【文章內(nèi)容簡介】 有兩個物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器 SBUF，它們占用同一地址 99H ；接收器是雙緩沖結構 ；發(fā)送緩沖器，因為發(fā)送時 CPU 是主動的，不會產(chǎn)生重疊錯誤。 圖 80C51 串行口的結構 示意圖 接 收發(fā) 送時 間 1時 間 2發(fā) 送接 收 發(fā) 送接 收發(fā) 送接 收 發(fā) 送接 收≥ 1S B U F發(fā) 送 控 制 器接 收 控 制 器移 位 寄 存 器控 制 門T IR IAT X DR X D去 串 口 中 斷S M O D01T H 1 T L 1247。 2247。 1 6S B U FT 1 溢 出 率 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 8 頁 2） 80C51 串行口的控制寄存器 SCON 是一個特殊功能寄存器，用以設定串行口的工作方式、接收 /發(fā)送控制以及設置狀態(tài)標志： 表 SCON 寄存器 SM0 和 SM1 為工作方式選擇位，可選擇四種工作方式： 表 工作方式選擇 ● SM2，多機通信控制位，主要用于方式 2 和方式 3。當接收機的 SM2=1 時可以利用收到的 RB8 來控制是否激活 RI（ RB8＝ 0 時不激活 RI，收到的信息丟棄； RB8＝ 1時收到的數(shù)據(jù)進入 SBUF，并激活 RI，進而在中斷服務中將數(shù)據(jù)從 SBUF 讀走）。當SM2=0 時，不論收到的 RB8 為 0 和 1，均可以使收到的數(shù)據(jù)進入 SBUF，并激活 RI（即此時 RB8 不具有控制 RI 激活的功能）。通過控制 SM2，可以實現(xiàn)多機通信。 在方式 0時， SM2 必須是 0。在方式 1時，若 SM2=1，則只有接收到有效停止位時，RI才置 1。 ● REN，允許串行接收位。由軟件置 REN=1，則啟動串 行口接收數(shù)據(jù)；若軟件置 REN=0，則禁止接收。 ● TB8，在方式 2或方式 3中，是發(fā)送數(shù)據(jù)的第九位，可以用軟件規(guī)定其作用?？梢杂米鲾?shù)據(jù)的奇偶校驗位，或在多機通信中，作為地址幀 /數(shù)據(jù)幀的標志位。 在方式 0和方式 1中，該位未用。 ● RB8，在方式 2或方式 3中，是接收到數(shù)據(jù)的第九位，作為奇偶校驗位或地址幀 /數(shù)據(jù)幀的標志位。在方式 1 時，若 SM2=0，則 RB8 是接收到的停止位。 ● TI，發(fā)送中斷標志位。在方式 0時，當串行發(fā)送第 8 位數(shù)據(jù)結束時，或在其它方式，串行發(fā)送停止位的開始時，由內(nèi)部硬件使 TI 置 1，向 CPU 發(fā)中斷申請 。在中斷服務程序中，必須用軟件將其清 0，取消此中斷申請。 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 9 頁 ● RI，接收中斷標志位。在方式 0時，當串行接收第 8 位數(shù)據(jù)結束時，或在其它方式，串行接收停止位的中間時，由內(nèi)部硬件使 RI 置 1，向 CPU 發(fā)中斷申請。也必須在中斷服務程序中，用軟件將其清 0，取消此中斷申請。 PCON 中只有一位 SMOD 與串行口工作有關 ： 表 PCON 寄存器 SMOD（ ） 波特率倍增位。在串行口方式 方式 方式 3時，波特率與 SMOD 有關，當 SMOD=1 時，波特率提高一倍。復位時， SMOD=0。 3） 80C51 串行口的工作方式 （方式 1） 方式 1 是 10位數(shù)據(jù)的異步通信口。 TXD 為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳， RXD 為數(shù)據(jù)接收引腳，傳送一幀數(shù)據(jù)的格式如圖所示。其中 1 位起始位， 8位數(shù)據(jù)位， 1 位停止位。 圖 異步通信傳送幀 示意圖 ? 方式 1 輸出 圖 方式 1 輸出 示意圖 停止位數(shù) 據(jù) 位 8 位起始位L S B M S B空閑空閑D 0D 71 幀 共 1 0 位D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7寫 入 S B U F停 止 位T X DT I （ 中 斷 標 志 ）起 始 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 10 頁 ? 方式 1 輸入 圖 方式 1 輸入 示意圖 用軟件置 REN 為 1 時，接收器以所選擇波特率的 16 倍速率采樣 RXD 引腳電平，檢測到 RXD 引腳輸入電平發(fā)生負跳變時，則說明起始位有效，將其移入輸入移位寄存器，并開始接收這一幀信息的其余位 。