【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 B8：接收到的數(shù)據(jù)的第 9 位。在方式 0 中不使用 RB8。在方式 1 中，若（ SM2）=0， RB8 為接收到的停止位。在方式 2 或方式 3 中， RB8 為接收到的第 9 位數(shù)據(jù)。 TI：發(fā)送中 斷標(biāo)志。在方式 0 中，第 8 位發(fā)送結(jié)束時(shí)，由硬件置位。在其它方式的發(fā)送停止位前，由硬件置位。 TI 置位既表示一幀信息發(fā)送結(jié)束，同時(shí)也是申請(qǐng)中斷，可根據(jù)需要，用軟件查詢的方法獲得數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢的信息，或用中斷的方式來(lái)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)。 TI 必須用軟件清 0。 RI：接收中斷標(biāo)志位。在方式 0，當(dāng)接收完第 8 位數(shù)據(jù)后，由硬件置位。在其它方式中，在接收到停止位的中間時(shí)刻由硬件置位（例外情況見(jiàn)于 SM2 的說(shuō)明）。 RI 置位表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，可用查詢的方法獲知或者用中斷的方法獲知。 RI 也必須用軟件清 0。 1. 方式 0 在方式 0 下， 串行口的 SBUF 是作為同步的移位寄存器用的。 在串行口發(fā)送時(shí)，“ SBUF（發(fā)送）”相當(dāng)于一個(gè)并入串出的移位寄存器，由 MCS51的 內(nèi)部總線并行接收 8 位數(shù)據(jù)，并從 TxD 線串行輸出， 此時(shí)是在 TI=0 下進(jìn)行的CPU 通過(guò)指令給 “ SBUF（發(fā)送）” 送出發(fā)送字符后， RxD 線上即可發(fā)出 8 位數(shù)據(jù)，8 位數(shù)據(jù)發(fā)送完后 TI 由硬件置位，并可向 CPU 請(qǐng)求中斷， CPU 響應(yīng)中斷后先用軟件使 TI 清零 ，然后再給 “ SBUF（發(fā)送）” 送下一幀的數(shù)據(jù)。 在接收 操作時(shí)， “ SBUF（ 接收 ）” 相當(dāng)于一個(gè)串入并出的移位寄存器，從 RxD線接收一幀串行數(shù)據(jù)并 把它并行的送入內(nèi)部總線，此時(shí) RI=0 且 REN=1，接收電路接收到 8 位數(shù)據(jù)后， RI 自動(dòng)置 1 并發(fā)出串行口中斷請(qǐng)求， CPU 響應(yīng)后 RI 由軟件復(fù)位。 2. 方式 1 在 方式 1 下，串行口設(shè)定為 10 位異步通信方式，字符幀中除 8 位數(shù)據(jù)外，還武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 可有一位起始位和一位停止位。 發(fā)送操作時(shí)， TI=0，執(zhí)行指令后，發(fā)送電路就自動(dòng)在 8 位發(fā)送字符前后分別添加 一位起始位和一位停止位 ，并在移動(dòng)脈沖作用下在 TxD 線上依次發(fā)送一幀信息，發(fā)送完后自動(dòng)維持 TxD 線高電平。 TI 也由硬件在發(fā)送停止位時(shí)置位，并由軟件將它復(fù)位。 接收操作時(shí) ， RI=0 且 REN=1，接收電路對(duì)高電平的 RxD 線采樣，當(dāng)接收電路連續(xù) 8 次采樣到 RxD 線為低電平時(shí)，相應(yīng)的檢測(cè)器便可確認(rèn) RxD 線上有了起始位 ，在接收數(shù)據(jù)第 9 位時(shí)，當(dāng) RI=0 和 SM2=0 或接收到的停止位為 1，才能把接收到的 8 位字符存入 “ SBUF（ 接收 ）” 中，把停止位送入 RB8， 并使 RI=1 和發(fā)出串行口中斷請(qǐng)求，若上述條件不滿足，則數(shù)據(jù)被舍去。 3. 方式 2 和方式 3 方式 2 和方式 3 都是 11 位異步收發(fā)。兩者的差異僅在于通信波特率有所不同方式 2 的波特率由 MCS51 主頻 fosc經(jīng) 32 或 64 分頻后提供；方式 3 的波特率有定時(shí)器 T1 或 T2 的溢出率經(jīng) 32 分頻后提供，故它的波特率是可調(diào)的。 方式 2 和方式 3 的發(fā)送過(guò)程 和接收過(guò)程 類似于方式 1，只是在發(fā)送數(shù)據(jù)第 9 位時(shí)，將之預(yù)先裝入 SCON 的 TB8 中，而第 9 位可由用戶自定義。一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完后， TI=1， CPU 便可通過(guò)查詢 TI 來(lái)以同樣方法發(fā)送下一個(gè)字符幀 。 方式 2 和方式 3 的接收過(guò)程也和方式 1 類似。所不同的是：方式 1 時(shí) RB8 中存放的是停止位， 方式 2 和方式 3 時(shí) RB8 中存放的是數(shù)據(jù)第 9 位。 因此， 方式 2 和方式 3 時(shí)必須滿足接收有效字符的條件變?yōu)椋?RI=0 和 SM2=0 或者收到的第 9 位為 1，只有上述條件同時(shí)滿足時(shí)接 收到的字符才能送入 SBUF，第 9 位數(shù)據(jù)位才能裝入 RB8 中，并使 RI=1。 電源控制寄存器 PCON 中只有一位 SMOD 與串行口工作有關(guān)，它的位格式為 圖39 所示 ： 圖 39 電源控制寄存器 PCON SMOD：波特率倍增位。