单片机串口原理

⑴ 简述单片机串行口工作方式一的工作原理。

方式1是波特率可变的8位异步通信接口方式，可与标准UART设备相接。
串行口方式1的波特率：
波特率=2SMOD/32xfosc/12x（1/（2k-X））

⑵ 单片机中的串口是什么

单片机中的串口用来进行串行通信，即数据是一位一位（二进制0或1）向外传输的，和并行传递数据相比，数据线比较少，只要1根（异步传输）或2根数据线（同步传输）加一根地线，因此成本低，适合远距离传输，而并行传输一次传输8位或16 位数据，理论上传输速度快，但所需数据线多，并且传输距离远时存在相互干扰问题，结果近年来在一些高速传输场合也被串行通信替代，如USB接口（也是一种串口）打印机已基本取代并口打印机，SATA硬盘早已取代并口硬盘，连显卡也成了串口连接

⑶ 51单片机串口通讯

51单片机串口通信
来源：维库 作者：
关键字：51单片机 串口通信
这节我们主要讲单片机上串口的工作原理和如何通过程序来对串口进行设置，以及根据所给出的实例实现与PC 机通信。
一、原理简介
51 单片机内部有一个全双工串行接口。什么叫全双工串口呢？一般来说，只能接受或只能发送的称为单工串行；既可接收又可发送，但不能同时进行的称为半双工；能同时接收和发送的串行口称为全双工串行口。串行通信是指数据一位一位地按顺序传送的通信方式，其突出优点是只需一根传输线，可大大降低硬件成本，适合远距离通信。其缺点是传输速度较低。
与之前一样，首先我们来了解单片机串口相关的寄存器。
SBUF 寄存器：它是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器，可同时发送、接收数据，可通过指令对SBUF 的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。从而控制外部两条独立的收发信号线RXD（P3.0）、TXD（P3.1），同时发送、接收数据，实现全双工。
串行口控制寄存器SCON（见表1） 。

表1 SCON寄存器
表中各位（从左至右为从高位到低位）含义如下。
SM0 和SM1 ：串行口工作方式控制位，其定义如表2 所示。

表2 串行口工作方式控制位
其中，fOSC 为单片机的时钟频率；波特率指串行口每秒钟发送（或接收）的位数。
SM2 ：多机通信控制位。 该仅用于方式2 和方式3 的多机通信。其中发送机SM2 ＝ 1（需要程序控制设置）。接收机的串行口工作于方式2 或3，SM2=1 时，只有当接收到第9 位数据（RB8）为1 时，才把接收到的前8 位数据送入SBUF，且置位RI 发出中断申请引发串行接收中断，否则会将接受到的数据放弃。当SM2=0 时，就不管第位数据是0 还是1，都将数据送入SBUF，并置位RI 发出中断申请。工作于方式0 时，SM2 必须为0。
REN ：串行接收允许位：REN =0 时，禁止接收；REN =1 时，允许接收。
TB8 ：在方式2、3 中，TB8 是发送机要发送的第9 位数据。在多机通信中它代表传输的地址或数据，TB8=0 为数据，TB8=1 时为地址。
RB8 ：在方式2、3 中，RB8 是接收机接收到的第9 位数据，该数据正好来自发送机的TB8，从而识别接收到的数据特征。
TI ：串行口发送中断请求标志。当CPU 发送完一串行数据后，此时SBUF 寄存器为空，硬件使TI 置1，请求中断。CPU 响应中断后，由软件对TI 清零。
RI ：串行口接收中断请求标志。当串行口接收完一帧串行数据时，此时SBUF 寄存器为满，硬件使RI 置1，请求中断。CPU 响应中断后，用软件对RI 清零。
电源控制寄存器PCON（见表3） 。

表3 PCON寄存器

表中各位（从左至右为从高位到低位）含义如下。
SMOD ：波特率加倍位。SMOD=1，当串行口工作于方式1、2、3 时，波特率加倍。SMOD=0，波特率不变。
GF1、GF0 ：通用标志位。
PD（PCON.1） ：掉电方式位。当PD=1 时，进入掉电方式。
IDL（PCON.0） ：待机方式位。当IDL=1 时，进入待机方式。
另外与串行口相关的寄存器有前面文章叙述的定时器相关寄存器和中断寄存器。定时器寄存器用来设定波特率。中断允许寄存器IE 中的ES 位也用来作为串行I/O 中断允许位。当ES ＝ 1，允许 串行I/O 中断；当ES ＝ 0，禁止串行I/O 中断。中断优先级寄存器IP的PS 位则用作串行I/O 中断优先级控制位。当PS=1，设定为高优先级；当PS =0，设定为低优先级。
波特率计算：在了解了串行口相关的寄存器之后，我们可得出其通信波特率的一些结论：
① 方式0 和方式2 的波特率是固定的。
在方式0 中， 波特率为时钟频率的1/12， 即fOSC/12，固定不变。
在方式2 中，波特率取决于PCON 中的SMOD 值，即波特率为：