接收過程中，數(shù)據(jù)從輸入移位寄存器右邊移入，起始位移至輸入移位寄存器最左邊時，控制電路進行最后一次移位。當 RI=0，且 SM2=0（或接收到的停止位為 1）時，將接收到的 9 位數(shù)據(jù)的前 8 位數(shù)據(jù)裝入接收 SBUF，第 9 位（停止位）進入 RB8，并置 RI=1，向 CPU 請求中斷。 4） 波特率的計算 在串行通信中，收發(fā)雙方對發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的速率要有約定。通過軟件可對單片機串行口編程為四種工作方式，其中方式 0和方式 2 的波特率是固定的，而方式 1 和方式 3的波特率是可變的，由定時器 T1 的溢出率來決定。 串行口的四種工作方式對應 三種波 特率。由于輸入的移位時鐘的來源不同，所以，各種方式的波特率計算公式也不相同。 方式 0 的波特率 = fosc/12 方式 2 的波特率 =（ 2SMOD/64） fosc 方式 1 的波特率 =（ 2SMOD/32） （ T1 溢出率） 方式 3 的波特率 =（ 2SMOD/32） （ T1 溢出率） 當 T1 作為波特率發(fā)生器時，最典型的用法是使 T1 工作在自動再裝入的 8位定時器方式（即方式 2，且 TCON 的 TR1=1，以啟動定時器）。這時溢出率取決于TH1 中的計數(shù)值。 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7停 止 位R X DR I （ 中 斷 標 志 ）起 始位 采 樣 脈 沖 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 11 頁 T1 溢出率 = fosc /{12[256 －（ TH1） ]} 在單片機的應用中，常用的晶振頻率為： 12MHz 和 。所以，選用的波特率也相對固定。常用的串行口波特率以及各參數(shù)的關系如表所示。 表 常見比特率選擇 串行口工作之前，應對其進行初始化，主要是設置產(chǎn)生波特率的定時器 串行口控制和中斷控制。具體步驟如下： ? 確定 T1 的工作方式（編程 TMOD 寄存器）； ? 計算 T1 的初值，裝載 TH TL1； ? 啟動 T1（編程 TCON 中的 TR1 位）； ? 確定串行口控制（編程 SCON 寄存器）； 串行口在中斷方式工作時，要進行中斷設置（編程 IE、 IP寄存器）。 軟件 編程技術 本系統(tǒng)所使用的 編程軟件 是 KEILC51 ， KEILC51 標準 C 編譯器為 8051 微控制器的軟件開發(fā)提供了 C語言環(huán)境 ,同時保留了匯編代碼高效 ,快速的特點。 C51 編譯器的功能不斷增強，使你可以更加貼近 CPU 本身，及其它的衍生產(chǎn)品。 C51 已被完全集成到uVision2 的集成開發(fā)環(huán) 中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調試器。 而且可以實現(xiàn) C 語言和匯編的混編，使用非常方便。 uVision2編 輯器包含了所有用戶熟悉的特性。彩色語法顯像和文件辯識都對 C 源代碼進行和優(yōu)化?？梢栽诰庉嬈鲀?nèi)調試程序，它能提供一 種自然的調試環(huán)境，使你更快速地檢查和修改程序。 uVision2 允許用戶在編輯時設置程序斷點（甚至在源代碼未經(jīng)編譯和匯編之前）。用戶啟動 V2 調試器之后，斷點即被激活。斷點可設置 為條件表達式，變量或存儲器訪問，斷點被觸發(fā)后，調試器命令或調試功能即可執(zhí)行。 在屬性框 (attributes column)中可以快速瀏覽斷點設置情況和源程序行的位置。代碼覆蓋率信息可以讓你區(qū)分程序中 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 12 頁 已執(zhí)行和未執(zhí)行的 部分。 KEIL C51 編譯器在遵循 ANSI 標準的同時，為 8051 微控制器系列特別設計。語言上的擴展能讓用戶使用應用中的所有資源。 藍牙 技術 [5] 藍牙（ Bluetooth）是一種低功耗的無線技術，工作在全球通用的 ISM 頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率為 1Mb/s，目的是取代現(xiàn)有的 PC、打印機、傳真機和移動電話等設備上的有線接口。主要優(yōu)點是：可以隨時隨地用無線接口來代替有線電纜連接；具有很強的移植性，可以用于多種場合，如 WAP、 GSM、 DECT 等，引入身份識別后可以靈活的實現(xiàn)漫游；功耗低，對人體危害較??