【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 接收又可發(fā)送，但不能同時(shí)進(jìn)行的稱為半雙工；能同時(shí)接收和發(fā)送的串行口稱為全雙工串行口。串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位地按順序傳送的通信方式，其突出優(yōu)點(diǎn)是只需一根傳輸線，可大大降低硬件成本，適合遠(yuǎn)距離通信。其缺點(diǎn)是傳輸速度較低?！　∨c之前一樣，首先我們來(lái)了解單片機(jī)串口相關(guān)的寄存器。　　SBUF 寄存器：它是兩個(gè)在物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器，可同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，可通過(guò)指令對(duì)SBUF 的讀寫來(lái)區(qū)別是對(duì)接收緩沖器的操作還是對(duì)發(fā)送緩沖器的操作。從而控制外部?jī)蓷l獨(dú)立的收發(fā)信號(hào)線RXD（）、TXD（），同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全雙工?！　〈锌诳刂萍拇嫫鱏CON（見表31）。表31 SCON寄存器SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI表中各位（從左至右為從高位到低位）含義如下。SM0 和SM1 ：串行口工作方式控制位，其定義如表32 所示。表32 串行口工作方式控制位SM0SM1工作方式功能波特率00方式0同步移位寄存器輸出方式f/1201方式110位異步通信方式可變，取決于定時(shí)器1溢出率10方式211位異步通信方式f/32 或 f/6411方式311位異步通信方式可變，取決于定時(shí)器1溢出率其中，fOSC 為單片機(jī)的時(shí)鐘頻率；波特率指串行口每秒鐘發(fā)送（或接收）的位數(shù)?！　M2 ：多機(jī)通信控制位。 該僅用于方式2 和方式3 的多機(jī)通信。其中發(fā)送機(jī)SM2 ＝ 1（需要程序控制設(shè)置）。接收機(jī)的串行口工作于方式2 或3，SM2=1 時(shí)，只有當(dāng)接收到第9 位數(shù)據(jù)（RB8）為1 時(shí)，才把接收到的前8 位數(shù)據(jù)送入SBUF，且置位RI 發(fā)出中斷申請(qǐng)引發(fā)串行接收中斷，否則會(huì)將接受到的數(shù)據(jù)放棄。當(dāng)SM2=0 時(shí)，就不管第位數(shù)據(jù)是0 還是1，都將數(shù)據(jù)送入SBUF，并置位RI 發(fā)出中斷申請(qǐng)。工作于方式0 時(shí)，SM2 必須為0?！　EN ：串行接收允許位：REN =0 時(shí)，禁止接收；REN =1 時(shí)，允許接收?！　B8 ：在方式3 中，TB8 是發(fā)送機(jī)要發(fā)送的第9 位數(shù)據(jù)。在多機(jī)通信中它代表傳輸?shù)牡刂坊驍?shù)據(jù)，TB8=0 為數(shù)據(jù)，TB8=1 時(shí)為地址?！　B8 ：在方式3 中，RB8 是接收機(jī)接收到的第9 位數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)正好來(lái)自發(fā)送機(jī)的TB8，從而識(shí)別接收到的數(shù)據(jù)特征?！　I ：串行口發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志。當(dāng)CPU 發(fā)送完一串行數(shù)據(jù)后，此時(shí)SBUF 寄存器為空，硬件使TI 置1，請(qǐng)求中斷。CPU 響應(yīng)中斷后，由軟件對(duì)TI 清零。　　RI ：串行口接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志。當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)，此時(shí)SBUF 寄存器為滿，硬件使RI 置1，請(qǐng)求中斷。CPU 響應(yīng)中斷后，用軟件對(duì)RI 清零?！‰娫纯刂萍拇嫫鱌CON（見表33） 。表33 PCON寄存器SMODGF1GF0PDIDL　　表中各位（從左至右為從高位到低位）含義如下?！　MOD ：波特率加倍位。SMOD=1，當(dāng)串行口工作于方式3 時(shí)，波特率加倍。SMOD=0，波特率不變?！　FGF0 ：通用標(biāo)志位?！　D（） ：掉電方式位。當(dāng)PD=1 時(shí)，進(jìn)入掉電方式?！　DL（） ：待機(jī)方式位。當(dāng)IDL=1 時(shí)，進(jìn)入待機(jī)方式。　　另外與串行口相關(guān)的寄存器有前面文章敘述的定時(shí)器相關(guān)寄存器和中斷寄存器。定時(shí)器寄存器用來(lái)設(shè)定波特率。中斷允許寄存器IE 中的ES 位也用來(lái)作為串行I/O 中斷允許位。當(dāng)ES ＝ 1，允許 串行I/O 中斷；當(dāng)ES ＝ 0，禁止串行I/O 中斷。