当SMOD=0 时，波特率为fosc/64 ；当SMOD=1 时，波特率为fosc/32。
② 方式1 和方式3 的波特率可变，由定时器1 的溢出率决定。

当定时器T1 用作波特率发生器时，通常选用定时初值自动重装的工作方式2（ 注意：不要把定时器的工作方式与串行口的工作方式搞混淆了）。其计数结构为8 位，假定计数初值为Count，单片机的机器周期为T，则定时时间为（256 ?Count）×T 。从而在1s内发生溢出的次数（即溢出率）可由公式（1）所示：

从而波特率的计算公式由公式（2）所示：

在实际应用时，通常是先确定波特率，后根据波特率求T1 定时初值，因此式（2）又可写为：

51单片机串口通讯

二、电路详解

下面就对图1 所示电路进行详细说明。
图1 串行通信实验电路图
最小系统部分（时钟电路、复位电路等）第一讲已经讲过，在此不再叙述。我们重点来了解下与计算机通信的RS-232 接口电路。可以看到，在电路图中，有TXD 和RXD 两个接收和发送指示状态灯，此外用了一个叫MAX3232 的芯片，那它是用来实现什么的呢？首先我们要知道计算机上的串口是具有RS-232 标准的串行接口，而RS-232 的标准中定义了其电气特性：高电平“1”信号电压的范围为-15V~-3V，低电平“0”
信号电压的范围为+3V~+15V。可能有些读者会问，它为什么要以这样的电气特性呢？这是因为高低电平用相反的电压表示，至少有6V 的压差，非常好的提高了数据传输的可靠性。由于单片机的管脚电平为TTL，单片机与RS-232 标准的串行口进行通信时，首先要解决的便是电平转换的问题。一般来说，可以选择一些专业的集成电路芯片，如图中的MAX3232。MAX3232 芯片内部集成了电压倍增电路，单电源供电即可完成电平转换，而且工作电压宽，3V~5.5V 间均能正常工作。其典型应用如图中所示，其外围所接的电容对传输速率有影响，在试验套件中采用的是0.1μF。
值得一提的是MAX3232 芯片拥有两对电平转换线路，图中只用了一路，因此浪费了另一路，在一些场合可以将两路并联以获得较强的驱动抗干扰能力。此外，我们有必要了解图中与计算机相连的DB-9 型RS-232的引脚结构（见图2）。

图2 DB-9连接器接口图
其各管脚定义如下（见表4）。

表4 DB-9型接口管脚定义
三、程序设计
本讲设计实例程序如下：
#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）
程序详细说明：
（1）头文件包含。
（2）声明串口初始化程序。
（3）设置定时器1 工作在模式2，自动装载初值（详见第二讲）。
（4）SMOD 位清0，波特率不加倍。
（5）串行口工作在方式1，并允许接收。
（6）定时器1 高8 位赋初值。波特率为1200b/s（7）定时器1 低8 位赋初值。
（8）启动定时器。
（9）主函数。
（10）定义一个字符型变量。
（11）初始化串口。
（12）死循环。
（13）如果接收到数据。
（14）将接收到的数据赋给之前定义的变量。
（15）将接收到的值输出到P0 口。
（16）对接收标志位清0，准备再次接收。
（17）将接收到的数据又发送出去。
（18）查询是否发送完毕。
（19）对发送标志位清0。
四、调试要点与实验现象
接好硬件，通过冷启动方式将程序所生成的。hex文件下载到单片机运行后，打开串口调试助手软件，设置好波特率1200，复位单片机，然后在通过串口调试助手往单片机发送数据（见图3），可以观察到在接收窗口有发送的数据显示，此外电路板上的串行通信指示灯也会闪烁，P0 口所接到LED 灯会闪烁所接收到的数据。

图3 串口软件调试界面
另外串口调试助手软件使用时应注意的是，如果单片机开发板采用串口下载而且和串口调试助手是使用同一串口，则在打开串口软件的同时不能给单片机下载程序，如需要下载，请首先点击“关闭串口”，做发送实验的时候，注意如果选中16 进制发送的就是数字或者字母的16 进制数值，比如发送“0”，实际接收的就应该是0x00，如果不选中，默认发送的是ASCII 码值，此时发送“0”，实际接收的就应该是0x30，这点可以通过观察板子P0 口上的对应的LED 指示出来。
五、总结
本讲介绍了单片机串口通信的原理并给出了实例，通过该讲，读者可以了解和掌握51 单片机串口通信的原理与应用流程，利用串口通信，单片机可以与计算机相连，也可以单片机互联或者多个单片机相互通信组网等，在实际的工程应用中非常广泛。从学习的角度来说，熟练的利用串口将单片机系统中的相关信息显示在计算机上可以很直观方便的进行调试和开发。

