RS232串口通信实验

姓名：张梦洁学号：11300720276座号：50指导老师：冯辉上课时间：周一下午实验名称：RS-232串口通信实验实验目的：利用单片机的TXD、RXD口，学会单片机串行口的使用。实验原理：1、51单片机内置全双工异步串行口，共有4种工作方式，电原理图如下：2、串行通信的编程：（1）串行口控制寄存器SCON（2）SM0、SM1—串行口工作方式选择位SM0SM1方式功能说明000同步移位寄存器方式（用于扩展I/O口）0118位异步收发，波特率可变（由定时器控制）1029位异步收发，波特率为fosc/64或fosc/321139位异步收发，波特率可变（由定时器控制）（3）REN—允许串行接收位该控制为由软件置“1”或清“0”。REN=1允许串行口接收数据。REN=0禁止串行口接收数据。（4）TB8—发送的第9位数据方式2和3时，TB8是要发送的第9位数据，可作为奇偶校验位使用，也可作为其他标志。(例：在多机通讯中，可以标注传输内容为地址或数据)RB8—接收到的第9位数据方式2和3时，RB8存放接收到的第9位数据。在方式1，如果SM2=0，RB8是接收到的停止位。在方式0，不使用RB8。（5）TI——发送中断标志位方式0时，串行发送第8位数据结束时由硬件置“1”，其它工作方式，串行口发送停止位的开始时置“1”。TI=1，表示一帧数据发送结束，可供软件查询，也可申请中断。CPU响应中断后,向SBUF写入要发送的下一帧数据。TI必须由软件清0。RI——接收中断标志位方式0时，接收完第8位数据时，RI由硬件置1。其它工作方式，串行接收到停止位时，该位置“1”。RI=1，表示一帧数据接收完毕，并申请中断,CPU从接收SBUF取走姓名：张梦洁学号：11300720276座号：50指导老师：冯辉上课时间：周一下午数据。该位状态也可软件查询。RI必须由软件清“0”。（6）特殊功能寄存器PCONSMOD：波特率倍增位方式0，波特率=fosc/12方式2，波特率=fosc*2SMOD/64方式1、3，波特率=定时器T1的溢出频率*2SMOD/643、多机通讯：主机传输的信息包括地址+数据，每个从机根据自己的地址来判断是否参与通讯SM2—多机通信控制位用于方式2或方式3中的多机通信控制。如果SM2=1，只有当接收到的第9位数据（RB8）为“1”时，才将接收到的前8位数据送入SBUF，并置“1”RI，产生中断请求；当接收到的第9位数据（RB8）为“0”时，则将接收到的前8位数据丢弃。如果SM2=0，则不论第9位数据是“1”还是“0”，都将前8位数据送入SBUF中，并置“1”RI，产生中断请求。方式1时，如果SM2=1，则只有收到停止位时才会激活RI。方式0时，SM2必须为0。1）从机串行口编程为方式2或方式3接收，且置“1”SM2和REN位，使从机只处于多机通讯且接收地址帧的状态。2）主机先将从机地址（即准备接收数据的从机）发给各从机,主机发出的地址信息的第9位为1，各从机接收到的第9位信息RB8为1，且由于SM2=1，则置“1”RI，各从机响应中断，执行中断程序。在中断服务子程序中，判主机送来的地址是否和本机地址相符合，相符则该从机清“0”SM2位，准备接收主机的数据或命令；若不符，则保持SM2=1状态。3）接着主机发送数据帧，此时各从机串行口接收到的RB8=0，只有地址相符合的从机系统（即已清“0”SM2位的从机）才能激活RI，从而进入中断，在中断程序中接收主机的数据（或命令）；其它的从机因SM2＝1，又RB8=0不激活中断标志RI，不能进入中断，接收的数据丢失。实验内容：1、编写程序，利用单片机的串口用查询方式发送英文字符的ASCII码，波特率为9600，在示波器上正确显示时序波形。2、编写程序，在PC机上通过串口调试软件发送英文字符，单片机端通过中断方式接收并应答相同的字符。姓名：张梦洁学号：11300720276座号：50指导老师：冯辉上课时间：周一下午电路图：流程图：1.查询方式：开始T1初始化，设置波特率为9600设置串行通信方式开定时器TI=1？发送数据使TI=0否是姓名：张梦洁学号：11300720276座号：50指导老师：冯辉上课时间：周一下午2.中断方式：主程序流程图：开始T1初始化，设置波特率为9600开定时器设置串行通信方式开中断等待中断中断程序流程图：使RI=0接收数据发送相应的数据TI=1?使TI=0中断返回是否姓名：张梦洁学号：11300720276座号：50指导老师：冯辉上课时间：周一下午代码及注释：串行口按方式1允许接收，定时器T1按方式2工作，若取SMOD=0，则由公式8fosc=232122-NSMOD波特率，可得N=256-(11.0592*10^6)/(9600*32*12)=253，十六进制为FDH，即得到了定时器的初值。