单片机串口通信设计与总结报告

时间：2025-05-12

通信系统综合设计报告

单片机串口通信设计与总结报告无线收发电路设计与总结报告

学院计算机与电子信息学院

专业通信工程

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一、串口通信及原理简介

51 单片机内部有一个全双工串行接口。什么叫全双工串口呢？一般来说，只能接受或只能发送的称为单工串行；既可接收又可发送，但不能同时进行的称为半双工；能同时接收和发送的串行口称为全双工串行口。串行通信是指数据一位一位地按顺序传送的通信方式，其突出优点是只需一根传输线，可大大降低硬件成本，适合远距离通信。其缺点是传输速度较低。串行通信分为两种，串口同步通信和串口同步通信。本实验采用串口异步通信，其中比较重要的两个指标是：字符帧格式和波特率。其在串行通信方式中，数据是安位逐一传输的。数据从低位开始发送到高位，数据帧格式图如下图：

起始位数据位奇偶停止位校验位空闲位起始位数据位

对于发送方来说，发送时先输出低电平的起始位，然后按特定速率发送数据位（包括奇偶校验位），当最后一位数据发送完毕后，发送一个高电平的停止位，这样就发送完了一帧的数据。如果不在需要发送新数据活数据尚未准备就绪时，就将数据传输线钳位于高电平状态。

对于接收方来说，接收方不断的检测传输线的电平状态，当发现传输线由高电平变为低电平时（起始位标志），即认为有数据传入，进入接收准备状态，然后以相同速率检测传输线的电平状态，接收随后送来的数据位，奇偶校验位和停止位。

二、单片机串口相关的寄存器及波特率计算：

1、SBUF 寄存器：它是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器，可同时发

送、接收数据，可通过指令对SBUF 的读写来区别是对接收缓冲

器的操作还是对发送缓冲器的操作。从而控制外部两条独立的收

发信号线RXD（P3.0）、TXD（P3.1），同时发送、接收数据，

实现全双工。

2、串行口控制寄存器SCON（见表1）：

表中各位（从左至右为从高位到低位）含义如下：

SM0

和SM1 ：串行口工作方式控制位

SM2 ：多机通信控制位。该仅用于方式2 和方式3 的多机通信。

REN ：串行接收允许位：REN =0 时，禁止接收；REN =1 时，允许接收。 TB8 ：在方式2、3 中，TB8 是发送机要发送的第9 位数据。在多机通信

中它代表传输的地址或数据，TB8=0 为数据，TB8=1 时为地址。

RB8 ：在方式2、3 中，RB8 是接收机接收到的第9 位数据，该数据正好

来自发送机的TB8，从而识别接收到的数据特征。

TI ：串行口发送中断请求标志。当CPU 发送完一串行数据后，此时SBUF 寄

存器为空，硬件使TI 置1，请求中断。CPU 响应中断后，由软件对TI 清零。

RI ：串行口接收中断请求标志。当串行口接收完一帧串行数据时，此时SBUF

寄存器为满，硬件使RI 置1，请求中断。CPU 响应中断后，用软件对RI 清零。

3、电源控制寄存器PCON（见表3）。

SMOD ：波特率加倍位。SMOD=1，当串行口工作于方式1、2、3 时，波特率加倍。

SMOD=0，波特率不变。

GF1、GF0 ：通用标志位。

PD（PCON.1）：掉电方式位。当PD=1 时，进入掉电方式。

IDL（PCON.0）：待机方式位。当IDL=1 时，进入待机方式。

另外与串行口相关的寄存器有定时器寄存器用来设定波特率。中断允许寄存器IE 中的ES 位也用来作为串行I/O 中断允许位。当ES ＝ 1，允许串行I/O 中断；当ES ＝ 0，禁止串行I/O 中断。中断优先级寄存器IP的PS 位则用作串行I/O 中断优先级控制位。当PS=1，设定为高优先级；当PS =0，设定为低优先级。

4、波特率计算：

① 方式0 和方式2 的波特率是固定的。

在方式0 中，波特率为时钟频率的1/12，即fOSC/12，固定不变。在方式2 中，波特率取决于PCON 中的SMOD 值，即波特率为：

当

SMOD=0 时，

波特率为fosc/64 ；当SMOD=1 时，波特率为fosc/32。 ② 方式1 和方式3 的波特率可变，由定时器1 的溢出率决定。

当定时器T1 用作波特率发生器时，通常选用定时初值自动重装的工作方式

2。其计数结构为8 位，假定计数初值为Count，单片机的机器周期为T，则定时时间为（256 -Count）×T 。从而在1s内发生溢出的次数（即溢出率）可由公式（1）所示：

从而波特率的计算公式由公式（2）所示：

在实际应用时，通常是先确定波特率，后根据波特率求T1 定时初值，因此式（2）又可写为：

三、程序设计

单片机向计算机发送字符的原理：