⑷ 51单片机串口的原理和过程

单片机C51串口中断接收和发送测试例程（含通信协议的实现）

通信协议：第1字节，MSB为1，为第1字节标志，第2字节，MSB为0，为非第一字节标志，其余类推……，最后一个字节为前几个字节后7位的异或校验和。

测试方法：可以将串口调试助手的发送框写上 95 10 20 25，并选上16进制发送，接收框选上16进制显示，如果每发送一次就接收到95 10 20 25，说明测试成功。

//这是一个单片机C51串口接收（中断）和发送例程，可以用来测试51单片机的中断接收
//和查询发送，另外我觉得发送没有必要用中断，因为程序的开销是一样的
//程序编写： 龚建伟 [email protected]
//技术主页：http://www.gjwtech.com
//您有这方面的问题可以和我讨论

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

#define INBUF_LEN 4 //数据长度

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;
}

//向串口发送一个字符
void send_char_com(unsigned char ch)
{
SBUF=ch;
while(TI==0);
TI=0;
}

//向串口发送一个字符串，strlen为该字符串长度
void send_string_com(unsigned char *str,unsigned int strlen)
{
unsigned int k=0;
do
{
send_char_com(*(str + k));
k++;
} while(k < strlen);
}

//串口接收中断函数
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; //如果串口接收的数据达到INBUF_LEN个，且校验没错，
//就置位取数标志
}
}
}
}

main()
{
init_serialcomm(); //初始化串口
while(1)
{
if(read_flag) //如果取数标志已置位，就将读到的数从串口发出
{
read_flag=0; //取数标志清0
send_string_com(inbuf1,INBUF_LEN);
}
}

}

⑸ 简述单片机串行口的工作方式

89系列单片机的串行通信有4种工作方式：

1、方式0是同步移位寄存器方式，帧格式8位，波特率固定为fosc/12。

2、方式1是8位异步通信方式，帧格式10位，波特率可变：T溢出率/n(n= :32或16)。

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

4、方式3是9位异步通信方式，帧格式11位，波特率可变：T溢出率(m=32或16)。

方式1、2、3的区别主要表现在帧格式及波特率两个方面。

单片机应用范围：

单片机渗透到我们生活的各个领域。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制等等。

还有自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

⑹ 51单片机串口工作原理,硬件原理

一般
单片机
串口
通讯
设置为串口中断，当有数据
移入
SBUF寄存器
就
产生中断，中断程序
数据取走，等待接收
下一个数据，由于单片机数据处理速度
远比
串口通讯速度快，所有不会产生
数据丢失的可能。

⑺ 麻烦问下单片机串口下载的原理是什么

一般串行下载分两种：

1、ISP：在系统编程，一般目标芯片内包含了专用的接口电路，上位机发送编程命令码及编程控制信息后由芯片硬件自动完成编程。比如通过JTAG口升级就是其中的一种，现在推出的许多新的芯片比如ARM都采用此模式。ATMEL公司的AT89S5x系列的单片机的下载模式虽然不属于JTAG模式，但很类似，应该属于ISP类。
2、IAP：一般叫做在应用编程。MCS-51系列单片机中采用比较多的sst、stc两家公司的单片机就属于这种模式，与上面的模式是有区别的。

下面重点介绍一下IAP的工作流程：

以SST公司的89E564为例：FLASH分为2块，一块64K，就是我们应用程序要使用的程序空间；另一块是8K，现在出厂时一般都预置了自编程的软件代码，这部分代码与上位机的下载软件通讯，获取机器码内容，然后实现对64K的编程操作。这8K的软件用的不是专门的指令，都是51系列标准的指令，只是增加了一些特殊功能寄存器用于实现自编程。
芯片上电启动后，程序首先在8K的程序空间中运行（其实此时相当于89C52芯片），程序主要工作流程如下：
第一步、首先检测串口有无上位机传递过来的编程命令，有的话应答，然后开始自编程操作，编程结束后重新启动；
第二步、如果串口没有编程命令，则检测64K区是否存在有效的机器码。如果有则跳转到64K区正式开始执行应用程序，否则会在8K区中等待，准备接收上位机传送过来的编程命令。
对64K区的编程操作，8k区中的软件只要将其代码从串口接收过来，送到相应的寄存器中，按照要求循环编程就可以了。所以这部分软件是可以修改的，比如某种设备有IC卡接口，就可以修改这8K的程序，实现通过IC卡升级软件的功能，只是这种方式第一次烧写时需要编程器，将8K区的出厂预装程序换成用户自己需要的升级程序。

