標(biāo)志位。在方式0，當(dāng)串行接收到第8位結(jié)束時由內(nèi)部硬件自動置位 RI = 1 ,向主機請求中斷，響應(yīng)中斷后必須用軟件復(fù)位，即RI=0。在其他方式中，串行接收到停止位的中間時刻由內(nèi)部硬件置位，即RI=1，必須由軟件復(fù)位，即RI=0

IE
中斷允許寄存器
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其中我們只關(guān)注EA 和 ES

  • EA：CPU的總中斷允許控制位，EA = 1，CPU開放中斷；EA = 0，CPU屏蔽所有中斷請求
  • ES：串行口中斷允許位，ES = 1，允許串行口中斷；ES = 0，禁止串行口中斷

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注意：接收中斷和發(fā)送中斷共用一個中斷，在中斷處理函數(shù)中還需要通過RI 和 TI 的置位判斷本次中斷是接收中斷還是發(fā)送中斷

最后我們回歸模式圖，講解一下串口通信的流程

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發(fā)送數(shù)據(jù)
通過總線將數(shù)據(jù)寫入SBUF，定時器1控制波特率。通過TXD發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束時(方式0為發(fā)完8位數(shù)據(jù)，其他方式為發(fā)送停止位時)，將 TI = 1，發(fā)送中斷請求
接收數(shù)據(jù)
RXD接收數(shù)據(jù)，通過定時器1控制波特率，對接收數(shù)據(jù)進行采樣，存放在SBUF，當(dāng)接收數(shù)據(jù)結(jié)束(方式0當(dāng)串行發(fā)送數(shù)據(jù)第8位結(jié)束時，在其他方式中，則在停止位開始發(fā)送時由內(nèi)部硬件置位)，將 RI = 1，發(fā)出中斷請求

注意：TI 和 RI 都需要由軟件置0

編碼

經(jīng)過上述學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)對串口有了一定的了解，接下來就是實現(xiàn)串口通信

單片機通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)

我們使用UART串口通信，首先要進行初始化，如：選擇工作方式，初始化中斷系統(tǒng)，設(shè)置波特率，初始化定時器

選擇工作模式
涉及到SCON 和 PCON

首先是PCON的SMOD0，當(dāng) SMOD0 = 0 時，SMOD 的 SM0 才會被用來選擇工作方式
其次，我們選擇 8位UART，波特率可變模式，即方式1，SCON的SM0 = 0，SM1 = 1
最后，如果要允許串口接收數(shù)據(jù)，還需要置SCON的REN = 1

初始化中斷系統(tǒng)

首先，初始化串口收發(fā)數(shù)據(jù)的中斷請求標(biāo)志位，SCON的 TI 和 RI，由硬件置1，我們初始化時清零即可：TI = 0, RI = 0
到此，SCON的設(shè)置就結(jié)束了
總結(jié)一下，SM0 = 0, SM1 = 1, REN = 1/0, TI = 0, RI = 0，其他默認(rèn)為0即可，所以SCON = 0x40/0x50

然后是中斷開關(guān)
在這里插入圖片描述

ES = 1, EA = 1

SCON = 0x50;	//選擇工作方式 & 允許串口接收數(shù)據(jù)
PCON |= 0x80;	//使SM0為選擇工作方式
//中斷開關(guān)
ES = 1;			//串口中斷開關(guān)
EA = 1;			//總中斷開關(guān)

初始化定時器

初始化定時器可參看【51單片機】定時器
此處定時器1選擇工作模式2——8位自動重裝

8位自動重裝
一次只對TL1或TH1計數(shù)加一
當(dāng)一個溢出后，直接使用另一個計數(shù)單元的初值

//設(shè)置定時器1
TMOD &= 0x0F;	//高4位清零
TMOD |= 0x20;	//0010，模式3——8位自動重載
TR1 = 1;		//啟用定時器T1
ET1 = 0;		//禁止定時器T1中斷	
//定時器初值
TL1 = 0xF3;		//設(shè)定定時初值
TH1 = 0xF3;		//設(shè)定定時器重裝值

