【正文】 2，3。其傳輸波特率是可變的，對(duì)于51單片機(jī)，波特率由定時(shí)器1的溢出率決定。方式1是10位數(shù)據(jù)的異步通信口，其中1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。發(fā)送和接收均為8位數(shù)據(jù)，低位在先，高位在后，波特率固定為。方式0時(shí)，串行口為同步移位寄存器的輸入/輸出方式，主要用于擴(kuò)展并行輸入或輸出口。2. 串口方式簡(jiǎn)介 在這里對(duì)串口4種方式僅做簡(jiǎn)單介紹。在方式0時(shí)，當(dāng)串行接收第8位數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)，或在其他方式，串行接收停止位的中間時(shí)，由內(nèi)部硬件使RI置1，向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)。在中斷服務(wù)程序中，必須用軟件將其清0，取消此中斷申請(qǐng)。TI—發(fā)送中斷標(biāo)志位。 在方式2或方式3中，是接收數(shù)據(jù)的第9位，可作為奇偶校驗(yàn)位或地址幀/數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。在方式0和方式1中，該位未用。 在方式2或方式3中，是發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位，可以用軟件規(guī)定其作用。 REN=1：允許串行口接收數(shù)據(jù)；REN=0：禁止串行口接收數(shù)據(jù)。在方式1時(shí)，若SM2=1，則只有接收到有效停止位時(shí)，RI才置1。通過(guò)控制SM2，可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信。當(dāng)接收機(jī)的SM2=1時(shí)，可以利用收到的RB8來(lái)控制是否激活RI（RB8=0時(shí)不激活RI，收到的信息丟棄；RB8=1時(shí)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)入SBUF，并激活RI，進(jìn)而在中斷服務(wù)中將數(shù)據(jù)從SBUF讀走）。串行口有4種工作方式，它們由SM0，SM1設(shè)定。單片機(jī)復(fù)位時(shí)SCON全部被清0。與串行口緊密相關(guān)的一個(gè)特殊功能寄存器是串行口控制寄存器SCON，它用來(lái)設(shè)定串行口的工作方式、接收/發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志等。接收器具有雙緩沖結(jié)構(gòu)，即在從接收寄存器中讀出前一個(gè)已收到的字節(jié)之前，便能接收第二個(gè)字節(jié)，如果第二個(gè)字節(jié)已經(jīng)接收完畢，第一個(gè)字節(jié)還沒(méi)有讀出，則將丟失其中一個(gè)字節(jié)，編程時(shí)應(yīng)該引起注意。51單片機(jī)可以通過(guò)特殊功能寄存器SBUF對(duì)串行接收或串行發(fā)送寄存器進(jìn)行訪問(wèn)，兩個(gè)寄存器共用一個(gè)地址99H，但在物理上是兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，由指令操作決定訪問(wèn)哪一個(gè)寄存器。一般100米長(zhǎng)雙絞線最大傳輸速率僅為1Mb/s1. 串行口結(jié)構(gòu)51單片機(jī)的串行口是一個(gè)可編程全雙工的通信接口，具有UART（通用異步收發(fā)器）的全部功能，能同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，也可以作為同步移位寄存器使用。平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長(zhǎng)的電纜長(zhǎng)度。RS485與RS422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS485是7V至+12V之間，而RS422在7V至+7V之間，RS485接收器最小輸入阻抗為12kΩ、RS422是4kΩ；由于RS485滿足所有RS422的規(guī)范，所以RS485的驅(qū)動(dòng)器可以用在RS422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。一般100米長(zhǎng)的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。其平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。RS422四線接口由于采用單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號(hào)交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對(duì)單獨(dú)的雙絞線）實(shí)現(xiàn)。