單片機串口原理

⑴ 簡述單片機串列口工作方式一的工作原理。

方式1是波特率可變的8位非同步通信介面方式，可與標准UART設備相接。
串列口方式1的波特率：
波特率=2SMOD/32xfosc/12x（1/（2k-X））

⑵ 單片機中的串口是什麼

單片機中的串口用來進行串列通信，即數據是一位一位（二進制0或1）向外傳輸的，和並行傳遞數據相比，數據線比較少，只要1根（非同步傳輸）或2根數據線（同步傳輸）加一根地線，因此成本低，適合遠距離傳輸，而並行傳輸一次傳輸8位或16 位數據，理論上傳輸速度快，但所需數據線多，並且傳輸距離遠時存在相互干擾問題，結果近年來在一些高速傳輸場合也被串列通信替代，如USB介面（也是一種串口）列印機已基本取代並口列印機，SATA硬碟早已取代並口硬碟，連顯卡也成了串口連接

⑶ 51單片機串口通訊

51單片機串口通信
來源：維庫 作者：
關鍵字：51單片機 串口通信
這節我們主要講單片機上串口的工作原理和如何通過程序來對串口進行設置，以及根據所給出的實例實現與PC 機通信。
一、原理簡介
51 單片機內部有一個全雙工串列介面。什麼叫全雙工串口呢？一般來說，只能接受或只能發送的稱為單工串列；既可接收又可發送，但不能同時進行的稱為半雙工；能同時接收和發送的串列口稱為全雙工串列口。串列通信是指數據一位一位地按順序傳送的通信方式，其突出優點是只需一根傳輸線，可大大降低硬體成本，適合遠距離通信。其缺點是傳輸速度較低。
與之前一樣，首先我們來了解單片機串口相關的寄存器。
SBUF 寄存器：它是兩個在物理上獨立的接收、發送緩沖器，可同時發送、接收數據，可通過指令對SBUF 的讀寫來區別是對接收緩沖器的操作還是對發送緩沖器的操作。從而控制外部兩條獨立的收發信號線RXD（P3.0）、TXD（P3.1），同時發送、接收數據，實現全雙工。
串列口控制寄存器SCON（見表1） 。

表1 SCON寄存器
表中各位（從左至右為從高位到低位）含義如下。
SM0 和SM1 ：串列口工作方式控制位，其定義如表2 所示。

表2 串列口工作方式控制位
其中，fOSC 為單片機的時鍾頻率；波特率指串列口每秒鍾發送（或接收）的位數。
SM2 ：多機通信控制位。 該僅用於方式2 和方式3 的多機通信。其中發送機SM2 ＝ 1（需要程序控制設置）。接收機的串列口工作於方式2 或3，SM2=1 時，只有當接收到第9 位數據（RB8）為1 時，才把接收到的前8 位數據送入SBUF，且置位RI 發出中斷申請引發串列接收中斷，否則會將接受到的數據放棄。當SM2=0 時，就不管第位數據是0 還是1，都將數據送入SBUF，並置位RI 發出中斷申請。工作於方式0 時，SM2 必須為0。
REN ：串列接收允許位：REN =0 時，禁止接收；REN =1 時，允許接收。
TB8 ：在方式2、3 中，TB8 是發送機要發送的第9 位數據。在多機通信中它代表傳輸的地址或數據，TB8=0 為數據，TB8=1 時為地址。
RB8 ：在方式2、3 中，RB8 是接收機接收到的第9 位數據，該數據正好來自發送機的TB8，從而識別接收到的數據特徵。
TI ：串列口發送中斷請求標志。當CPU 發送完一串列數據後，此時SBUF 寄存器為空，硬體使TI 置1，請求中斷。CPU 響應中斷後，由軟體對TI 清零。
RI ：串列口接收中斷請求標志。當串列口接收完一幀串列數據時，此時SBUF 寄存器為滿，硬體使RI 置1，請求中斷。CPU 響應中斷後，用軟體對RI 清零。
電源控制寄存器PCON（見表3） 。

