【正文】 S485 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。 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。在 RS485 通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個主機(jī)帶多個從機(jī)。 RS485 采用差分信號負(fù)邏輯，＋ 2V～＋ 6V表示 “0”， 6V～ 2V 表示 “1”。 今使用 MAX3162 芯片以實(shí)現(xiàn)電平間的轉(zhuǎn)換。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。(3～ 15)V 之間。對于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯 “1”的電平低于 3V，邏輯 “0”的電平高于 +3V。 接收數(shù)據(jù) (RxD)—— 通過 RxD 線終端接收從 MODEM 發(fā)來的串行數(shù)據(jù)，(DCE→DTE) 。 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 和各種信號線功能 的 規(guī)定。傳輸距離短的另一原因是RS232 屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于 15m 以內(nèi)的通信。 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。通常 RS232 接口以 9 個引腳 (DB9) 或是 25個引腳 (DB25) 的型態(tài)出現(xiàn) 如圖 312 所示 。 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。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。 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 個狀態(tài)周期 S6 給出，每個機(jī)器周期產(chǎn)生一個移位脈沖，發(fā)送或接收一位數(shù)據(jù)。 (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。 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。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。一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完后， TI=1， CPU 便可通過查詢 TI 來以同樣方法發(fā)送下一個字符幀 。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。 接收操作時(shí) ， RI=0 且 REN=1，接收電路對高電平的 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)出串行口中斷請求，若上述條件不滿足，則數(shù)據(jù)被舍去。 發(fā)送操作時(shí)， TI=0，執(zhí)行指令后，發(fā)送電路就自動在 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)送完后自動維持 TxD 線高電平。 在接收 操作時(shí)， “ SBUF（ 接收 ）” 相當(dāng)于一個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 自動置 1 并發(fā)出串行口中斷請求， CPU 響應(yīng)后 RI 由軟件復(fù)位。 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。 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。在方式 0，當(dāng)接收完第 8 位數(shù)據(jù)后，由硬件置位。 TI 必須用軟件清 0。在其它方式的發(fā)送停止位前，由硬件置位。 TI：發(fā)送中 斷標(biāo)志。在方式 1 中，若（ SM2）=0， RB8 為接收到的停止位。 RB8：接收到的數(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。由軟件置位以允許接收，又由軟件清 0 來禁止接收。在方式 2 或方式 3 當(dāng)（ SM2）=1 且接收到的第九位數(shù)據(jù) RB8=0 時(shí)， RI 才置 1。在方式 0 時(shí)， SM2 一定要等于 0。 二 MCS51 的串行接口 (一 ) 串行口控制寄存器 SCON 和 PCON MCS51 對串行口的控制是通過 SCON 實(shí)現(xiàn)的，也和電源控制寄存器 PCON 有 串行口控制寄存器 SCON 決定串行口通信工作方式，控制數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送 ，并標(biāo)示串行口的工作狀態(tài)等。 （ 三 ） 通信制式 ： A、 B 只能是一個發(fā)送，一個接收， 即 一條信號線和一條接地線。 圖 37 表 示 每一幀的結(jié)構(gòu)： 8 位數(shù)據(jù) 起始位 奇偶校驗(yàn) 停止位 多路選擇開關(guān) 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） 12 第 n 字符幀 （共 11 位） 圖 37 幀結(jié)構(gòu) （ 二 ） 波特率 定義是每秒傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，單位是 bps（位 /秒），用于表征數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，波特率越高，?shù)據(jù)傳輸速度越 快。在串行通信中 ，發(fā)送端一幀一幀發(fā)送信息，接收端一幀一幀接收信息。 MCS51 的串行通信 串行通信是一種能把二進(jìn)制數(shù)據(jù)按位傳送的通信，故它所需傳輸線條數(shù)極少，特別適用于遠(yuǎn)程通信之中。中斷系統(tǒng)是指能夠?qū)崿F(xiàn)中斷功能 的那部分硬件電路和軟件程序，對于 MCS51 單片機(jī)，大部分中斷電路都是集成在芯片內(nèi)部的 （即內(nèi)部中斷，包括定時(shí)器溢出中斷源 2 個和串行口中斷源） ，只有 INT0 和 INT1 中斷輸入線上的中斷請求信號產(chǎn)生電路才分散在各中斷源電路或接口芯片電路里 （即外部中斷） 。