即一個(gè)主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Slave），從設(shè)備之間不能通信，所以RS422支持點(diǎn)對(duì)多的雙向通信。其DB9連接器引腳定義。典型的RS422是四線接口。所以RS232適合本地設(shè)備之間的通信。由于其發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。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。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)。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。這種校驗(yàn)方法糾錯(cuò)能力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于同步通信中。接收方接收數(shù)據(jù)時(shí)同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)塊（除校驗(yàn)字節(jié)外）求和（或各字節(jié)異或），將所得的結(jié)果與發(fā)送方的“校驗(yàn)和”進(jìn)行比較，相符則無(wú)差錯(cuò)，否則即認(rèn)為傳送過(guò)程中出現(xiàn)了差錯(cuò)。接收字符時(shí)，對(duì)1的個(gè)數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)不一致，則說(shuō)明傳輸數(shù)據(jù)過(guò)程中出現(xiàn)了差錯(cuò)。 （1）奇偶校驗(yàn)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)位尾隨的1位為奇偶校驗(yàn)位（1或0）。（3）全雙工。（2）半雙工。（1）單工。面向位的同步通信的特點(diǎn)是以特定的位組合01111110作為幀的開(kāi)始和結(jié)束標(biāo)志，所傳輸?shù)囊粠瑪?shù)據(jù)可以是任意位。為了避免在數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)序列01111110時(shí)引起的混亂，發(fā)送方總是在其發(fā)送的數(shù)據(jù)流中每出現(xiàn)5個(gè)連續(xù)的1就插入一個(gè)附加的0；接收方則每檢測(cè)到5個(gè)連續(xù)的1并且其后有一個(gè)0時(shí)，就刪除該0。數(shù)據(jù)塊是傳送的正文內(nèi)容，由多個(gè)字符組成，數(shù)據(jù)塊后面是組終字符ETB（ASCII碼為17H）或文終字符ETX（ASCII碼為03H），然后是校驗(yàn)碼，典型的面向字符的同步規(guī)程如IBM的二進(jìn)制同步規(guī)程BSC。上圖中幀頭為1個(gè)或2個(gè)同步字符SYN（ASCII碼為16H）。發(fā)送方對(duì)接收方的同步可以通過(guò)外同步和自同步兩種方法實(shí)現(xiàn)。4. 同步串行通信方式： 同步通信時(shí)要建立發(fā)送方時(shí)鐘對(duì)接收方時(shí)鐘的直接控制，使雙方達(dá)到完全同步。異步通信的特點(diǎn)：不要求收發(fā)雙方時(shí)鐘的嚴(yán)格一致，實(shí)現(xiàn)容易，設(shè)備開(kāi)銷較少，但每個(gè)字符要附加2～3位，用于起止位、校驗(yàn)位和停止位，各幀之間還有間隔，因此傳輸效率不高。異步通信一幀字符信息由4部分組成：起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位。為使雙方收、發(fā)協(xié)調(diào)，要求發(fā)送和接收設(shè)備的時(shí)鐘盡可能一致。串行通信又有兩種方式：異步串行通信和同步串行通信。 串行通信的必要過(guò)程是：發(fā)送時(shí)，要把并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)發(fā)送到線路上去，接收時(shí)，要把串行信號(hào)再變成并行數(shù)據(jù)，這樣才能被計(jì)算機(jī)及其他設(shè)備處理。 串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個(gè)地傳送，此時(shí)只需要一條數(shù)據(jù)線，外加一條公共信號(hào)地線和若干控制信號(hào)線。由于并口通信已經(jīng)用得較少，因此我們?cè)谶@里也僅做簡(jiǎn)單介紹，大家只需了解即可。 并行通信通常是將數(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)線同時(shí)進(jìn)行傳送，每一位數(shù)據(jù)都需要一條傳輸線，8位數(shù)據(jù)總線的通信系統(tǒng)，一次傳送8位數(shù)據(jù)（1個(gè)字節(jié)），將需要8條數(shù)據(jù)線。通信有并行和串行兩種方式。