表3 PCON寄存器

表中各位（從左至右為從高位到低位）含義如下。
SMOD ：波特率加倍位。SMOD=1，當串列口工作於方式1、2、3 時，波特率加倍。SMOD=0，波特率不變。
GF1、GF0 ：通用標志位。
PD（PCON.1） ：掉電方式位。當PD=1 時，進入掉電方式。
IDL（PCON.0） ：待機方式位。當IDL=1 時，進入待機方式。
另外與串列口相關的寄存器有前面文章敘述的定時器相關寄存器和中斷寄存器。定時器寄存器用來設定波特率。中斷允許寄存器IE 中的ES 位也用來作為串列I/O 中斷允許位。當ES ＝ 1，允許 串列I/O 中斷；當ES ＝ 0，禁止串列I/O 中斷。中斷優先順序寄存器IP的PS 位則用作串列I/O 中斷優先順序控制位。當PS=1，設定為高優先順序；當PS =0，設定為低優先順序。
波特率計算：在了解了串列口相關的寄存器之後，我們可得出其通信波特率的一些結論：
① 方式0 和方式2 的波特率是固定的。
在方式0 中， 波特率為時鍾頻率的1/12， 即fOSC/12，固定不變。
在方式2 中，波特率取決於PCON 中的SMOD 值，即波特率為：

當SMOD=0 時，波特率為fosc/64 ；當SMOD=1 時，波特率為fosc/32。
② 方式1 和方式3 的波特率可變，由定時器1 的溢出率決定。

當定時器T1 用作波特率發生器時，通常選用定時初值自動重裝的工作方式2（ 注意：不要把定時器的工作方式與串列口的工作方式搞混淆了）。其計數結構為8 位，假定計數初值為Count，單片機的機器周期為T，則定時時間為（256 ?Count）×T 。從而在1s內發生溢出的次數（即溢出率）可由公式（1）所示：

從而波特率的計算公式由公式（2）所示：

在實際應用時，通常是先確定波特率，後根據波特率求T1 定時初值，因此式（2）又可寫為：

51單片機串口通訊

二、電路詳解

下面就對圖1 所示電路進行詳細說明。
圖1 串列通信實驗電路圖
最小系統部分（時鍾電路、復位電路等）第一講已經講過，在此不再敘述。我們重點來了解下與計算機通信的RS-232 介面電路。可以看到，在電路圖中，有TXD 和RXD 兩個接收和發送指示狀態燈，此外用了一個叫MAX3232 的晶元，那它是用來實現什麼的呢？首先我們要知道計算機上的串口是具有RS-232 標準的串列介面，而RS-232 的標准中定義了其電氣特性：高電平「1」信號電壓的范圍為-15V~-3V，低電平「0」
信號電壓的范圍為+3V~+15V。可能有些讀者會問，它為什麼要以這樣的電氣特性呢？這是因為高低電平用相反的電壓表示，至少有6V 的壓差，非常好的提高了數據傳輸的可靠性。由於單片機的管腳電平為TTL，單片機與RS-232 標準的串列口進行通信時，首先要解決的便是電平轉換的問題。一般來說，可以選擇一些專業的集成電路晶元，如圖中的MAX3232。MAX3232 晶元內部集成了電壓倍增電路，單電源供電即可完成電平轉換，而且工作電壓寬，3V~5.5V 間均能正常工作。其典型應用如圖中所示，其外圍所接的電容對傳輸速率有影響，在試驗套件中採用的是0.1μF。
值得一提的是MAX3232 晶元擁有兩對電平轉換線路，圖中只用了一路，因此浪費了另一路，在一些場合可以將兩路並聯以獲得較強的驅動抗干擾能力。此外，我們有必要了解圖中與計算機相連的DB-9 型RS-232的引腳結構（見圖2）。

圖2 DB-9連接器介面圖
其各管腳定義如下（見表4）。

表4 DB-9型介面管腳定義
三、程序設計
本講設計實常式序如下：
#include "AT89X52.h" （1）
void Init_Com（void） （ 2）
{
TMOD = 0x20; （ 3）
PCON = 0x00; （ 4）
SCON = 0x50; （ 5）
TH1 = 0xE8; （ 6）
TL1 = 0xE8; （ 7）
TR1 = 1; （ 8）
}
void main（void） （ 9）
{
unsigned char dat; （ 10）
Init_Com（）； （ 11）
while（1） （ 12）
程序詳細說明：
（1）頭文件包含。
（2）聲明串口初始化程序。
（3）設置定時器1 工作在模式2，自動裝載初值（詳見第二講）。
（4）SMOD 位清0，波特率不加倍。
（5）串列口工作在方式1，並允許接收。
（6）定時器1 高8 位賦初值。波特率為1200b/s（7）定時器1 低8 位賦初值。
（8）啟動定時器。
（9）主函數。
（10）定義一個字元型變數。
（11）初始化串口。
（12）死循環。
（13）如果接收到數據。
（14）將接收到的數據賦給之前定義的變數。
（15）將接收到的值輸出到P0 口。
（16）對接收標志位清0，准備再次接收。
（17）將接收到的數據又發送出去。
（18）查詢是否發送完畢。
（19）對發送標志位清0。
四、調試要點與實驗現象
接好硬體，通過冷啟動方式將程序所生成的。hex文件下載到單片機運行後，打開串口調試助手軟體，設置好波特率1200，復位單片機，然後在通過串口調試助手往單片機發送數據（見圖3），可以觀察到在接收窗口有發送的數據顯示，此外電路板上的串列通信指示燈也會閃爍，P0 口所接到LED 燈會閃爍所接收到的數據。

