【文章內(nèi)容簡介】 行口控制寄存器SCON的格式D7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98HSM0、SM1:串行口4種工作方式選擇位，： 串行口的4種工作方式SM0SM1方式功能說明000同步移位寄存器方式(用于擴(kuò)展I/O口)0118位異步收發(fā)，波特率可變(由定時器控制)1029位異步收發(fā)，波特率為/64或 /321139位異步收發(fā)，波特率可變(由定時器控制)SM2:多機通訊控制位，僅用于方式2和方式3。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時，如果SM2必須由軟件設(shè)置1；接收數(shù)據(jù)時，如果SM2=1只有接收到的第9位數(shù)據(jù)為1時，RI才置位；如果SM2=0只要接收到第9位數(shù)據(jù)，RI就置位。REN：接收允許控制位。由軟件置位才允許接收，又由軟件清0來禁止接收。TB8：是要發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位。在方式2或方式3中，要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。根據(jù)需要由軟件置1或清0.RB8: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。發(fā)送數(shù)據(jù)前必須軟件清0，發(fā)送過程中TI一直為0，當(dāng)發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，由硬件自動置1。RI：接收中斷標(biāo)志位。接收數(shù)據(jù)前必須軟件清0，接收過程后RI一直為0，當(dāng)接收完一幀數(shù)據(jù)后，，可以使用軟件查詢RI的方法獲得數(shù)據(jù)是否已經(jīng)接收完畢。特殊功能寄存器PCON字節(jié)地址為87H，沒有位尋址功能。： 寄存器PCON的格式D7D6D5D4D3D2D1D0SMODXXXXXXXSMOD:波特率選擇位。例如：方式1的波特率的計算公式為當(dāng)SMOD=1時，要比SMOD=0時的波特率加倍，所以也稱SMOD位為波特率倍增位。 MCS51單片機的串行工作方式1)方式0方式0，即移位寄存器輸入輸出方式。以8位數(shù)據(jù)為一幀，不設(shè)起始位和停止位，先發(fā)送或接收最低位。可外接移位寄存器，將串口變?yōu)椴⒖冢詳U(kuò)展I/O口。波特率固定f0/12。2)方式1方式1為8位異步通信接口。TXD與RXD分別用于發(fā)送與接收數(shù)據(jù)，收發(fā)一幀數(shù)據(jù)的格式為：1位起始位、8位數(shù)據(jù)位（低位在前），1位停止位，共10位。接收時，停止位進(jìn)入SCON的RB8，此方式的波特率可調(diào)。其中起始位和停止位在發(fā)送時自動插入的。輸出：當(dāng)CPU執(zhí)行一條指令將數(shù)據(jù)寫入緩沖SBUF且TI=0時，就啟動發(fā)送。串行數(shù)據(jù)從TXD引腳輸出，發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，就由硬件置位TI。輸入：在(REN)=1時，串行口采樣RXD引腳，當(dāng)采樣到1到0的跳變時，確認(rèn)是串行發(fā)送來的一幀數(shù)據(jù)的開始位0，從我額開始接收一幀數(shù)據(jù)，只有當(dāng)8位數(shù)據(jù)接收完，并檢測到高電平停止位后，只有滿足 (1)RI=0。(2)SM2=0或接收到的第9位數(shù)據(jù)為1時，停止位才進(jìn)入到RB8，8位數(shù)據(jù)才能進(jìn)入接收寄存器，并由硬件置位中斷標(biāo)志RI；否則信息丟失。所以在方式1接收時，應(yīng)先用軟件清零RI和SM2標(biāo)志。3)方式2和方式3方式2為固定波特率的11位UART方式。它比方式1增加了一位可程控為1或0的第9位數(shù)據(jù)。輸出：發(fā)送的串行數(shù)據(jù)由TXD端輸出一幀信息為11位，附加的第9位來自SCON寄存器的TB8位，用軟件置位或復(fù)位。