第三章 串行口通信原理并行與串行基本通信方式：隨著單片機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，單片機(jī)的通信功能愈來(lái)愈顯得重要。常見(jiàn)的軟件錯(cuò)誤有程序失控、中斷錯(cuò)誤（不響應(yīng)中斷或循環(huán)響應(yīng)中斷）、輸入/輸出錯(cuò)誤和處理結(jié)果錯(cuò)誤等。接下來(lái)再借助仿真開(kāi)發(fā)儀器進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，分別測(cè)試擴(kuò)展的RAM、I/O接口、I/O設(shè)備、程序存儲(chǔ)器及晶振和復(fù)位電路，若有錯(cuò)誤，進(jìn)行改正。在進(jìn)行硬件調(diào)試時(shí)先進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，用萬(wàn)用表等工具在樣機(jī)供電前根據(jù)原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查線路，核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否正確。通常的調(diào)試順序是先排除明顯的硬件故障，然后和軟件結(jié)合起來(lái)進(jìn)行調(diào)試。根據(jù)調(diào)試環(huán)境不同，系統(tǒng)調(diào)試又分為模擬調(diào)試與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試的目的是要查出用戶系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)中存在的錯(cuò)誤及可能出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)等問(wèn)題，以便修改設(shè)計(jì)，最終使用戶系統(tǒng)能正確、可靠地工作。4. 系統(tǒng)總體調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的總體調(diào)試是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重要環(huán)節(jié)。單片機(jī)應(yīng)用程序可以采用匯編語(yǔ)言，也可以采用某些機(jī)器語(yǔ)言，例如可通過(guò)Keil C51軟件來(lái)編寫(xiě)C語(yǔ)言等。把功能流程圖中每一個(gè)粗框轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的存儲(chǔ)單元、寄存器和I/O接口等，從而繪制出詳細(xì)的程序流程圖（細(xì)框圖）。（3） 程序設(shè)計(jì)在軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定之后就可以進(jìn)行程序設(shè)計(jì)了，一般設(shè)計(jì)過(guò)程：首先根據(jù)問(wèn)題的定義，描述出各輸入變量和輸出變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，即建立數(shù)學(xué)模型。這種方法比較符合人們的日常思維。還有一種方法是自上而下設(shè)計(jì)程序。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是單個(gè)程序模塊的設(shè)計(jì)和調(diào)試比較方便，容易完成，一個(gè)模塊可以為多個(gè)程序所共享。在程序設(shè)計(jì)方法上，模塊程序設(shè)計(jì)時(shí)單片機(jī)應(yīng)用中最常用的程序設(shè)計(jì)技術(shù)。這就要求提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、并行性等。根據(jù)系統(tǒng)各個(gè)操作的性質(zhì)，指定哪些操作由主程序完成，哪些操作由中斷服務(wù)程序完成，并指定各中斷的優(yōu)先級(jí)。根據(jù)系統(tǒng)的定義，可以把整個(gè)工作分解為幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的操作，根據(jù)這些操作的相互聯(lián)系及時(shí)間關(guān)系，設(shè)計(jì)出一個(gè)合理的軟件結(jié)構(gòu)。⑤明確所設(shè)計(jì)的用戶程序應(yīng)達(dá)到的精度、速度指標(biāo)。④針對(duì)可能出現(xiàn)的由干擾引起的錯(cuò)誤進(jìn)行容錯(cuò)設(shè)計(jì)，給出錯(cuò)誤處理方案，以達(dá)到提高軟件可靠性的目的。其中包括系統(tǒng)主程序、常規(guī)表格、數(shù)據(jù)暫存區(qū)域、堆棧區(qū)域和入口地址等。比如編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)控制功能的軟件時(shí)，應(yīng)明確控制對(duì)象、控制信號(hào)及控制時(shí)序；編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)處理功能的軟件時(shí)，應(yīng)該明確輸入是什么，要做什么樣的處理（即處理算法），產(chǎn)生何種輸出。