信息工程学院实验报告

课程名称：单片机原理及接口

成 绩： 实验项目名称：串口通信实验 实验时间：2017.5 一、实 验 目 的:

1．了解什么是串口，串口的作用等。 2、了解串口通信的相关概念

3、利用keil软件，熟悉并掌握中串口通信的使用

4、通过实验，熟悉串口通信程序的格式，串口通信的应用等

二、实 验 原 理 1、串口通信概念：

单片机应用与数据采集或工业控制时，往往作为前端机安装在工业现场，远离主机，现场数据采用串行通信方式发往主机进行处理，以降低通信成本，提高通信可靠性。如下图所示。

指导老师(签名)：

2、串口数据通信方式及特点

★ 数据通信方式有两种：并行通信与串行通信 ★并行通信： 所传送数据的各位同时发送或接收，

数据有多少位就需要多少根数据线。

特点： 速度快，成本高，适合近距离传输 如计算机并口，打印机，8255 。 ★串行通信：所传送数据的各位按顺序一位一位 地发送或接收。

只需一根数据，一根地线，共2 根

特点：成本低，硬件方便，适合远距离通信， 传输速度低。 串行通信与并行通信示意图如下：

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3、串行通信基本格式

①单工通信：数据只能单向传送。

②半双工通信：通信是双向的，但每一时刻，数据流通的方向是单向的。

③全双工通信：允许数据同时在两个方向流动，即通信双方的数据发送和接收是同时进行的。

4、异步串行通信/同步串行通信 ①异步串行通信：

异步串行通信采用如下的帧结构：

起始位 + 8位数据位 + 停止位 或 起始位 + 9位数据位 + 停止位 其中：起始位为低电平，停止位为高电平。 优点：硬件结构简单 缺点：传输速度慢 ②同步串行通信：

在同步通信中，发送方在数据或字符开始处就用同步字符(常约定1～2个字节)指示一帧的开始 ，由时钟来实现发送端和接收端同步，接收方一旦检测到与规定的同步字符符合，下面 就连续按顺序传送若干个数据 ，最后发校验字节。见下图：

5、串行通信过程与UART

基本的计算机异步串行通信系统中，两台计算机之间通过三根信号线TxD、RxD和GND连接起来，TxD与GND构成发送线路，RxD与GND构成接收线路。一台计算机的TxD、RxD线分别与另一台计算机的RxD、TxD线相连。

由于在串行通信过程中的并串转换、串并转换、线路检测、采样判决、组帧、

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拆帧、发送和接收等操作需消耗CPU大量时间，以至CPU无法处理其它工作，因而开发出专用于处理异步串行通信发送和接收工作的芯片UART（通用异步串行通信接收发送器）。

CPU只需将要发送的一个字节数据交给UART，其它发送工作由UART自动完成，当UART将一帧数据发送完毕，会通知CPU 已发送完，可提交下一个字节 。

UART自动监测线路状态并完成数据接收工作，当接收到一个字节数据后，UART会通知CPU来读取。采用UART后，CPU的负担大大减轻了。

6、MCS—51的串行通信接口

MCS－51单片机内部集成有一个UART，用于全双工方式的串行通信，可以同时发送、接收数据。它有两个互相独立的接收、发送缓冲器，这两个缓冲器同名SBUF，共用一个地址号（99H）。

发送SBUF：只能写，不能读； SBUF = a； 接收SBUF：只能读，不能写。 a = SBUF；

串行接口有四种工作方式，有的工作方式时其波特率是可变的。用户可以用软件编程的方法在串行控制寄存器SCON中写入相应的控制字就可改变串行口的工作方式。 串行口结构图如下：

串行通信的传送过程说明：

甲方发送时，CPU执行指令 SBUF =A 启动了发送过程，数据并行送入SBUF ，在发送时钟 shift的控制下由低位到高位一位一位发送，乙方在接收时钟 shift 的控制下由低位到高位 顺序进入移位寄存器SBUF ，甲方一帧数据发送完毕，置位发送中断标志TI，该位可作为查询标志（或引起中断），CPU可再发送下一帧数据 。乙方一帧数据到齐即接收缓冲器满，置位接收中断标志RI，该位可作为查询标志（或引起接收中断），通过A=SBUF CPU将这帧数据并行读入。

由上述可知：

1. 甲、乙方的移位时钟频率应相同，即应具有相同的波特率，否则会造成数据丢失。

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