它可以作為多機通訊中地址/數(shù)據(jù)信息的標(biāo)志位，也可以作為數(shù)據(jù)的奇偶校驗位。當(dāng)CPU執(zhí)行一條數(shù)據(jù)寫入SUBF的指令且TI=0時，就啟動發(fā)送器發(fā)送。發(fā)送一幀信息后，置位中斷標(biāo)志TI。輸入:在(REN)=1時，串行口采樣RXD引腳，當(dāng)采樣到1至0的跳變時，確認(rèn)是串行口發(fā)來的一幀數(shù)據(jù)的開始位0，從而開始接收一幀數(shù)據(jù)。在接收到附加的第9位數(shù)據(jù)后，當(dāng)滿足(1)RI=0。(2)SM2=0或者接收到的第9位數(shù)據(jù)為1時，第9位數(shù)據(jù)才進(jìn)入RB8，8位數(shù)據(jù)才能進(jìn)入接收寄存器，并由硬件置位中斷標(biāo)志RI；否則信息丟失，且不置位RI。方式3為波特率可變的11位UART方式。除波特率外，其余與方式2相同。在串行通訊中，手法雙方的波特率(數(shù)據(jù)的傳送率)要有一定的約定。在MCS51串行口的四種工作方式中，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可變的，由定時器T1的溢出率控制。在這次設(shè)計中采用的就是工作方式1。1)方式0方式0的波特率固定為主頻率的1/12。2)方式2方式2的波特率由PCON中的選擇位SMOD來決定，也就是當(dāng)SMOD=1時，波特率為,當(dāng)SMOD=0時，波特率為?？杀硎緸椋?)方式1和方式3定時器T1作為波特率發(fā)生器，其公式為：。然后有：。式中T1計數(shù)率取決于它工作在定時器狀態(tài)還是計數(shù)器狀態(tài)。當(dāng)工作于定時器狀態(tài)時，T1計數(shù)率為；當(dāng)工作于計數(shù)器狀態(tài)時，T1計數(shù)率的外部輸入頻率，此頻率應(yīng)小于。產(chǎn)生溢出所需周期與定時器T1的工作方式、T1的預(yù)置值(X)有關(guān)。定時器T1工作于方式0：溢出所需周期數(shù)=8192X。定時器T1工作在方式1：溢出所需周期數(shù)=65536X。定時器T1工作于方式2：溢出所需周期數(shù)=256X。因為方式2為自動裝載初值的8位定時器/計數(shù)器模式，所以用它來做波特率最恰當(dāng)。這種方式下，T1的溢出率計算式可以表示為：。于是波特率表達(dá)式為：。，易獲得標(biāo)準(zhǔn)的波特率，所以很多單片機系統(tǒng)選用這個看起來“怪”的晶振就是這個道理。下表12列出了定時器T1工作于方式441常用波特率及初值。 方式2時波特率與TH1初值對應(yīng)表常用波特率(MHZ)SMODTH1初值192001FDH96000FDH48000FAH24000F4H12000E8HIBM PC是國內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的微機，在與單片機串行接口后，可以方便地構(gòu)成分布式多微機系統(tǒng)。從機作數(shù)據(jù)采集或?qū)崟r控制，主機作數(shù)據(jù)處理和中央管理等。這種多微機系統(tǒng)在過程控制、儀器儀表、生產(chǎn)自動化和企業(yè)管理等凡方面都有廣泛應(yīng)用。此外‘微機與單片機串行接口后，可以大大方便單片機的開發(fā)過程。微機與單片機通信時，兩者一般都有一定的距離，為了克服線路上的電損耗，避免信息出錯，常用RS232C電平實現(xiàn)信號之間的傳輸，RS232C電平的最大傳輸信息的長度為15m。由于RS232C電平采用負(fù)邏輯，即邏輯“1”：5V~15V；邏輯“0”：+5V~+15V，而TTL的“1”和“0”分別是+~+5V和+~0V,因此單片機與微機之間必須外接電路實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換常用傳輸驅(qū)動器MAX232。MAX232的工作電源為5V，外圍電路簡單，僅需外接幾個電容既可完成TTL電平到RS232電平的轉(zhuǎn)換。另外MCS51單片機的串行線為RXD和TXD，而IBM PC的串行I/O信號插座有25腳和9腳兩種，常用9腳插座。