（1） 系統(tǒng)定義系統(tǒng)定義的目的就是根據(jù)系統(tǒng)軟件、硬件的功能分工，確定出軟件應(yīng)完成什么功能，其具體步驟如下。其中，應(yīng)用程序是用來(lái)完成如測(cè)量、計(jì)算、顯示、打印、輸出控制等各種實(shí)質(zhì)性功能的軟件；系統(tǒng)監(jiān)控程序是控制單片機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定操作方式運(yùn)行的程序，負(fù)責(zé)組織調(diào)度各應(yīng)用程序模塊，完成系統(tǒng)自檢、初始化、處理鍵盤(pán)命令、處理接口命令、處理?xiàng)l件觸發(fā)和顯示等功能。軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)一，系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)定型后，軟件的功能也就基本明確了。硬件設(shè)計(jì)結(jié)束后，應(yīng)編寫(xiě)出硬件電路原理圖及硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。如果系統(tǒng)中相關(guān)的器件不匹配，系統(tǒng)的綜合性能將降低，甚至不能正常工作。③系統(tǒng)中相關(guān)的器件性能要匹配。①盡可能選擇典型通用的電路，并符合單片機(jī)的常規(guī)用法。P0口通常使用雙向數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器74LS245，P2口可使用單向總線驅(qū)動(dòng)器74LS244。例如，MCS51單片機(jī)的P0口負(fù)載能力為8個(gè)LSTTL邏輯門(mén)；P2口負(fù)載能力為4個(gè)LSTTL邏輯門(mén)。 考慮到修改方便和保密性強(qiáng)，譯碼電路除了可以利用常規(guī)的門(mén)電路、譯碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)外，還可以利用只讀存儲(chǔ)器與可編程門(mén)陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)。（4） 譯碼電路的設(shè)計(jì) 所有的需要擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口設(shè)計(jì)的單片機(jī)系統(tǒng)都需要設(shè)計(jì)譯碼電路，譯碼電路的作用是為外設(shè)提供片選信號(hào)，也就是為它們分配獨(dú)一無(wú)二的地址空間。對(duì)于A/D和D/A電路芯片的選擇原則應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)對(duì)它的精度、速度和價(jià)格的要求而定。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以選擇含有所需接口的單片機(jī)。I/O接口大致可歸類為并行接口、串行接口、數(shù)據(jù)采集通道（接口）、模擬輸出通道（接口）等。（3） I/O接口電路的設(shè)計(jì) 由于外設(shè)多種多樣，這使得單片機(jī)與外設(shè)之間的接口電路也各不相同。對(duì)于要求較大容量RAM的系統(tǒng)，對(duì)RAM芯片的選擇原則是盡可能減少芯片的數(shù)量。對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量要求，各個(gè)系統(tǒng)之間差別比較大。由于目前單片機(jī)片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量越來(lái)越大，若設(shè)計(jì)的應(yīng)用系統(tǒng)所需的存儲(chǔ)器空間比較小，就沒(méi)必要擴(kuò)充程序存儲(chǔ)器。（1） 程序存儲(chǔ)器的選用 單片機(jī)內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)器容量不夠時(shí)，需擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器。2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，在所選擇的單片機(jī)型的基礎(chǔ)上，確定系統(tǒng)擴(kuò)展所需的存儲(chǔ)器、I/O電路、A/D及D/A電路和相關(guān)的外圍電路等，然后設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的電路原理圖。接下來(lái)要根據(jù)系統(tǒng)中可能涉及的傳感器、模擬電路、I/O接口、存儲(chǔ)器、打印機(jī)和顯示器等器件和設(shè)備進(jìn)行器件選擇，使之符合系統(tǒng)在精度、速度和可靠性等方面的要求。