設(shè)置波特率
我們設(shè)置波特率為4800
設(shè)置波特率需要通過設(shè)置定時器1的初始值

TL1 = 0xF3;		//設(shè)定定時初值
TH1 = 0xF3;		//設(shè)定定時器重裝值

講解一下為什么定時器初值是這個

假設(shè)系統(tǒng)頻率為12MHz，使用12T模式，則定時器頻率為12 / 12 = 1MHz，即每1us，計數(shù)單元加1。

使用8位自動重裝，256時會溢出，0xF3 = 243，256 - 243 = 13。所以定時器溢出需要13us

溢出率：1 / 13 = 0.07692

使用SMOD = 1，波特率加倍(不除2)
在這里插入圖片描述

還需要 0.07692 / 16 = 0.0048076923MHz
轉(zhuǎn)化為Hz：4807.6923Hz，這個就是波特率
會存在一定誤差

也可參看如下計算
在這里插入圖片描述

到此，串口的初始化就完成了
完整代碼如下：

/*** @brief		初始化串口* @parm		無* @retval		無*/
void UART_Init()
{//SCON高4位分別為SM0、SM1、SM2、REN//SM0和SM1控制串口模式，選擇01——8位UART，波特率可變//REN接收使能，REN = 0禁止接收，REN = 1允許接收//所以設(shè)置0101 0000SCON = 0x50;//PCON包含波特率和電源設(shè)置//前兩位為SMOD和SMOD0//SMOD = 1波特率加倍，SMOD = 0，波特率不加倍//SMOD0是幀錯誤的，此處不用//所以設(shè)置1000 0000PCON |= 0x80;//設(shè)置定時器1TMOD &= 0x0F;	//高4位清零TMOD |= 0x20;	//0010，模式3——8位自動重載TR1 = 1;		//啟用定時器T1ET1 = 0;		//禁止定時器T1中斷	//定時器初值TL1 = 0xF4;		//設(shè)定定時初值TH1 = 0xF4;		//設(shè)定定時器重裝值//中斷開關(guān)ES = 1;			//串口中斷開關(guān)EA = 1;			//總中斷開關(guān)
}

博主的單片機系統(tǒng)頻率為11.0592MHz
可以使用STC-ICP生成波特率設(shè)置代碼

在這里插入圖片描述

注意：配置一定要選擇正確；代碼中的AUXR寄存器為高版本單片機才有的，低版本不認(rèn)識這個寄存器，可以直接刪掉

串口發(fā)送數(shù)據(jù)通過賦值SBUF，數(shù)據(jù)發(fā)送完后，硬件置位TI = 1，需要我們手動對TI清零
代碼如下：

/*** @brief 		通過串口發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)* @parm		Byte：要發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù)* @retval		無*/
void UART_SendByte(unsigned char Byte)
{SBUF = Byte;while(TI == 0);//數(shù)據(jù)發(fā)送完，硬件置1TI = 0;		//軟件置0
}

模塊化編程，完整代碼如下：

延時模塊——控制串口發(fā)送數(shù)據(jù)速率
Delay.h

#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAT_H__void Delayms(unsigned int xms);//等待指定毫秒#endif

Delay.c

#include <INTRINS.h>
/*** @brief  延遲一定時間* @parm	延遲的時間，單位是毫秒，范圍：0 ~ 65535* @retval	無*/
void Delayms(unsigned int xms)		//@11.0592MHz
{while(xms--){unsigned char i, j;_nop_();i = 2;j = 199;do{while (--j);} while (--i);}	
}

UART串口模塊

UART.h

#ifndef __UART_H__
#define __UART_H__void UART_Init();
void UART_SendByte(unsigned char Byte);#endif