：1 保護(hù)地；2 接收數(shù)據(jù)SIN；3 發(fā)送數(shù)據(jù)SOUT；4 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備DTR；5 信號地；6 數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備DSR；7 請求發(fā)送CTS；8 清楚發(fā)送CTS；9 響鈴指示。RI在最簡單的直接傳送串行通信系統(tǒng)中，僅用9腳插座中的發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)和信號底3條線既可。 串口部分硬件連圖串行通信程序設(shè)計主要有微機發(fā)送接收程序和單片機發(fā)送接收程序，微機上的發(fā)送和接收程序主要采用計算機高級語言編寫如：C/C++、VB等，在單片機上主要用匯編或C編寫，在使用串口之前，必須先對串口進(jìn)行初始化，主要是設(shè)置產(chǎn)生波特率的定時器串口控制和中斷控制。具體步驟如下：確定定時器1的工作方式編程TMOD寄存器；確定串口的控制編程SCON；串口的中斷方式，必須開CPU和源中斷IE寄存器；計算定時器1的初值裝載TH1，TH1。啟動定時器1編程TCON中的TR1位。以下是本設(shè)計中的串口程序的設(shè)計：在這次設(shè)計中，設(shè)計的串行口的波特率是9600，定時器1工作在方式2，所以由表12可知，TH1和TL1的初值應(yīng)該是FDH，SMOD=0。還有因為串口的數(shù)據(jù)要能實時的控制輸出，所以串口中斷應(yīng)該是最高級中斷。所以在初始化主程序MAIN中應(yīng)包含的有關(guān)串口部分的語句有：ORG 0000hJMP MAINORG 000BH JMP ITOP ORG 0023H JMP COM_INTORG 1000HMAIN: … … MOV TMOD,20H 。0010000b 設(shè)置定時器/計數(shù)器1工作在方式2，定時器/計數(shù)器0工作在方式0 MOV TH1,0FDH 。與SMOD為一起設(shè)置波特率為9600MOV TL1,0FDH MOV IP,10H 。串行口中斷定義為高優(yōu)先級中斷MOV SCON,0F0H 。10000000B,9為異步收發(fā)，波特率為fosc/64或者fosc/32 MOV PCON,00H 。smod置0SETB TR1 。啟動T1MOV IE,92H 。10010010B,EA、ES和ET0為1，CPU開放所有中斷，允許串行口中斷,允許T0溢出中斷… …有了以上主程序MAIN中的初始化，就可以編寫串口通信的子程序了。COM_INT:CLR RI JNB RI,$ 。判斷數(shù)據(jù)是否接收完 MOV R1,40H 。R1賦值為40H MOV A,SBUF 。接收傳送來的數(shù)據(jù) MOV @R1,A 。間接尋址的方式把接收到的數(shù)據(jù)送給40H中 RETI串口數(shù)據(jù)一旦發(fā)送過來，就進(jìn)入了串口中斷入口地址0023H，然后跳轉(zhuǎn)到了COM_INT。進(jìn)入子程序首先把RI清零了，這樣在數(shù)據(jù)接收完之前程序就不在響應(yīng)下一個中斷了。為了驗證單片機上編寫的串行數(shù)據(jù)接收程序是否正確可以在IBM PC上采用串口調(diào)試軟件—串口調(diào)試助手來發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證。軟件支持常用的300115200bps波特率，能設(shè)置效驗、數(shù)據(jù)位和停止位，能以ASCII碼或十六進(jìn)制接收或發(fā)送數(shù)據(jù)或者字符，可以任意設(shè)定自動發(fā)送周期，并能將接收的數(shù)據(jù)保存成文本文件，能發(fā)送任意大小的文本文件。此軟件可以分為兩個主要的區(qū)域：數(shù)據(jù)接收區(qū)和數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)。在數(shù)據(jù)接收區(qū)內(nèi)有數(shù)據(jù)接收框，串口類型、波特率、效驗碼、數(shù)據(jù)位、停止位、顯示方式選擇區(qū)域等。