串行口工作在方式 方式 方式 3 時(shí)，若 SMOD=1，武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 則波特率提高一倍；若 SMOD=0，則波特率不提高一倍。 (二 ) 串行口的通信波特率 串行口的通信波特率恰好反映串行口傳輸數(shù)據(jù)的速率。通信波特率的選用，不僅和所選通信設(shè)備、傳輸距離有關(guān)，還受傳輸線狀況所制約。 波特率設(shè)計(jì) 方式 0 的波 特率 工作方式 0 時(shí)，移位脈沖由機(jī)器周期的第 6 個(gè)狀態(tài)周期 S6 給出，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)移位脈沖，發(fā)送或接收一位數(shù)據(jù)。因此，波特率是固定的，為振蕩頻率的 1/12，不受 PCON 寄存器中 SMOD 的影響。用公式表示為： 工作方式 0 的波特率 =fosc/12 （式 ） 方式 2 的波特率 工作方式 2 時(shí)，移位脈沖由振蕩頻率 fosc 的第二節(jié)拍 P2 時(shí)鐘（即 fosc/2）給出，所以，方式 2 波特率取決于 PCON 中的 SMOD 位的值，當(dāng) SMOD=0 時(shí)，波特率 為 fosc 的 1/64；當(dāng) SMOD=1 時(shí)，波特率為 fosc 的 1/32，用公式表示為； 工作方式 2 波特率 =（ 2SMOD/64） fosc （式 ） 工作方式 1 和方式 3 的波特率 在這兩種方式下，串行口波特率是由定時(shí)器的溢出率決定的，因而波特率也是可變的。相應(yīng)公式為： 波特率 =（ 2SMOD/32） *定時(shí)器 T1 溢出率 （式 ） 定時(shí)器 T1 溢出率 =（ fosc/12） * [1/（ 2k 初值） ] （式 ） 實(shí)際上定時(shí)器 T1 通常采用方式 2，因?yàn)槎〞r(shí)器 T1 在方式 2 下工作， TH1 和 TL1分別設(shè)定為兩個(gè) 8 位重裝計(jì)數(shù)器 。 表 31 固定波特率與寄存器狀態(tài) 波特率 fosc SMOD 定時(shí)器 T1 C/T 所選方式 相應(yīng)初值 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 串行口方式 0 6Mhz * * * * 串行口方式 2 6Mhz 1 * * * 方式 1 或 3 6Mhz 1 0 2 FEH 6Mhz 1 0 2 FDH 6Mhz 0 0 2 FDH 6Mhz 0 0 2 FAH 6Mhz 0 0 2 F4H 6Mhz 0 0 2 E8H 110 6Mhz 0 0 2 72H 55 6Mhz 0 0 2 FEEBH (三 ) 串口工作方式 3 的發(fā)送接收時(shí)序 串口工作方式 3 的發(fā)送、接收時(shí)序如圖 311 所示。 圖 311 發(fā)送接收時(shí)序圖 串行接口及其 電平 轉(zhuǎn)換電路 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 串行接口 RS232 結(jié)構(gòu)與 引腳 功能 RS232 是個(gè)人計(jì)算機(jī)上的 通信接口 之一，由 電子工業(yè)協(xié) 會(huì) (Electronic Industries Association， EIA) 所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。通常 RS232 接口以 9 個(gè)引腳 (DB9) 或是 25個(gè)引腳 (DB25) 的型態(tài)出現(xiàn) 如圖 312 所示 。（這里我們運(yùn)用 DB9，其針孔意義如圖 313 所示 ） 在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。 RS232 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒 150、 300、 600、 1200、 2400、4800、 9600、 19200 波特。 RS232 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有 2500pF 的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用 150pF/m 的通信電纜時(shí)，最大通信距離為 15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS232 屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題，因此一般用于 15m 以內(nèi)的通信。 同時(shí) RS232 是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）的通信，因此 PC 機(jī)無(wú)法直接對(duì)多個(gè)下位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。 圖 312 9 針、 25 針接口 圖 313 9 針管腳意義 RS232 的 電器特性、 邏輯電平 和各種信號(hào)線功能 的 規(guī)定。 在 TxD 和 RxD 上： 邏輯 1： 3V ～ 15V 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 邏輯 0： +3V～ +15V 發(fā)送數(shù) 據(jù) (TxD)—— 通過(guò) TxD 終端將串 行數(shù)據(jù)發(fā)送 到 MODEM，(DTE→DCE) 。 接收數(shù)據(jù) (RxD)—— 通過(guò) RxD 線終端接收從 MODEM 發(fā)來(lái)的串行數(shù)據(jù)，(DCE→DTE) 。 