归纳一下二者：
ISP编程属于纯硬件操作，只要FLASH的物理特性未损坏，就可以实现串口升级，但升级模式是固定的。
IAP模式属于属于软件操作，如果8K区并无物理损坏但软件有问题，就只能使用编程器来编程，无法实现串口升级。但正是由于这种可更改性，可以扩展多种升级方式，更灵活。其实物理损坏的可能性不大，所以我个人认为还是IAP更好些。

⑻ 单片机调试串口是什么

1、串口是一种通信方式接口。其数据一位一位地顺序传送，一般使用3条线（TX、RX、GND）连接。一般电脑的COM口（9针D形接口）也称它为RS-232接口不能与单片机机直接相连，需要通过电平转换模块转换为TTL电平方可通信。主要设置有波特率、数据位数、奇偶校验、停止位等。单片机通信一般采用96n81配置，即波特率9600、数据位：8位、奇偶校验：n（无）、停止位：1
2、电脑和单片机通信一般使用《串口调试助手》》软件进行调试。
没有串口的电脑一般采用usb转串口（TTL）与单片机的TX、RX管脚直接连接即可调试。

⑼ 单片机串口通信原理

1．RS232接口
RS232-C接口连接器一般使用型号为DB-9的9芯插头座，只需3条接口线，即"发送数据"、"接收数据"和"信号地"即可传输数据，其9个引脚的定义如图11-3所示。

图11-3 RS232-C接口连接器定义

在RS232的规范中，电压值在+3V~+15V（一般使用+6V）称为"0"或"ON"。电压在-3V~-15V（一般使用-6V）称为"1"或"OFF"；计算机上的RS232"高电位"约为9V，而"低电位"则约为-9V。
RS232为全双工工作模式，其信号的电压是参考地线而得到的，可以同时进行数据的传送和接收。在实际应用中采用RS232接口，信号的传输距离可以达到15m。不过RS232只具有单站功能，即一对一通信。
2．RS485接口
RS485采用正负两根信号线作为传输线路。两线间的电压差为+2V~6V表示逻辑"1"：两线间的电压差为-2V~6V表示逻辑"0"。
RS485为半双工工作模式，其信号由正负两条线路信号准位相减而得，是差分输入方式，抗共模干扰能力强，即抗噪声干扰性好；实际应用中其传输距离可达1200米。RS485具有多站能力，即一对多的主从通信。
在串行通信中，数据通常是在两个站之间传送，按照数据在通信线路上的传送方向可分为3种基本的传送方式：单工、半双工和全双工，如图11-4所示。

（点击查看大图）图11-4 单工、半双工和全双工通信
单工通信使用一根导线，信号的传送方和接收方有明确的方向性。也就是说，通信只在一个方向上进行。
若使用同一根传输线既作为接收线路又作为发送线路，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据，这样的传送方式称为半双工。采用半双工方式时，通信系统每一端的发送器和接收器，通过收发开关分时转接到通信线上，进行方向的切换。
当数据的发送和接收，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工。在全双工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传输。全双工方式无须进行方向的切换。
串行通信可分为两种类型，一种是同步通信，另一种是异步通信。采用同步通信时，将所有字符组成一个组，这样，字符可以一个接一个地传输，但是，在每组信息的开始要加上同步字符，在没有信息要传输时，填上空字符，因为同步传输不允许有空隙。采用异步通信时，两个字符之间的传输间隔是任意的，所以，每个字符的前后都要用一些数据位来作为分隔位。比较起来，在传输率相同时，同步通信方式下的信息有效率要比异步方式高，因为同步方式的非数据信息比例比较小。但是，从另一方面看，同步方式要求进行信息传输的双方必须用同一个时钟进行协调，正是这个时钟确定了同步串行传输过程中每一个信息位的位置。这样一来，如果采用同步方式，那么，在传输数据的同时，还必须传输时钟信号。而在异步方式下，接收方的时钟频率和发送方的时钟频率不必完全一样，而只要比较相近，即不超过一定的允许范围就行了。在数据传输中，较为广泛采用的是异步通信，异步通信的标准数据格式如图11-5所示。

（点击查看大图）图11-5 异步通信数据格式
从图11-5所列格式可以看出，异步通信的特点是一个字符一个字符地传输，并且每个字符的传送总是以起始位开始，以停止位结束，字符之间没有固定的时间间隔要求。每一次有一个起始位，紧接着是5~8个的数据位，再后为校验位，可以是奇检验，也可以是偶校验，也可不设置，最后是1比特，或1比特半，或2比特的停止位，停止位后面是不定长度的空闲位。停止位和空闲位都规定为高电平，这样就保证起始位开始处一定有一个下降沿，以此标识开始传送数据。