在數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)可以選擇自動發(fā)送和手動發(fā)送，自動發(fā)送只需要在電腦內(nèi)選擇要發(fā)送的文件然后電機“發(fā)送文件”即可手動發(fā)送時需要選擇發(fā)送數(shù)據(jù)的類型，軟件默認(rèn)是以2進(jìn)制發(fā)送，如果要以16進(jìn)制發(fā)送必須選中“十六進(jìn)制發(fā)送”，選擇了發(fā)送數(shù)據(jù)類型后在發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)填寫要發(fā)送的數(shù)據(jù)或字符然后電機“手動發(fā)送”既可，但是必須注意如果選擇了十六進(jìn)制發(fā)送，發(fā)送框中方所填寫字符每兩個字符之間應(yīng)該有一個空格，如： 01 23 00 34 45。5顯示模塊的設(shè)計在這個模塊中涉及到的芯片有AT89C574LS378255A、4位共陰極LED數(shù)碼管。其中使用74LS373和8255A進(jìn)行擴(kuò)展口，8255A的使用，段碼的輸出，和口地址的選擇是這個模塊的重點和難點。在這個模塊中LED數(shù)碼管采用的是動態(tài)顯示。 LED顯示原理LED即發(fā)光二極管，它是一種由某些特殊的半導(dǎo)體材料制作成的PN結(jié)，由于參雜濃度很高，當(dāng)正向偏置時，會產(chǎn)生大量的電子空穴復(fù)合，把多余的能釋放變?yōu)楣饽?。單個LED顯示器常用于顯示儀器的狀態(tài)。儀器內(nèi)微處理器經(jīng)數(shù)據(jù)總線~,輸出待顯示的代碼，送至輸出接口，當(dāng)其輸出端為低電平時，LED顯示器正向?qū)úl(fā)亮，反之則熄滅。74LS374作為輸出口最多能同時驅(qū)動八個LED 顯示器，表示儀器的八個狀態(tài)信息。設(shè)計中用的是七段LED發(fā)光二極管，它由數(shù)個LED組成一個陣列，并封裝于一個標(biāo)準(zhǔn)的外殼中。為適用于不同的驅(qū)動電路有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。 七段LED顯示器的兩種結(jié)構(gòu)用七段LED顯示器可組成0~9數(shù)字和多個字母為了適應(yīng)各種裝置的需要，這種現(xiàn)實中還提供有一個小數(shù)點，所以實際共有八段。為了顯示某個數(shù)或字符，就要點亮對應(yīng)的段，這就需要譯碼。譯碼有硬件譯碼和軟件譯碼之分。BCD碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的七段字型碼(簡稱段碼)這項工作由七段譯碼/驅(qū)動器74LS47完成，硬件譯碼電路的優(yōu)點是計算機時間的開銷比較小，但硬件開支大。 硬件譯碼顯示電路(共陽極接法)，與硬件電路相比，軟件譯碼顯示電路省去硬件譯碼器，其BCD碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的段碼這項工作由軟件來完成。、字母的關(guān)系。，共陽極和共陰極顯示器的段碼互為反碼。 軟件譯碼顯示電路微處理器有較強的邏輯控制能力，采用軟件譯碼并不復(fù)雜。采用軟件譯碼不僅可使硬件電路簡化，而且其譯碼邏輯可隨編程設(shè)定，不受硬件譯碼邏輯的限制。所以只能一起適用較多的是軟件譯碼方式，本設(shè)計中也是采用的軟件譯碼。 LED顯示器字段碼字符共陰極段碼共陽極段碼字符共陰極段碼共陽極段碼03FHC0HA77H88H106HF9HB7CH83H25BHA4HC39HC6H34FHB0HD5EHA1H466H99HE79H86H56DH92HF71H8EH67DH82HH76H09H707HF8HP73H8CH87FH80HU3EHC1H96FH90H滅00HFFH 8255A的工作原理8255A是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，它具有3個8位的并行I/O口，三種工作方式，可通過編程改變其功能，因而使用靈活方便，可作為單片機與多種外圍設(shè)備連接時的中間接口電路。1)8255A芯片介紹