【正文】 行通信時(shí)，如果是近距離的一般就省去了 DCE 而將兩個(gè) DTE 直接連接起來的零 MODEM 連接。一般情況將傳輸距離小于15m 的通信稱為近程通信，可用 RS232C 電纜直接相連；而傳輸距離大于 15m 的遠(yuǎn)程通信則要采用 MODEM。為了保證碼元畸變小于 4%的要求，接口標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性中規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容應(yīng)小于 2500pF[9]。最大直接傳輸距離說明：RS232C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若不使用 MODEM，在碼元畸變小于 4%的情況下，DTE 和 DCE 之間最大傳輸距離為 15m（50 英尺） 。下表是引腳信號(hào)表。它只提供異步通信的 9 個(gè)信號(hào)。DB25 連接器定義了 25 根信號(hào)線，分為 4 組：① 異步通信的 9 個(gè)電壓信號(hào)（含信號(hào)地 SG）2，3，4，5，6，7，8，20，22② 20mA 電流環(huán)信號(hào) 9 個(gè)（12，13，14，15，16，17，19，23，24）③ 空 6 個(gè)（9，10，11，18，21，25）④ 保護(hù)地（PE）1 個(gè)，作為設(shè)備接地端（1 腳） [10]（2）DB9 連接器（本設(shè)計(jì)用）21圖 52　DB9 連接器由于 DB25 引腳太多，應(yīng)用復(fù)雜，而對(duì)于本次設(shè)計(jì)涉及到的串行通信只需用到其中的少數(shù)引腳，所以就用簡化版的 DB25，即 DB9。本設(shè)計(jì)用的是集成芯片 MAX232。下面是其的電氣特性表：20 表 52　RS232C 電氣特性表 驅(qū)動(dòng)器輸出電平（3kΩ~7kΩ） 邏輯 1：5V~1邏輯 0：+5V~+15V 不帶負(fù)載時(shí)的驅(qū)動(dòng)器輸出電平 25V~+25V驅(qū)動(dòng)器時(shí)的輸出阻抗 300Ω輸出短路電流 驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換速率 30V/μs接收器輸入阻抗 3kΩ~7kΩ接收器輸入電壓的允許范圍 25V~+25V輸入開路時(shí)接收器的輸出 邏輯 1 輸入經(jīng) 300Ω 接地時(shí)接收器的輸出 邏輯 1+3V 輸入時(shí)接收器的輸出 邏輯 03V 輸入時(shí)接收器的輸出 邏輯 1最大負(fù)載電容 2500pF RS232C 的邏輯電平是對(duì)稱的，與 TTL、MOS 的邏輯電平完全不同，因此它們之間的連接必須通過電平轉(zhuǎn)換。RS232C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有 2500pF 的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用 150pF/m 的通信電纜時(shí)，最大通信距離為 15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。下面的是 RS232C 的主要引腳定義和功能表表 51 RS232C 的引腳定義和功能表引腳序號(hào) 信號(hào)名稱 符號(hào) 流向 功能1 保護(hù)地 接設(shè)備外殼，安全地線2 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD DTE→DCE DTE 發(fā)送串行數(shù)據(jù) Transmit Data3 接收數(shù)據(jù) RXD DTE←DCE DTE 接收串行數(shù)據(jù) Receive Data4 請(qǐng)求發(fā)送 RTS DTE→DCE DTE 請(qǐng)求 DCE 將線路切換到發(fā)送方式 Require to Send5 允許發(fā)送 CTS DTE←DCE DCE 告訴 DTE 線路已接通可以發(fā)送數(shù)據(jù) Clear to Send6 數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好DSR DTE←DCE DCE 準(zhǔn)備好 Data Set Ready7 信號(hào)地 　 　 信號(hào)公共地 Ground8 載波檢測 DCD DTE←DCE DCE 接收到遠(yuǎn)程載波 Data Carry Detected20 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR DTE→DCE DTE 準(zhǔn)備好 Data Terminal Ready22 振鈴指示 RI DTE←DCE 表示 DCE 與線路接通，出現(xiàn)振鈴 RS232C 的電氣特性RS232C 總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有 25 條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過程 [12]。顯示終端、外設(shè)、計(jì)算機(jī)等都屬于 DTE；而 MODEM 則屬于DCE[8]。19 RS232C 接口 RS232C 基本知識(shí)由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）1969 年推薦使用的 RS232C 是所有串行通信總線接口中最常用的。