圖3 串口軟體調試界面
另外串口調試助手軟體使用時應注意的是，如果單片機開發板採用串口下載而且和串口調試助手是使用同一串口，則在打開串口軟體的同時不能給單片機下載程序，如需要下載，請首先點擊「關閉串口」，做發送實驗的時候，注意如果選中16 進制發送的就是數字或者字母的16 進制數值，比如發送「0」，實際接收的就應該是0x00，如果不選中，默認發送的是ASCII 碼值，此時發送「0」，實際接收的就應該是0x30，這點可以通過觀察板子P0 口上的對應的LED 指示出來。
五、總結
本講介紹了單片機串口通信的原理並給出了實例，通過該講，讀者可以了解和掌握51 單片機串口通信的原理與應用流程，利用串口通信，單片機可以與計算機相連，也可以單片機互聯或者多個單片機相互通信組網等，在實際的工程應用中非常廣泛。從學習的角度來說，熟練的利用串口將單片機系統中的相關信息顯示在計算機上可以很直觀方便的進行調試和開發。

⑷ 51單片機串口的原理和過程

單片機C51串口中斷接收和發送測試常式（含通信協議的實現）

通信協議：第1位元組，MSB為1，為第1位元組標志，第2位元組，MSB為0，為非第一位元組標志，其餘類推……，最後一個位元組為前幾個位元組後7位的異或校驗和。

測試方法：可以將串口調試助手的發送框寫上 95 10 20 25，並選上16進制發送，接收框選上16進制顯示，如果每發送一次就接收到95 10 20 25，說明測試成功。

//這是一個單片機C51串口接收（中斷）和發送常式，可以用來測試51單片機的中斷接收
//和查詢發送，另外我覺得發送沒有必要用中斷，因為程序的開銷是一樣的
//程序編寫： 龔建偉 [email protected]
//技術主頁：http://www.gjwtech.com
//您有這方面的問題可以和我討論

#include <reg51.h>
#include <string.h>

#define INBUF_LEN 4 //數據長度

unsigned char inbuf1[INBUF_LEN];
unsigned char checksum,count3;
bit read_flag=0;

void init_serialcomm(void)
{
SCON = 0x50; //SCON: serail mode 1, 8-bit UART, enable ucvr
TMOD |= 0x20; //TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload
PCON |= 0x80; //SMOD=1;
TH1 = 0xF4; //Baud:4800 fosc=11.0592MHz
IE |= 0x90; //Enable Serial Interrupt
TR1 = 1; // timer 1 run
// TI=1;
}

//向串口發送一個字元
void send_char_com(unsigned char ch)
{
SBUF=ch;
while(TI==0);
TI=0;
}

//向串口發送一個字元串，strlen為該字元串長度
void send_string_com(unsigned char *str,unsigned int strlen)
{
unsigned int k=0;
do
{
send_char_com(*(str + k));
k++;
} while(k < strlen);
}

//串口接收中斷函數
void serial () interrupt 4 using 3
{
if(RI)
{
unsigned char ch;
RI = 0;
ch=SBUF;
if(ch>127)
{
count3=0;
inbuf1[count3]=ch;
checksum= ch-128;
}
else
{
count3++;
inbuf1[count3]=ch;
checksum ^= ch;
if( (count3==(INBUF_LEN-1)) && (!checksum) )
{
read_flag=1; //如果串口接收的數據達到INBUF_LEN個，且校驗沒錯，
//就置位取數標志
}
}
}
}

main()
{
init_serialcomm(); //初始化串口
while(1)
{
if(read_flag) //如果取數標志已置位，就將讀到的數從串口發出
{
read_flag=0; //取數標志清0
send_string_com(inbuf1,INBUF_LEN);
}
}

