第 7章 串行通信及其接口
?7.1 概述
?7.2 MCS-51的串行口
?7.3 串行口的控制
7.1 概述
? 串行通信是将数据的各位一位一位地依次传送 。
适合于计算机之间, 计算机与外部设备之间的远
距离通信 。
? 串行通信从传输方式分为：
单工方式 （ 如图 7-1所示 ）, 半双工方式 （ 如图
7-2所示 ）, 全双工方式 （ 如图 7-3所示 ） 。
? 从接收方式来说, 串行通信有两种方式：
异步通信方式 （ 如图 7-4所示 ）, 同步通信方式
（ 如图 7-5所示 ） 。
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接收器
图 7-1 单工方式
发送器
接收器
接收器
发送器
发送器 数据流
图 7-2 半双工方式
发送器
接收器
数据流
接收器
发送器
图 7-3 全双工方式
图 7-4 异步串行通信数据格式
同步字符 CRC字符
开始 终止
数据块
图 7-5 同步通信数据格式
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7.2 MCS-51的串行口
?7.2.1 串行口的结构
?7.2.2 串行口的工作方式
?7.2.3 波特率的计算
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7.2.1 串行口的结构
1,串行口控制寄存器 SCON
?该寄存器的字节地址为 98H,可位寻址 。 SCON
格式如图 7-6所示 。
SC
ON
位
地址
SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98
图 7-6 SCON格式
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
2,特殊功能寄存器 PCON
?其字节地址为 87H,没有位寻址功能 。 PCON的
格式如图 7-7所示, 其中与串行接口有关的只有 D7
位 。
PC
ON
SM
OD
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
图 7-7 PCON格式
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7.2.2 串行口的工作方式
表 7-1 串行口工作方式
图 7-8 方式 0发送时序
1．方式 0
图 7-9 方式 0接收时序
2．方式 1
图 7-10 方式 1发送时序
图 7-11 方式 1接收时序
3．方式 2
图 7-12 方式 2发送时序
图 7-13 方式 2的接收时序
4．方式 3
? 当 SM0SM1=11时, 串行口工作在方式 3。 方式 3
为波特率可变的 9位异步通信方式, 除了波特率外,
方式 3和方式 2相同 。
? 方式 3的波特率由下式确定：
方式 3波特率 =（ 2SMOD/32） × 定时器 T1的溢出率
返回本节
7.2.3 波特率的计算
表 7-2 波特率计算公式
表 7-3 常用的波特率及计算器初值
返回本节
7.3 串行口的控制
?7.3.1 主从机间的通信
?7.3.2 多机通信接口
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7.3.1 主从机间的通信
1,双机串行异步通信
l 单片机与单片机间的串行异步通信接口设计
（ 如图 7-14~7-16所示 ）
l 单片机与 PC系列微机间的异步串行通信接口
设计（ 如图 7-17所示）
图 7-14 两台 8031直接通信
图 7-15 两台 8031采用 RS232C总线通信
图 7-16 两台 8751互传数据
图 7-17 8031单片机和 PC机通过 RS232C总
线通信接口图
l 单片机与 RS232C接口
（ 1） 分离元件电平转换电路, 如图 7-19所示 。
（ 2） 集成电路电平转换电路 MC1488,1489
?这两种芯片的引脚如图 7-20所示 。 （ 3） 集成电路
电平转换器 MC145407。
?如图 7-21所示 。
起始
位
D0 D1 D2 D4D3 D5 D6 D7 X
标志 停止位
检验位
图 7-18 RS232C总线上传输的异
步通信典型数据格式
分类 符号 名称 引脚 说明
地线 机架保护地 （ 屏蔽地 ） 1
信号地 （ 公共地 ） 7
数据信
号线
TXD 数据发送线 2 在无数据信息传输或收 /发信息间隔期, RXD/TXD电平为 1。
辅助信道传输速率较主信道低 。 其余同
RXD 数据接收线 3
TXD 辅助信道数据发送线 14
RXD 辅助信道数据接收线 16
定时
信号
线
DCE发送信号定时 15 指示被传输的每个 bit信息的中心位置
DCE接收信号定时 17
DTE发送信号定时 24
控
制
线
RTS 请求发送 4 DTE发给 DCE
CTS 允许发送 5 DCE发给 DTE
DSR DCE装置就绪 6
DTR DTE装置就绪 20 DTE发给 DCE
DCD 接收信号 （ 载波 ） 检测 8 DTE收到满足标准的信号时置位
振铃指示 22 由 DCE收到振铃时置位
信号质量检测 21 由 DCE根据数据信息是否有错而置位 /复位
数据信号速率选择 23 指定两种传输速率中的一种
RTS 辅助信道请求发送 19