；藍牙的集成電路應用簡單、成本低廉、實現(xiàn)容易、易于 推廣。藍牙技術提供低成本、近距離的無線通信，構成固定與移動設備通信環(huán)境中的個人網(wǎng)絡，使得近距離內(nèi)各種設備能夠實現(xiàn)無縫資源共享。鑒于以上優(yōu)點，本系統(tǒng)采用藍牙作為無線傳輸?shù)姆绞健?而且是采用了現(xiàn)成的藍牙模塊， +5V 供電，無需電平轉換 藍牙系統(tǒng)基本結構 藍牙系統(tǒng)采用分散式（ Scatter）結構，設備間以特定方式構成微微網(wǎng)（ Pico），支持點對點和點對多點的通信。它采用 GFSK 調制，抗干擾能力好，通過快速調頻和短包技術來減少同頻干擾，保證傳輸?shù)目煽啃浴? 在藍牙系統(tǒng)中，使用藍牙技術將設 備連接起來的網(wǎng)絡稱為微微網(wǎng)，它由一個主 設備（ Master Unit）和多個從 設備 （ Slave Unit）構成。主 設備 是微微網(wǎng)中用來同步其他的藍牙設備，是連接過程的發(fā)起者，最多可與 7 個從 設備 同事維持連接。從 設備 是微微網(wǎng)中除主 設備 外的設備。兩個或多個微微網(wǎng)可以連接組成分布式網(wǎng)（ Scatter ），或稱散射網(wǎng)。 藍牙系統(tǒng)結構如圖 所示。圖中，微微網(wǎng) 1 由一個主設備和 六 個從設備組成，微微網(wǎng) 1 的一個從設備又作為了微微網(wǎng) 2 的 從 設備，微微網(wǎng) 2 中有 五 個從設備 ，而微微網(wǎng)2 的主設備同時又是微微網(wǎng) 3 的從設備，三 個 微微網(wǎng)共同組成了藍牙的 散射 網(wǎng)結構。 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 13 頁 圖 藍牙系統(tǒng)結構示意圖 在藍牙基帶協(xié)議中規(guī)定，藍牙設備可以使用 4 種類型的地址用于同場合和狀態(tài)。其中， 48 位的藍牙設備地址 BD＿ ADDR（ IEEE802 標準），是藍牙設備連接過程的惟一標準； 3 位的微微網(wǎng)激活 設備 地址 AM＿ ADDR，用以標識微微網(wǎng)中的激活成員，該地址 3 位全用作廣播信息； 8 位的微微網(wǎng)休眠 設備 地址 PM＿ ADDR，用來標識微微網(wǎng)中的休眠的從 設備 。微微網(wǎng)接入地址 AR＿ ADDR，分配給微微網(wǎng)中要啟動喚醒過程的從設備 。 當微微網(wǎng)從 設備 通信時，彼 此必須保持同步。同步所采用的時鐘包括自身不調整也不關閉的本地設備時鐘 CLKN，微微網(wǎng)中主 設備 的系統(tǒng)時鐘 CLK，以及為主 設備 時鐘對從 設備 時鐘進行周期更新以保持主從同步的補償時鐘 CLKE。 與其他無線技術一樣，藍牙技術中微微網(wǎng)通過使用各種信道來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。其中信道表示在 79 個或者 23 個射頻信道上跳變得偽隨機跳頻序列，每個微微網(wǎng)的跳頻序列是惟一的，并且由主 設備 的藍牙設備地址決定；此外，藍牙系統(tǒng)中有 5 種傳送不同類型信息的邏輯信道，他們分別為： ? LC 信道 ：控制信道，用來傳送鏈路層控制信息； ? LMC 信 道：鏈接管理信道，用來在鏈路層傳送鏈接管理信息； 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 14 頁 ? UA 信道 ：用戶信道，用來傳送異步的用戶信息； ? UI 信道 ：用戶信道，用來傳送等時的用戶信息； ? US 信道 ：用戶信道，用來傳送同步的用戶信息。 藍牙網(wǎng)絡連接 藍牙網(wǎng)絡的連接過程就是藍牙從待令狀態(tài)到連接狀態(tài)的過程 [5]。通常情況下，兩個設備的連接建立過程為：首先，主 設備 使用 GIAC 和 DIAC 來查詢范圍內(nèi)的藍牙設備（查詢狀態(tài)）。如果附近的任何藍牙設備正在監(jiān)聽這些查詢（查詢掃描狀態(tài)），就發(fā)送它的地址和時鐘信息；然后，從 設備 可以開始監(jiān)聽來自主 設備 的尋呼消 息（尋呼掃描），主 設備 在發(fā)現(xiàn)附近的設備后可以尋呼這些設備（尋呼狀態(tài)），建立連接。在尋呼掃描的從設備被這個主 設備 尋呼后，就會以 DAC（設備訪問碼）來響應。主 設備 在接收到從 設備的相應后，便可以發(fā)送主 設備 的實時時鐘、 BD_ADDR、 BCH 奇偶校驗位和設備類（ FHS分組包）；最后在從 設備 已經(jīng)受到這個 FHS 分組后，進入連接狀態(tài)。具體過程如圖 所示。 查詢：查詢時主 設備 用來查找可監(jiān)