}

⑸ 簡述單片機串列口的工作方式

89系列單片機的串列通信有4種工作方式：

1、方式0是同步移位寄存器方式，幀格式8位，波特率固定為fosc/12。

2、方式1是8位非同步通信方式，幀格式10位，波特率可變：T溢出率/n(n= :32或16)。

3、方式2是9位非同步通信方式，幀格式11位，波特率固定： fosc/n(n=32 或16)。

4、方式3是9位非同步通信方式，幀格式11位，波特率可變：T溢出率(m=32或16)。

方式1、2、3的區別主要表現在幀格式及波特率兩個方面。

單片機應用范圍：

單片機滲透到我們生活的各個領域。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網路通訊與數據傳輸，工業自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制等等。

還有自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械以及各種智能機械。因此，單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。

⑹ 51單片機串口工作原理,硬體原理

一般
單片機
串口
通訊
設置為串口中斷，當有數據
移入
SBUF寄存器
就
產生中斷，中斷程序
數據取走，等待接收
下一個數據，由於單片機數據處理速度
遠比
串口通訊速度快，所有不會產生
數據丟失的可能。

⑺ 麻煩問下單片機串口下載的原理是什麼

一般串列下載分兩種：

1、ISP：在系統編程，一般目標晶元內包含了專用的介面電路，上位機發送編程命令碼及編程式控制制信息後由晶元硬體自動完成編程。比如通過JTAG口升級就是其中的一種，現在推出的許多新的晶元比如ARM都採用此模式。ATMEL公司的AT89S5x系列的單片機的下載模式雖然不屬於JTAG模式，但很類似，應該屬於ISP類。
2、IAP：一般叫做在應用編程。MCS-51系列單片機中採用比較多的sst、stc兩家公司的單片機就屬於這種模式，與上面的模式是有區別的。

下面重點介紹一下IAP的工作流程：

以SST公司的89E564為例：FLASH分為2塊，一塊64K，就是我們應用程序要使用的程序空間；另一塊是8K，現在出廠時一般都預置了自編程的軟體代碼，這部分代碼與上位機的下載軟體通訊，獲取機器碼內容，然後實現對64K的編程操作。這8K的軟體用的不是專門的指令，都是51系列標準的指令，只是增加了一些特殊功能寄存器用於實現自編程。
晶元上電啟動後，程序首先在8K的程序空間中運行（其實此時相當於89C52晶元），程序主要工作流程如下：
第一步、首先檢測串口有無上位機傳遞過來的編程命令，有的話應答，然後開始自編程操作，編程結束後重新啟動；
第二步、如果串口沒有編程命令，則檢測64K區是否存在有效的機器碼。如果有則跳轉到64K區正式開始執行應用程序，否則會在8K區中等待，准備接收上位機傳送過來的編程命令。
對64K區的編程操作，8k區中的軟體只要將其代碼從串口接收過來，送到相應的寄存器中，按照要求循環編程就可以了。所以這部分軟體是可以修改的，比如某種設備有IC卡介面，就可以修改這8K的程序，實現通過IC卡升級軟體的功能，只是這種方式第一次燒寫時需要編程器，將8K區的出廠預裝程序換成用戶自己需要的升級程序。

歸納一下二者：
ISP編程屬於純硬體操作，只要FLASH的物理特性未損壞，就可以實現串口升級，但升級模式是固定的。
IAP模式屬於屬於軟體操作，如果8K區並無物理損壞但軟體有問題，就只能使用編程器來編程，無法實現串口升級。但正是由於這種可更改性，可以擴展多種升級方式，更靈活。其實物理損壞的可能性不大，所以我個人認為還是IAP更好些。

⑻ 單片機調試串口是什麼

1、串口是一種通信方式介面。其數據一位一位地順序傳送，一般使用3條線（TX、RX、GND）連接。一般電腦的COM口（9針D形介面）也稱它為RS-232介面不能與單片機機直接相連，需要通過電平轉換模塊轉換為TTL電平方可通信。主要設置有波特率、數據位數、奇偶校驗、停止位等。單片機通信一般採用96n81配置，即波特率9600、數據位：8位、奇偶校驗：n（無）、停止位：1
2、電腦和單片機通信一般使用《串口調試助手》》軟體進行調試。
沒有串口的電腦一般採用usb轉串口（TTL）與單片機的TX、RX管腳直接連接即可調試。