中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP的PS 位則用作串行I/O 中斷優(yōu)先級(jí)控制位。當(dāng)PS=1，設(shè)定為高優(yōu)先級(jí)；當(dāng)PS =0，設(shè)定為低優(yōu)先級(jí)?！　〔ㄌ芈视?jì)算：在了解了串行口相關(guān)的寄存器之后，我們可得出其通信波特率的一些結(jié)論：　?、?方式0 和方式2 的波特率是固定的?！　≡诜绞? 中， 波特率為時(shí)鐘頻率的1/12， 即fOSC/12，固定不變。在方式2 中，波特率取決于PCON 中的SMOD 值，即波特率為： （31）當(dāng)SMOD=0 時(shí)，波特率為fosc/64 ；當(dāng)SMOD=1 時(shí)，波特率為fosc/32。② 方式1 和方式3 的波特率可變，由定時(shí)器1 的溢出率決定。 （32）當(dāng)定時(shí)器T1 用作波特率發(fā)生器時(shí)，通常選用定時(shí)初值自動(dòng)重裝的工作方式2。其計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)為8 位，假定計(jì)數(shù)初值為Count，單片機(jī)的機(jī)器周期為T，則定時(shí)時(shí)間為（256/Count）T 。從而在1s內(nèi)發(fā)生溢出的次數(shù)（即溢出率）可由公式（33）所示： （33） 　　從而波特率的計(jì)算公式由公式（34）所示： （34）在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通常是先確定波特率，后根據(jù)波特率求T1 定時(shí)初值，因此式（35）又可寫為 （35） 九針串口串行接口簡(jiǎn)稱串口，也稱串行通信接口（通常指COM接口），是采用串行通信方式的擴(kuò)展口。串行接口Serial Interface是指數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送，其特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，只要一對(duì)傳輸線就可以實(shí)現(xiàn)雙向通信，并可以利用電話線，從而大大降低了成本，特別適用于近距離通信，但傳送速度較慢。串行接口一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通訊方式稱為串行通訊。串行通訊的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)位傳送，傳按位順序進(jìn)行，最少只需一根傳輸線即可完成；成本低但傳送速度慢。串行通訊的距離可以從幾米到幾千米；根據(jù)信息的傳送方向，串行通訊可以進(jìn)一步分為單工、半雙工和全雙工三種。單工即只能支持一個(gè)固定方向的通信，雖然在一些固定的場(chǎng)合已經(jīng)足夠使用，但在絕大多數(shù)場(chǎng)合都是不夠的。而半雙工則相當(dāng)于一個(gè)通信方向可變的單工。至于全雙工，其作用相當(dāng)于兩個(gè)單工的合并。它被廣泛的應(yīng)用在各種不同的場(chǎng)合，小到家居生活，大到航空航天。幾乎遍布了人類生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。串口通信的兩種最基本的方式：同步串行通信方式和異步串行通信方式。同步串行是指ISP（interface Serial Peripheral ）的縮寫，顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口。ISP總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息，TRM450是ISP接口。異步串行是指UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通用異步接收/發(fā)送。UART是一個(gè)并行輸入成為串行輸出的芯片，通常集成在主板上。UART包含TTL電平的串口和RS232電平的串口。 ，而RS232是負(fù)邏輯電平，它定義+5~+12V為低電平，而12~5V為高電平，MDS27MDS SDEL805等是RS232接口，EL806有TTL接口，節(jié)點(diǎn)通是串行通信行家。串行接口按電氣標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議來(lái)分包括RS232C、RS42RS485等。RS232C、RS422與RS485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定，不涉及接插件、電纜或協(xié)議。其邏輯圖如圖312所示：圖312 九針串口具體引腳功能如表34：表34管腳名稱1DCD，載波檢測(cè)2RXD，接收數(shù)據(jù)3TXD，發(fā)送數(shù)據(jù)4DTR，數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好5SG，信號(hào)地6DSR，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好7RTS，請(qǐng)求發(fā)送8CTS，清除發(fā)送9RI，振鈴提示RS232也稱標(biāo)準(zhǔn)串口，最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。