由于設(shè)計(jì)人員必須編制必要的系統(tǒng)監(jiān)控或監(jiān)督程序、應(yīng)用功能程序等，所以軟件設(shè)計(jì)和硬件制作的工作量很大，要求設(shè)計(jì)人員要有一定的軟硬件開(kāi)發(fā)能力。這類系統(tǒng)中的硬件配置和軟件設(shè)計(jì)完全是按照應(yīng)用系統(tǒng)的功能進(jìn)行的。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過(guò)程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)總體調(diào)試等4個(gè)階段，但它們不是絕對(duì)分開(kāi)的，有時(shí)是交叉進(jìn)行的。硬件和軟件只有緊密配合，協(xié)調(diào)一致，才能組成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣，單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)也是由硬件和軟件組成。這是針對(duì)某一具體控制系統(tǒng)和不同控制規(guī)律編制的程序，主要有：數(shù)據(jù)采集程序、A/D轉(zhuǎn)換程序、D/A轉(zhuǎn)換程序、鍵盤(pán)掃描程序、顯示程序，以及各種控制算法程序，例如PID程序、純滯后補(bǔ)償算法程序、自適應(yīng)控制程序等。如數(shù)制轉(zhuǎn)換程序，包括二進(jìn)制與BCD碼之間相互轉(zhuǎn)換程序等；運(yùn)算程序，包括加、減、乘、除、開(kāi)方、函數(shù)運(yùn)算等；數(shù)字濾波程序，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；工程量程序，在工程顯示時(shí)往往用到這類程序；查表程序，例如查找熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)的溫度值；報(bào)警程序等。主程序的主要任務(wù)是調(diào)用這些子程序，總的來(lái)說(shuō)，這些子程序可分為兩類，分別為通用軟件和專用軟件。應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)留有余地、易于擴(kuò)展和更改。 （2）應(yīng)用軟件單片機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件是服務(wù)于實(shí)時(shí)控制的程序集合，由單片機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者編寫(xiě)。解釋程序的功能是把某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序，翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的目標(biāo)程序，此目標(biāo)程序是可執(zhí)行程序，解釋程序翻譯一句執(zhí)行一句。?匯編程序、解釋程序和編譯程序匯編程序用于把匯編語(yǔ)言程序翻譯為計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言程序（也稱為目標(biāo)程序）。它控制各種軟件，如匯編程序、解釋程序、編譯程序、I/O驅(qū)動(dòng)程序、連接程序等。編制用戶程序時(shí)，同時(shí)可以調(diào)用監(jiān)控程序中的一些子程序，節(jié)省用戶應(yīng)用程序的存儲(chǔ)空間。通電后立即進(jìn)入監(jiān)控（監(jiān)督）程序，各種程序均在監(jiān)控程序控制下運(yùn)行。監(jiān)控（監(jiān)督）程序是一種低級(jí)計(jì)算機(jī)的管理程序。系統(tǒng)軟件包括以下內(nèi)容。 （1）系統(tǒng)軟件購(gòu)置的現(xiàn)成的計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)出廠之前，已把系統(tǒng)軟件裝入到ROM中，用戶只需熟悉和使用，不能改變。其中模擬量輸入通道和開(kāi)關(guān)量輸入通道統(tǒng)稱為前向通道，模擬量輸出通道和開(kāi)關(guān)量輸出通道統(tǒng)稱為后向通道。因此。如機(jī)床的單片機(jī)控制，預(yù)先輸入切削量、裕量、進(jìn)給量、工件尺寸和加工步驟等參數(shù)，運(yùn)行時(shí)由單片機(jī)控制刀具的動(dòng)作，最后加工出成品。目前，在野外現(xiàn)場(chǎng)廣泛使用的各種存儲(chǔ)式測(cè)試記錄儀就屬于這一類系統(tǒng)，只不過(guò)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單（一般包括傳感器、模擬輸入通道、單片機(jī)和數(shù)據(jù)記錄儀等幾部分）。 為了對(duì)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行集中實(shí)