以上規(guī)定說(shuō)明了 RS232 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯 “1”的電平低于 3V，邏輯 “0”的電平高于 +3V。 也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于 3V 時(shí)，電路可以有效地檢查出來(lái)，介于 3～ +3V 之間的電壓無(wú)意義，低于 15V 或高于 +15V 的電壓也認(rèn)為無(wú)意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在 177。(3～ 15)V 之間。 RS232 與 TTL 轉(zhuǎn)換： RS232 是用正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài)，與 TTL 以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的 TTL 器件連接，必須在 EIA RS232C 與 TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。 今使用 MAX3162 芯片以實(shí)現(xiàn)電平間的轉(zhuǎn)換。 RS485 接口的通信原理 圖 314 MAX485 引腳圖 在圖 314 中顯示出了 RS485 的引腳圖。 RS485 采用差分信號(hào)負(fù)邏輯，＋ 2V～＋ 6V表示 “0”， 6V～ 2V 表示 “1”。 RS485 有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接 32 個(gè)結(jié)點(diǎn)。在 RS485 通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。很多情況下，連接 RS485 通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的 “A”、 “B”端連接起來(lái)。 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 315 兩線制總線拓?fù)?式 結(jié)構(gòu) 與 RS232 相比較 RS485 有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1. RS485 的電氣特性：邏輯 “1”以兩線間的電壓差為 +（ 2—6） V 表示；邏輯 “0”以兩線間的電壓差為 （ 2—6） V 表示。接口信號(hào)電平比 RS232C降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與 TTL 電平兼容，可方便與 TTL 電路連接。 2. RS485 的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為 10Mbps 3. RS485 接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能 力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。 4. RS485 最大的通信距離約為 1219M，最大傳輸速率為 10Mb/S，傳輸速率與傳輸距離成反比，在 100Kb/S 的傳輸速率下，才可以達(dá)到最大的通信距離，如果需傳輸更長(zhǎng)的距離，需要加 485 中繼器。 RS485 總線一般最大支持 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果使用特制的 485 芯片，可以達(dá)到 128 個(gè)或者 256個(gè)節(jié)點(diǎn)，最大的可以支持到 400 個(gè)節(jié)點(diǎn)。 因 RS485 接口具有良好的抗噪聲干擾性，長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)就使其成為首選的串行接口。 由于 RS485 接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般 只需二根連線，所以 RS485 接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。 MAX3162E 電平轉(zhuǎn)換芯片 由于 PC 機(jī)默認(rèn)的只帶有 RS232 接口，有 一 種方法可以得到 PC 上位機(jī)的 RS485 電路 即 通過(guò) RS232/RS485 轉(zhuǎn)換 芯片 將 PC 機(jī)串口 RS232 信號(hào)轉(zhuǎn)RS485 RS485 RS485 從單片 機(jī) 1 從單片 機(jī) 2 從單片 機(jī) 32 主單片機(jī)機(jī) 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 316 RS232/RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換接口電路 換成 RS485 信號(hào)， 即 采用 MAXIM 公司生產(chǎn)的 MAX3162E 協(xié)議轉(zhuǎn)換接口芯片，實(shí)現(xiàn) RS232 與 RS485 協(xié)議轉(zhuǎn)換的接口電路。 MAX3162E 功能分為四部分：⑴兩路 RS232 電平信號(hào)到 TTL 電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換（ 19 腳－ 10 腳、 20 腳－ 9 腳， 15 腳為使能端）；⑵兩路 TTL 電