1、编写程序，利用单片机的串口用查询方式发送英文字符的ASCII码，波特率为9600，在示波器上正确显示时序波形。ORG0000HLJMPMAINORG0100HMAIN:MOVSP,#60H;给堆栈指针赋初值MOVTMOD,#20H;设置T1为方式2MOVTH1,#0FDH;设置波特率为9600MOVTL1,#0FDHMOVSCON,#50H;设置串口为方式1，允许接收MOVPCON,#00HSETBTR1;定时器1开始计数SENDWT:MOVSBUF,#41H;发送字符ASENDWT0:JNBTI,SENDWT0;查询字符是否发送完CLRTISJMPSENDWT;再次发送;END2、编写程序，在PC机上通过串口调试软件发送英文字符，单片机端通过中断方式接收并应答相同的字符。ORG0000HLJMPMAINORG0023H;串口中断入口地址LJMPINTT1ORG0100HMAIN:MOVTMOD,#20H;设定时器1工作在方式2MOVTH1,#0FDH;设置波特率为9600MOVTL1,#0FDHSETBTR1;开定时器MOVSCON,#50H;设置串口为方式1，允许接收MOVPCON,#00HSETBES;允许串行口中断姓名：张梦洁学号：11300720276座号：50指导老师：冯辉上课时间：周一下午SETBEA;允许CPU中断SJMP$;等待中断响应INTT1:CLRRIMOVA,SBUF;接收字符XRLA,#20HMOVSBUF,A;应答接受字符相对应的大写或小写字符BACK:JNBTI,BACK;判断字符是否发送完CLRTIRETI;END实验结果及分析：实验一中，对程序下载脱机运行后，用示波器探头探测TXD端口的输出，可在示波器上看到传输字符相对应的时序波形，如下图所示：起始位停止位5.04V0V姓名：张梦洁学号：11300720276座号：50指导老师：冯辉上课时间：周一下午在实验中，传输的字符为“A”，十六进制的ASCII码为41H，转换为二进制即01000001。由于串行通信时先传输低位，所以串行传输的数据位的时序为10000010。因为在代码中将串行口的工作方式设置为方式1，故传输数据的前后分别加上了一个起始位和停止位（如上图标记所示），起始位为低电平，停止位为高电平，所以一帧传输的所有数据为0100000101，与示波器中显示的波形一致。实验中还测得波形的高电平为5.04V，低电平为0V。使用示波器中的光标测量，可测得一帧（即十个数据位）的周期为1.040ms。这是由于实验中设置的波特率为9600，即移位时钟的速度为9600次/秒，故每个数据位为所占的时长为1/9600s，约为0.104ms，而一帧中包含十个码位，所以一帧的时长为10*0.104=1.04ms，与实验所测数据一致。但是在示波器上测得的“0”，“1”码位的位宽并不相等，“0”码的位宽约为100us，“1”码的位宽约为110us，而不是正如理论所得值一样为104us。实验二中，在DPFlash的串口调试器中，发送大写英文字符，可在接收窗中看到相应的小写英文字符，而发送小写英文字符则可在接收窗中看到相应的大写英文字符。选择1秒发送一次，用示波器观察TXD或RXD端口，也可看到相应字符的时序波形。因为大写英文字符和小写英文字符的ASCII码相差20H，故只需将发送的字符和20H进行异或后就可将发送的字符装换为相应的大写或小写字符，再返回给发送端。在预习时只写了将大写字符转换为小写字符的指令，即用ADD指令加上20H，若要将小写转换为大写则需减去20H，此外还要加上判断所发送的字符是大写还是小写的判断指令，程序较为复杂。所以在实验中，直接利用两个数据的异或可将相同位取反，相异位不变的特点，直接进行大小写的转换。在预习报告中，中断程序的开始加入了CLREA的指令，故每次进入中断时，只能发送一位数据，中断就将关闭，不能继续发送数据。因此，在实验中去除了这条指令，使CPU的中断一直处于开放状态，在中断程序中可连续发多位数据。实验中，我还尝试在串口调试器中发送汉字，在接收端依然可以接收到汉字，但是因为在程序代码中做了与20H相异或的转换，接收到的汉字是一些与发送汉字看似无关的汉字。若将代码中相互转换的指令去除，让接收端返回与发送端相同的字符，则可在接收窗口中观察到和发送汉字相同的汉字。由于汉字的编码为GB232编码，传输时一帧中的数据变成了两个字节，但依然可以正确接受。所以，对于串行通信来说，一次传输一个字节数据和一次传输两个字节数据，从根本上来说并没有区别，数据的传输都是转换为相应的二进制码进行传送。