CTS 辅助信道允许发送 13
RCD 辅助信道接收检测 12
备
用
线
9
未定义, 保留供 DCE装置测试使用10
11
18
25
表7-
4 R
S232C
信
号
线
及
其
在DB
-25
的
针
脚
号
图
7-
19
分
离
元
件
电
平
转
换
电
路
（ a） MC1488 （ b） MC1489
图 7-20 MC1488,MC1489引脚
图
7-
21MC
14
54
07
引
脚
（ a）
（ b）
图
7-
22
终
端/
计
算
机
与
终
端/
计
算
机
简
化
连
接
形
式
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7.3.2 多机通信接口
1,多机通信原理
? 串行口控制寄存器 SCON中的 SM2为多机通信
接口控制位 。 串行口以方式 2或 3接收时, 若 SM2
为 1,则仅当接收到的第 9位数据 RB8为 1时, 数据
才装入 SBUF,置位 RI,请求 CPU对数据进行处
理；当 SM2为 0时, 则接收到一个数据后, 不管第
9位数据 RB8是 0还是 1,都将数据装入接收缓冲器
SBUF并置位中断标志 RI,请求 CPU处理 。
2,多机通信程序设计
l MCS-51多机通信程序设计
以典型的 PC机和 MCS-51构成的主从式多机系统
为例, 如图 7-23所示, 阐述多机通信的程序设计 。
l PC机多机通信
编程 格式如表 7-5所示其中 WLS1,WLS0两位用于
设置新发送或接收的字长, 详见表 7-6；奇偶校验
允许位 PEN及 ESP,跟随校验位的组合见表 7-7。
l 多机通信实例
……
图 7-23 PC机与 MCS-51单片机多机通信
Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0
DL
AB
断线
设定
跟随
检测
EPS PEN STB WL
S1
WL
S0
表 7-5 LCR端口地址
WLS1（ bit1） WLS0（ bit0） 数据字长
0 0 5位
0 1 6位
1 0 7位
1 1 8位
表 7-6 WLS1,WLS0两位设置的字长
跟随校验
位（ bit5）
EPS（ bit4） PEN（ bit3） 校验位
0 0 1 奇校验
0 1 1 偶校验
1 0 1 校验值为
,1”
1 1 1 校验值为
,0”
表 7-7 PEN及 ESP跟随校验位的组合
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THANK YOU VERY MUCH ！
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?7.1 概述
?7.2 MCS-51的串行口
?7.3 串行口的控制
7.1 概述
? 串行通信是将数据的各位一位一位地依次传送 。
适合于计算机之间, 计算机与外部设备之间的远
距离通信 。
? 串行通信从传输方式分为：
单工方式 （ 如图 7-1所示 ）, 半双工方式 （ 如图
7-2所示 ）, 全双工方式 （ 如图 7-3所示 ） 。
? 从接收方式来说, 串行通信有两种方式：
异步通信方式 （ 如图 7-4所示 ）, 同步通信方式
（ 如图 7-5所示 ） 。
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接收器
图 7-1 单工方式
发送器
接收器
接收器
发送器
发送器 数据流
图 7-2 半双工方式
发送器
接收器
数据流
接收器
发送器
图 7-3 全双工方式
图 7-4 异步串行通信数据格式
同步字符 CRC字符
开始 终止
数据块
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?7.2.2 串行口的工作方式
?7.2.3 波特率的计算
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7.2.1 串行口的结构
1,串行口控制寄存器 SCON
?该寄存器的字节地址为 98H,可位寻址 。 SCON
格式如图 7-6所示 。
SC
ON
位
地址
SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98
图 7-6 SCON格式
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
2,特殊功能寄存器 PCON
?其字节地址为 87H,没有位寻址功能 。 PCON的
格式如图 7-7所示, 其中与串行接口有关的只有 D7
位 。
PC
ON
SM
OD
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
图 7-7 PCON格式
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7.2.2 串行口的工作方式
表 7-1 串行口工作方式
图 7-8 方式 0发送时序
1．方式 0
图 7-9 方式 0接收时序
2．方式 1
图 7-10 方式 1发送时序
图 7-11 方式 1接收时序
3．方式 2
图 7-12 方式 2发送时序
图 7-13 方式 2的接收时序
4．方式 3
? 当 SM0SM1=11时, 串行口工作在方式 3。 方式 3