傳統(tǒng)的RS232C接口標(biāo)準(zhǔn)有22根線，采用標(biāo)準(zhǔn)25芯D型插頭座（DB25），后來(lái)使用簡(jiǎn)化為9芯D型插座（DB9），現(xiàn)在應(yīng)用中25芯插頭座已很少采用。RS232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為3～7kΩ。所以RS232適合本地設(shè)備之間的通信。[4]目前較為常用的串口有9針串口（DB9）和25針串口（DB25），通信距離較近時(shí)(12m)，可以用電纜線直接連接標(biāo)準(zhǔn)RS232端口(RS422,RS485較遠(yuǎn))，若距離較遠(yuǎn)，需附加調(diào)制解調(diào)器（MODEM）或其他相關(guān)設(shè)備。最為簡(jiǎn)單且常用的是三線制接法，即地、接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)三腳相連，下面涉及到最為基本的接法，且直接用RS232相連。 硬件實(shí)現(xiàn)按照上文所述思路，具體的電路實(shí)現(xiàn)如圖313所示：圖313 串行通信電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路一般情況下，由于單片機(jī)物理結(jié)構(gòu)的限制，其驅(qū)動(dòng)能力往往不能達(dá)到負(fù)載電機(jī)的強(qiáng)度，如果強(qiáng)行使其帶動(dòng)負(fù)載，非常有可能影響到系統(tǒng)性能，甚至破壞系統(tǒng)穩(wěn)定型。在這種情況下，通常是需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路用以作為系統(tǒng)和電機(jī)之間的橋梁，來(lái)提升系統(tǒng)性能。能達(dá)到這種功能的驅(qū)動(dòng)電路很多，但各有優(yōu)缺點(diǎn)，在綜合考慮成本和性能之后，本系統(tǒng)采用了H型橋式驅(qū)動(dòng)電路。 H型橋式驅(qū)動(dòng)電路H型橋式驅(qū)動(dòng)電路因其外表像字符”H”而得名，是一種典型的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。它常常用于數(shù)字控制領(lǐng)域。最簡(jiǎn)單的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路是由4個(gè)三極管組成H的4條垂直的腿，而電機(jī)則充當(dāng)H的橫梁。如圖314所示：圖314 H型橋式驅(qū)動(dòng)電路通常為了使電機(jī)正常工作， 需要在兩端分別加上一個(gè)高低電壓，用以控制其電流的轉(zhuǎn)動(dòng)。例如Q1和Q4端，或者Q2和Q3端。但需要注意的是如果在同一側(cè)加上高低電壓會(huì)因?yàn)槎搪范a(chǎn)生極大的電流進(jìn)而破壞改該電路甚至關(guān)聯(lián)電路。當(dāng)然為了其擁有更好的性能，該電路有很多改進(jìn)版本。本文就是采用了它的一種改進(jìn)版本。具體電路見附錄的電路圖。 硬件實(shí)現(xiàn)由上面所述的設(shè)計(jì)思路，再在原版的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)際電路如圖315所示：圖315 H型橋式驅(qū)動(dòng)電路 光電測(cè)速模塊 工作原理 本模塊主要由一個(gè)光電管以及一個(gè)轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，光電管會(huì)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，每檢測(cè)到一個(gè)就會(huì)在其輸出端產(chǎn)生一個(gè)脈沖，再通過(guò)專用芯片處理將其轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的TTL電平，發(fā)送到單片機(jī)的相應(yīng)管腳。雖然結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單但卻是完成測(cè)速的關(guān)鍵元件。其工作原理如圖316所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)光電開關(guān)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)圖316 光電開關(guān)邏輯圖 硬件實(shí)現(xiàn)由上文所述設(shè)計(jì)思路，實(shí)際電路如下，其中由于光電開關(guān)難以在proteus中進(jìn)行仿真，所以改由按鍵