（2）抗干擾能力，一般的標(biāo)準(zhǔn)接口，在其使用范圍內(nèi)都有一定的抗干擾能力，用來保證信號(hào)的可靠傳輸，如若在一些通信環(huán)境惡劣的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中，在選擇的時(shí)候就要充分注意其抗干擾能力，并采取相關(guān)措施；而在高噪聲污染環(huán)境中，使用光纖介質(zhì)可以減少噪聲干擾提高通信的安全性 [12]。為了保證通信時(shí)的高可靠性，在選擇接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須注意：（1）通信速度和通信距離，一般的標(biāo)準(zhǔn)串行接口的電氣特性，都有滿足可靠傳輸時(shí)的最大通信速度和傳送距離指標(biāo)，但一般情況，這兩個(gè)指標(biāo)間存在相關(guān)性，適當(dāng)?shù)乜s減通信距離，就可以提高通信速度，反之亦然。其中 RS232C 是在異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的，但只適用于短距離或帶 MODEM 的場合。下面詳盡介紹的是串行通信的標(biāo)準(zhǔn)接口。接口標(biāo)準(zhǔn)是指外設(shè)接口的規(guī)范和定義，它涉及外設(shè)接口的信號(hào)線定義、傳輸速率、傳輸方向、拓樸結(jié)構(gòu)、電氣和機(jī)械特性等方面。溢出周期為：)256(1Xfosc??溢出率為溢出周期的倒數(shù)，所以當(dāng)串行口工作在方式 1 和方式 3 時(shí)，18波特率= )256(13XfoscSMOD??下表是常用波特率和各參數(shù)關(guān)系（本設(shè)計(jì)用的波特率是 ，對(duì)應(yīng)參數(shù)如下表）：表 42　定時(shí)器 1 產(chǎn)生的常用波特率定時(shí)器 T1波特率 fosc SMODC/T模式 初始值方式 0：1MHz方式 2：375K方式 3：11011012 MHz12 MHz12 MHz6MHz121110000000000000000222222221FFHFDHFDHFAHF4HE8H1DH72HFEEBH5 串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)、接口技術(shù)總線標(biāo)準(zhǔn)是指國際工業(yè)界正式公布或推薦的把各種不同的模塊組成微機(jī)系統(tǒng)時(shí)必須遵守的規(guī)范。設(shè)計(jì)數(shù)的預(yù)置值（初始值）為 X，那么每過 256X 個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)器溢出一次。當(dāng) C/ =0 時(shí)，T1 被選擇為定時(shí)器方式，計(jì)數(shù)TT速率為 fosc/12；當(dāng) C/ =1 時(shí)，T1 被選擇為計(jì)數(shù)器方式，計(jì)數(shù)速率為外部輸入時(shí)鐘頻率。即：波特率= （T1 溢出率）SMOD其中，定時(shí)器 1 的溢出率取決于單片機(jī)定時(shí)器 1 的計(jì)數(shù)速率和定時(shí)器的預(yù)置值。在方式 2 中，波特率取決于 PCON 中的 SMOD 值，當(dāng) SMOD=0 時(shí)，波特率為fosc/64；當(dāng) SMOD=1 時(shí)，波特率為 fosc/32。下面分別加以分析。通過論述，我們已經(jīng)知道，AT89C51 單片機(jī)的串行口通過編程可以有 4 種工作方式。發(fā)送時(shí)序TXD輸出TIRXD輸入接收時(shí)序RID0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 TB8 停止位起始位 D7D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 RB8 停止位起始位 D7檢測負(fù)跳變寫入SBUF17 圖 410 方式 2 和方式 3 時(shí)序方式 3 為波特率可變的 11 位 UART 通信方式，除了波特率以外，方式 3 和方式 2 完全相同。當(dāng)接收器接收到第 9 位數(shù)據(jù)后，若同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：RI=0 和 SM2=0 或接收到的第 9 位數(shù)據(jù)為1，則接收數(shù)據(jù)有效，8 位數(shù)據(jù)送入 SBUF，第 9 位送入 RB8，并置 RI=1。數(shù)據(jù)由 RxD 端輸入，接收 11 位的信息。一幀信息即從 TxD 發(fā)送，在送完一幀信息后，TI 被自動(dòng)置 1，在發(fā)送下一幀信息之前，TI 必須由中斷服務(wù)程序或查詢程序清 0。 圖 49　方式 2 和方式 3 幀格式（1） 發(fā)送發(fā)送時(shí)，先根據(jù)通信協(xié)議由軟件設(shè)置 TB8，然后用指令將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入 SBUF，啟動(dòng)發(fā)送器。發(fā)送或接收一幀數(shù)據(jù)包括 1 位起始位 0，8 位數(shù)據(jù)位，1 位可編程位(用于奇偶校驗(yàn))和 1 位停止位 1。所以，方式 1 接收時(shí)，應(yīng)先用軟件清除RI 或 SM2 標(biāo)志，使其為 “0”。 （2） 接收接收時(shí)，由 REN 置 1，允許接收，串行口采樣 RxD，當(dāng)采樣由 1 到 0 跳變時(shí)，確認(rèn)是起始位“0”，開始接收一幀數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，置中斷標(biāo)志 TI 為 1。