为波特率可变的 9位异步通信方式, 除了波特率外,
方式 3和方式 2相同 。
? 方式 3的波特率由下式确定：
方式 3波特率 =（ 2SMOD/32） × 定时器 T1的溢出率
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7.2.3 波特率的计算
表 7-2 波特率计算公式
表 7-3 常用的波特率及计算器初值
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7.3 串行口的控制
?7.3.1 主从机间的通信
?7.3.2 多机通信接口
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7.3.1 主从机间的通信
1,双机串行异步通信
l 单片机与单片机间的串行异步通信接口设计
（ 如图 7-14~7-16所示 ）
l 单片机与 PC系列微机间的异步串行通信接口
设计（ 如图 7-17所示）
图 7-14 两台 8031直接通信
图 7-15 两台 8031采用 RS232C总线通信
图 7-16 两台 8751互传数据
图 7-17 8031单片机和 PC机通过 RS232C总
线通信接口图
l 单片机与 RS232C接口
（ 1） 分离元件电平转换电路, 如图 7-19所示 。
（ 2） 集成电路电平转换电路 MC1488,1489
?这两种芯片的引脚如图 7-20所示 。 （ 3） 集成电路
电平转换器 MC145407。
?如图 7-21所示 。
起始
位
D0 D1 D2 D4D3 D5 D6 D7 X
标志 停止位
检验位
图 7-18 RS232C总线上传输的异
步通信典型数据格式
分类 符号 名称 引脚 说明
地线 机架保护地 （ 屏蔽地 ） 1
信号地 （ 公共地 ） 7
数据信
号线
TXD 数据发送线 2 在无数据信息传输或收 /发信息间隔期, RXD/TXD电平为 1。
辅助信道传输速率较主信道低 。 其余同
RXD 数据接收线 3
TXD 辅助信道数据发送线 14
RXD 辅助信道数据接收线 16
定时
信号
线
DCE发送信号定时 15 指示被传输的每个 bit信息的中心位置
DCE接收信号定时 17
DTE发送信号定时 24
控
制
线
RTS 请求发送 4 DTE发给 DCE
CTS 允许发送 5 DCE发给 DTE
DSR DCE装置就绪 6
DTR DTE装置就绪 20 DTE发给 DCE
DCD 接收信号 （ 载波 ） 检测 8 DTE收到满足标准的信号时置位
振铃指示 22 由 DCE收到振铃时置位
信号质量检测 21 由 DCE根据数据信息是否有错而置位 /复位
数据信号速率选择 23 指定两种传输速率中的一种
RTS 辅助信道请求发送 19
CTS 辅助信道允许发送 13
RCD 辅助信道接收检测 12
备
用
线
9
未定义, 保留供 DCE装置测试使用10
11
18
25
表7-
4 R
S232C
信
号
线
及
其
在DB
-25
的
针
脚
号
图
7-
19
分
离
元
件
电
平
转
换
电
路
（ a） MC1488 （ b） MC1489
图 7-20 MC1488,MC1489引脚
图
7-
21MC
14
54
07
引
脚
（ a）
（ b）
图
7-
22
终
端/
计
算
机
与
终
端/
计
算
机
简
化
连
接
形
式
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7.3.2 多机通信接口
1,多机通信原理
? 串行口控制寄存器 SCON中的 SM2为多机通信
接口控制位 。 串行口以方式 2或 3接收时, 若 SM2
为 1,则仅当接收到的第 9位数据 RB8为 1时, 数据
才装入 SBUF,置位 RI,请求 CPU对数据进行处
理；当 SM2为 0时, 则接收到一个数据后, 不管第
9位数据 RB8是 0还是 1,都将数据装入接收缓冲器
SBUF并置位中断标志 RI,请求 CPU处理 。
2,多机通信程序设计
l MCS-51多机通信程序设计
以典型的 PC机和 MCS-51构成的主从式多机系统
为例, 如图 7-23所示, 阐述多机通信的程序设计 。
l PC机多机通信
编程 格式如表 7-5所示其中 WLS1,WLS0两位用于
设置新发送或接收的字长, 详见表 7-6；奇偶校验
允许位 PEN及 ESP,跟随校验位的组合见表 7-7。
l 多机通信实例
……
图 7-23 PC机与 MCS-51单片机多机通信
Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0
DL
AB
断线
设定
跟随
检测
EPS PEN STB WL
S1
WL
S0
表 7-5 LCR端口地址
WLS1（ bit1） WLS0（ bit0） 数据字长
0 0 5位
0 1 6位
1 0 7位
1 1 8位
表 7-6 WLS1,WLS0两位设置的字长
跟随校验
位（ bit5）
EPS（ bit4） PEN（ bit3） 校验位
0 0 1 奇校验
0 1 1 偶校验
1 0 1 校验值为
,1”
1 1 1 校验值为
,0”
表 7-7 PEN及 ESP跟随校验位的组合
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