中斷由中斷源產(chǎn)生，中斷源在需要時(shí)可以向 CPU 提出“中斷請求。 5. XTAL1 和 XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入線。 3. PSEN:片外 ROM 選通線，在執(zhí)行訪問片外 ROM 的指令 MOVC 時(shí)， 8051 自動在PSEN線上產(chǎn)生一個負(fù)脈沖，用于為片外 ROM 芯片的選通。在不訪問片外存儲器時(shí)， 8051 自動在 ALE/PROG 線上輸出頻率為 fosc/6的脈沖序列。 （三）控制線（ 6 條） 1. ALE/PROG:地址鎖存允許 /編程線，配合 P0 口引腳的第二功能使用。 4. P3 口（ —）： 功能 a：通用 I/O 口，用于傳送 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)。 口（ —）： 功能 a：通用 I/O 口，用于傳送 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)。 功能 b：帶片外存儲器， — 在 CPU 訪問片外存儲器時(shí)顯示用于傳送片外存儲器的低 8 位，然后傳送 CPU 對片外存儲器的讀寫數(shù)據(jù)。外部中斷源通常指外部設(shè)備其產(chǎn)生的中斷請求信號可以從 和 （即 INT0 和 INT1）引腳上輸入 。中斷系統(tǒng)是指能夠處理上述中斷過程所需要的那部分電路。 在計(jì)數(shù)模式下， T0、 T1 的計(jì)數(shù)脈沖可以從 和 引腳上輸入。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1 有定時(shí)器和計(jì)數(shù)器兩種工作模式。串行 I/O 口的電路結(jié)構(gòu)還包括串行口控制寄存器 SCON、電源及波特率選擇寄存器 PCON 和串行數(shù)據(jù)緩沖器 SBUF 等。這個串行 I/O 端口既可以在程序控制下把 CPU 的八位并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)一位一位地從發(fā)送數(shù)據(jù)線 Txd 發(fā)送出去，也可以把串行接收到數(shù)據(jù)變成八位并行數(shù)據(jù)送給 CPU，而且這種串行發(fā)送和串行接受可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以同步進(jìn)行。讀引腳是輸入外部數(shù)據(jù)的操作，是從端口引腳線上讀入外部的輸入數(shù)據(jù)。 四個并行 I/O 端口作為通用 I/O 使用是，共有寫端口、讀端口和讀引腳三種操作方式。 （ 1） 并行 I/O 端口 8051 有四個并行 I/O 端口，分別命名為 P0、 P P2 和 P3，在這四個并行 I/O 端口中，每個端口都有雙向 I/O 功能。 二 ROM 存儲器 8051 內(nèi)部僅有 4KB ROM 存儲器，地址范圍為 0000H—0FFFH。 DPTR DPTR 是一個 16 位的寄存器，由兩個八位寄存器 DPH 和 DPL 拼裝而成。 PSW 程序狀態(tài)字 PSW 是用來存放指令執(zhí)行后有關(guān)狀態(tài)的 8 位標(biāo)志寄存器，其各位的定義如 圖 32 所示 ： PSW0 PSW1 PSW2 PSW3 PSW4 PSW5 PSW6 PSW7 Cy AC F0 RS1 RS0 OV P 圖 32 程序狀態(tài)字 各位定義 SP SP 是一個 8 位寄存器，能自動加、減 1，專門用來存放堆棧的棧頂?shù)刂贰? ACC 累加器 ACC 是一個專門用來存放操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果的 8 位寄存器。 （二）定時(shí)控制部件 OSC OSC 是控制器的核心，能為控制器提供時(shí)鐘脈沖。 8051 單片機(jī)內(nèi)部包含了作為微型計(jì)算機(jī)所必須的基本功能部件，各功能部件相互獨(dú)立而融為一體，集成在同一塊芯片上。從制造工藝來看， MCS51 系列中的器件基本上可分為 HMOS 和 CMOS 兩類。當(dāng)朱節(jié)點(diǎn)的輪詢信息中包含自己的網(wǎng)絡(luò)通信識別號，此從節(jié)點(diǎn)對此幀進(jìn)行應(yīng)答，其他節(jié)點(diǎn)則忽略此幀，不做處理。通信方式一般是主節(jié)點(diǎn)循環(huán)輪詢各個從節(jié)點(diǎn)。 RE、 DE 的信號有效脈沖寬應(yīng)該大于發(fā)送或接收一幀信號的寬度。在 RS485 總線通信網(wǎng)絡(luò)中，必須控制好每個站點(diǎn)的“聽”、“說”狀態(tài)，即收、發(fā)狀態(tài)，對總線的使用權(quán)必須進(jìn)行分配，以使各個從機(jī)的發(fā)送控制信號在時(shí)間上完全隔離，保證能及時(shí)、正確地傳輸數(shù)據(jù)。主從機(jī)均以中斷方式進(jìn)行通信，程序流程如圖 22所示 ： 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） 4 否 圖 22 通信流程圖 （二）多機(jī)發(fā)送是的分時(shí)說、聽 多機(jī)傳送時(shí)，通信協(xié)議要合理地協(xié)調(diào)總線的分時(shí)公用，通信波特率的計(jì)算要有冗余。主機(jī)向從機(jī)發(fā)送一幀地址信息，從機(jī)接收到地址幀后，將其與本地地址比較，判斷是否一致。主從式多機(jī)通信協(xié)議中，通信速率設(shè)為 。若從機(jī)需要發(fā)送數(shù)據(jù)，則必須等到主機(jī)輪詢本地從機(jī)時(shí)，才可以提出請求。主機(jī)處 于發(fā)送狀態(tài)“說”時(shí)從機(jī)總是處于“聽”狀態(tài)。 PC 機(jī)與單片機(jī)構(gòu)成的多機(jī)通信系統(tǒng)采用主從結(jié)構(gòu)。當(dāng)從機(jī)收到呼叫幀后，把本機(jī)地址和當(dāng)前狀態(tài)回發(fā)給主機(jī)。呼叫幀由主機(jī)發(fā)出。如果是多點(diǎn)通信，每個從機(jī)要分配一個地址碼。 在該系統(tǒng)中，由于采用 MAX487 差分平衡收發(fā)器芯片，半雙工傳輸方式，因此驅(qū)動器可接的下位機(jī)根據(jù)需要最多可擴(kuò)展至 128 個。將總線上的差分信號的正端 A+和負(fù)端 B之間接一網(wǎng)絡(luò)。匹配電阻的取值應(yīng)該與總線的特性阻抗相當(dāng)。 P C 機(jī) （ db9） RS485 RS485 RS485 Rxd Txd 8051 Rxd