其幀格式如下圖所示。 發(fā)送時(shí)序?qū)懭隨BUFRXD輸出TXDTID0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7寫REN=1RI=0RXD輸入RI 接收時(shí)序(a)(b) 圖 46　方式 0 時(shí)序 方式 1如果雙方都是工作在方式 1 下，此時(shí)，串行口為波特率可調(diào)的 10 位通用異步接口UART。方式 0 時(shí)，SM2 必須為 0。串行控制寄存器 SCON 中的 TB8 和 RB8 在方式 0 中未用。具體接線圖如圖 45 所示。 圖 44　方式 0 用于擴(kuò)展 I/O 口輸出SMOD14 圖 45　方式 0 用于擴(kuò)展 I/O 口輸入（2） 接收在滿足 REN=1 和 RI=0 的條件下，串行口即開始從 RxD 端以 fosc/12 的波特率輸入數(shù)據(jù)（低位在前） ，當(dāng)接收完 8 位數(shù)據(jù)后，置中斷標(biāo)志 RI 為 1，請(qǐng)求中斷。具體接線圖如圖 44 所示。（1） 發(fā)送當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器 SBUF 時(shí)，串行口將 8 位數(shù)據(jù)以 fosc/12 的波特率從 RxD 引腳輸出（低位在前） ，發(fā)送完置中斷標(biāo)志 TI 為 1，請(qǐng)求中斷。串行數(shù)據(jù)從RxD()端輸入或輸出，同步移位脈沖由 TxD()送出。下面就詳盡介紹這四種方式的相關(guān)內(nèi)容。復(fù)位時(shí)， SMOD=0。PCON (87H) 圖 43　PCON 各位定義SMOD（） 波特率選擇位。表 41　串行口工作方式SM0 SM1 工作方式 功能 波特率0 0 方式 0 8 位同步移位寄存器 fosc/120 1 方式 1 10 位 UART（8 位數(shù)據(jù)） 可變1 0 方式 2 11 位 UART（9 位數(shù)據(jù)） fosc/64 或fosc/321 1 方式 3 11 位 UART（9 位數(shù)據(jù)） 可變 （3） 特殊寄存器 PCONPCON 主要是為 CHMOS 型單片機(jī)的電源控制而設(shè)置的專用寄存器，不可以位尋址，字節(jié)地址為 87H。TI： 發(fā)送中斷標(biāo)志，發(fā)送一幀結(jié)束，TI=1，必須軟件清零。由軟件置位或復(fù)位。REN：允許接收控制位，REN=1，允許接收；REN=0，禁止接收。在方式 0 時(shí)，SM2 必須是 0。當(dāng) SM2=0時(shí)，不論收到的 RB8 為 0 和 1，均可以使收到的數(shù)據(jù)進(jìn)入 SBUF，并激活 RI（即此時(shí)RB8 不具有控制 RI 激活的功能） 。其功能如表 41SM2：多機(jī)通信控制位，主要用于方式 2 和方式 3。 　 接收數(shù)據(jù)指令：　MOV A，SBUF（2） 串行口控制/狀態(tài)寄存器 SCON(98H)如下圖所示，其字節(jié)地址是 98H，位地址 98H～9FH，包括方式選擇位/接收發(fā)送控制位及狀態(tài)標(biāo)志位。 ① 發(fā)送　SBUF　存放待發(fā)送的 8 位數(shù)據(jù)，寫入 SBUF 將同時(shí)啟動(dòng)發(fā)送。發(fā)送緩沖器只寫不讀；而接受緩沖器只讀不寫。下圖是串行口結(jié)構(gòu)圖：12 圖 41　串行口結(jié)構(gòu)圖（1） 數(shù)據(jù)緩沖器 SBUF串行口中有兩個(gè)物理空間上各自相互獨(dú)立的發(fā)送緩沖器和接收緩沖器。接收器：串?并數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，檢查錯(cuò)誤，去掉標(biāo)識(shí)位，保存有效數(shù)據(jù)，設(shè)置接收結(jié)束標(biāo)志，申請(qǐng)中斷。下面就簡單介紹下串行口的主要部件。能實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的設(shè)備，稱為通用異步接收發(fā)送器（Universal Asynchronous Receiver /Transmitter） 。AT89C51 單片機(jī)只能處理 8 位的并行數(shù)據(jù)，所以在進(jìn)行串行數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)，要把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)。 本次設(shè)計(jì)中由于要多次對(duì)程序的測試，所以就要對(duì)本芯片的多次編程和程序的擦除。整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)加密位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來完成?？山痈唠妷海?12V）和低電壓（Vcc）編程方式，低電壓方式適合用戶在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用EPROM 編程器兼容 [5]。由于輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。本設(shè)計(jì)就是采用這種連接方式，具體的連接電路將在后面的分析中闡述。 AT89C51 振蕩器特性AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2分別為反向放大器的輸入端