UART.c

#include <REGX52.H>
/*** @brief		初始化串口* @parm		無* @retval		無*/
void UART_Init()
{//SCON高4位分別為SM0、SM1、SM2、REN//SM0和SM1控制串口模式，選擇01——8位UART，波特率可變//REN接收使能，REN = 0禁止接收，REN = 1允許接收//所以設(shè)置0101 0000SCON = 0x50;//PCON包含波特率和電源設(shè)置//前兩位為SMOD和SMOD0//SMOD = 1波特率加倍，SMOD = 0，波特率不加倍//SMOD0是幀錯誤的，此處不用//所以設(shè)置1000 0000PCON |= 0x80;//設(shè)置定時器1TMOD &= 0x0F;	//高4位清零TMOD |= 0x20;	//0010，模式3——8位自動重載TR1 = 1;		//啟用定時器T1ET1 = 0;		//禁止定時器T1中斷	//定時器初值TL1 = 0xF4;		//設(shè)定定時初值TH1 = 0xF4;		//設(shè)定定時器重裝值//中斷開關(guān)ES = 1;			//串口中斷開關(guān)EA = 1;			//總中斷開關(guān)
}
/*** @brief 		通過串口發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)* @parm		Byte 要發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù)* @retval		無*/
void UART_SendByte(unsigned char Byte)
{SBUF = Byte;while(TI == 0);//數(shù)據(jù)發(fā)送完，硬件置1TI = 0;		//軟件置0
}///**
//  * @brief 		接收數(shù)據(jù) 模版
//  * @parm			無
//  * @retval		無
//  */
//void UART_Routine() interrupt 4
//{
//	if(RI == 1)//檢測是否是接收數(shù)據(jù)中斷
//	{
//		RI = 0;//軟件置0
//	}
//}

主程序——每隔一秒通過串口發(fā)送遞增數(shù)據(jù)

#include <REGX52.H>
#include "UART.h"
#include "Delay.h"
/*** @brief		通過串口每隔1s發(fā)送遞增的數(shù)據(jù) 范圍：0 ~ 255* @parm		無* @retval		無*/
void SendIncreasingNum()
{static unsigned char num;UART_SendByte(num++);Delayms(1000);
}void main()
{UART_Init();while(1){SendIncreasingNum();}
}

使用STC-IST 的 串口助手 查看效果

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注意：下面一行的配置要正確

電腦通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)控制LED燈

電腦發(fā)送數(shù)據(jù)給單片機需要USB轉(zhuǎn)串口，自帶的USB線就已經(jīng)實現(xiàn)了這一轉(zhuǎn)換，所以我們直接編寫單片機通過串口接收數(shù)據(jù)的邏輯即可。

串口接收數(shù)據(jù)會存放在SBUF，接收完畢后會將RI置1，發(fā)出中斷請求，中斷號為4，然后需要手動清零RI

代碼如下：

void UART_Routine() interrupt 4
{if(RI == 1)//檢測是否是接收數(shù)據(jù)中斷{P2 = SBUF;RI = 0;//軟件置0}
}

注意：P2寄存器用于控制LED亮滅，為0亮起，為1熄滅

還可以將數(shù)據(jù)重新返回給電腦，同樣使用Delay 和 UART 模塊，只有main.c不同

main.c

#include <REGX52.H>
#include "UART.h"
#include "Delay.h"
/*** @brief 		接收數(shù)據(jù)，亮相應(yīng)的燈，并返回數(shù)據(jù)* @parm		無* @retval		無*/
void UART_Routine() interrupt 4
{if(RI == 1)//檢測是否是接收數(shù)據(jù)中斷{P2 = SBUF;UART_SendByte(SBUF);RI = 0;//軟件置0}
}
void main()
{UART_Init();while(1){}
}

效果如下：
我們通過串口助手，發(fā)送 0xAA = 1010 1010

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LED燈效果如下：

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以上就是本篇博客的所有內(nèi)容，感謝你的閱讀
如果覺得本篇文章對你有所幫助的話，不妨點個贊支持一下博主，拜托啦，這對我真的很重要。
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http://www.risenshineclean.com/news/34555.html

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