⑼ 單片機串口通信原理

1．RS232介面
RS232-C介面連接器一般使用型號為DB-9的9芯插頭座，只需3條介面線，即"發送數據"、"接收數據"和"信號地"即可傳輸數據，其9個引腳的定義如圖11-3所示。

圖11-3 RS232-C介面連接器定義

在RS232的規范中，電壓值在+3V~+15V（一般使用+6V）稱為"0"或"ON"。電壓在-3V~-15V（一般使用-6V）稱為"1"或"OFF"；計算機上的RS232"高電位"約為9V，而"低電位"則約為-9V。
RS232為全雙工工作模式，其信號的電壓是參考地線而得到的，可以同時進行數據的傳送和接收。在實際應用中採用RS232介面，信號的傳輸距離可以達到15m。不過RS232隻具有單站功能，即一對一通信。
2．RS485介面
RS485採用正負兩根信號線作為傳輸線路。兩線間的電壓差為+2V~6V表示邏輯"1"：兩線間的電壓差為-2V~6V表示邏輯"0"。
RS485為半雙工工作模式，其信號由正負兩條線路信號准位相減而得，是差分輸入方式，抗共模干擾能力強，即抗雜訊干擾性好；實際應用中其傳輸距離可達1200米。RS485具有多站能力，即一對多的主從通信。
在串列通信中，數據通常是在兩個站之間傳送，按照數據在通信線路上的傳送方向可分為3種基本的傳送方式：單工、半雙工和全雙工，如圖11-4所示。

（點擊查看大圖）圖11-4 單工、半雙工和全雙工通信
單工通信使用一根導線，信號的傳送方和接收方有明確的方向性。也就是說，通信只在一個方向上進行。
若使用同一根傳輸線既作為接收線路又作為發送線路，雖然數據可以在兩個方向上傳送，但通信雙方不能同時收發數據，這樣的傳送方式稱為半雙工。採用半雙工方式時，通信系統每一端的發送器和接收器，通過收發開關分時轉接到通信線上，進行方向的切換。
當數據的發送和接收，分別由兩根不同的傳輸線傳送時，通信雙方都能在同一時刻進行發送和接收操作，這樣的傳送方式就是全雙工。在全雙工方式下，通信系統的每一端都設置了發送器和接收器，因此，能控制數據同時在兩個方向上傳輸。全雙工方式無須進行方向的切換。
串列通信可分為兩種類型，一種是同步通信，另一種是非同步通信。採用同步通信時，將所有字元組成一個組，這樣，字元可以一個接一個地傳輸，但是，在每組信息的開始要加上同步字元，在沒有信息要傳輸時，填上空字元，因為同步傳輸不允許有空隙。採用非同步通信時，兩個字元之間的傳輸間隔是任意的，所以，每個字元的前後都要用一些數據位來作為分隔位。比較起來，在傳輸率相同時，同步通信方式下的信息有效率要比非同步方式高，因為同步方式的非數據信息比例比較小。但是，從另一方面看，同步方式要求進行信息傳輸的雙方必須用同一個時鍾進行協調，正是這個時鍾確定了同步串列傳輸過程中每一個信息位的位置。這樣一來，如果採用同步方式，那麼，在傳輸數據的同時，還必須傳輸時鍾信號。而在非同步方式下，接收方的時鍾頻率和發送方的時鍾頻率不必完全一樣，而只要比較相近，即不超過一定的允許范圍就行了。在數據傳輸中，較為廣泛採用的是非同步通信，非同步通信的標准數據格式如圖11-5所示。

（點擊查看大圖）圖11-5 非同步通信數據格式
從圖11-5所列格式可以看出，非同步通信的特點是一個字元一個字元地傳輸，並且每個字元的傳送總是以起始位開始，以停止位結束，字元之間沒有固定的時間間隔要求。每一次有一個起始位，緊接著是5~8個的數據位，再後為校驗位，可以是奇檢驗，也可以是偶校驗，也可不設置，最後是1比特，或1比特半，或2比特的停止位，停止位後面是不定長度的空閑位。停止位和空閑位都規定為高電平，這樣就保證起始位開始處一定有一個下降沿，以此標識開始傳送數據。