武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文）
8位数据
起始位 0 奇偶校验 停止位
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1
第n字符帧（共11位）
图3-7 帧结构
（二）波特率
定义是每秒传送二进制数码的位数，单位是bps（位/秒），用于表征数据传输的速度，波特率越高，数据传输速度越快。而实际的字符传输速率是以帧/秒来衡量。 （三）通信制式
1.半双工制式：A、B只能是一个发送，一个接收，即一条信号线和一条接地线。 2.全双工制式：A、B两站间有两个独立的通信回路，两站都可以同时发送和接收数据，其两站间至少需要三条传输线：一条用于发送，一条用于接收和一条用于信号地。
二 MCS-51的串行接口
(一) 串行口控制寄存器SCON和PCON[7][8]
MCS-51对串行口的控制是通过SCON实现的，也和电源控制寄存器PCON有 串行口控制寄存器SCON决定串行口通信工作方式，控制数据的接收和发送，并标示串行口的工作状态等。其位格式为图3-8所示：
SM0 SM1 0 0 0 1 1 0 1 1 相应工作方式 说 明 同步移位寄存器 10位异步收发 11位异步收发 11位异步收发 所用波特率 fosc/12 由定时器控制 fosc/32或 fosc/64 由定时器控制 方式0 方式1 方式2 方式3 图3-8 特殊功能寄存器SCON
12
武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文）
其中fosc为晶振频率
SM2：多机通讯控制位。在方式0时，SM2一定要等于0。在方式1中，当（SM2）=1则只有接收到有效停止位时，RI才置1。在方式2或方式3当（SM2）=1且接收到的第九位数据RB8=0时，RI才置1。
REN：接收允许控制位。由软件置位以允许接收，又由软件清0来禁止接收。 TB8: 是要发送数据的第9位。在方式2或方式3中，要发送的第9位数据，根据需要由软件置1或清0。例如，可约定作为奇偶校验位，或在多机通讯中作为区别地址帧或数据帧的标志位。
RB8：接收到的数据的第9位。在方式0中不使用RB8。在方式1中，若（SM2）=0，RB8为接收到的停止位。在方式2或方式3中，RB8为接收到的第9位数据。
TI：发送中断标志。在方式0中，第8位发送结束时，由硬件置位。在其它方式的发送停止位前，由硬件置位。TI置位既表示一帧信息发送结束，同时也是申请中断，可根据需要，用软件查询的方法获得数据已发送完毕的信息，或用中断的方式来发送下一个数据。TI必须用软件清0。
RI：接收中断标志位。在方式0，当接收完第8位数据后，由硬件置位。在其它方式中，在接收到停止位的中间时刻由硬件置位（例外情况见于SM2的说明）。RI置位表示一帧数据接收完毕，可用查询的方法获知或者用中断的方法获知。RI也必须用软件清0。 1. 方式0
在方式0下，串行口的SBUF是作为同步的移位寄存器用的。
在串行口发送时，“SBUF（发送）”相当于一个并入串出的移位寄存器，由MCS-51的内部总线并行接收8位数据，并从TxD线串行输出，此时是在TI=0下进行的CPU通过指令给“SBUF（发送）”送出发送字符后，RxD线上即可发出8位数据，8位数据发送完后TI由硬件置位，并可向CPU请求中断，CPU响应中断后先用软件使TI清零，然后再给“SBUF（发送）”送下一帧的数据。
在接收操作时，“SBUF（接收）”相当于一个串入并出的移位寄存器，从RxD线接收一帧串行数据并把它并行的送入内部总线，此时RI=0且REN=1，接收电路接收到8位数据后，RI自动置1并发出串行口中断请求，CPU响应后RI由软件复位。
13
武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文）
2. 方式1
在方式1下，串行口设定为10位异步通信方式，字符帧中除8位数据外，还可有一位起始位和一位停止位。
发送操作时，TI=0，执行指令后，发送电路就自动在8位发送字符前后分别添加一位起始位和一位停止位，并在移动脉冲作用下在TxD线上依次发送一帧信息，发送完后自动维持TxD线高电平。TI也由硬件在发送停止位时置位，并由软件将它复位。
接收操作时，RI=0且REN=1，接收电路对高电平的RxD线采样，当接收电路连续8次采样到RxD线为低电平时，相应的检测器便可确认RxD线上有了起始位，在接收数据第9位时，当RI=0和SM2=0或接收到的停止位为1，才能把接收到的8位字符存入“SBUF（接收）”中，把停止位送入RB8，并使RI=1和发出串行口中断请求，若上述条件不满足，则数据被舍去。 3. 方式2和方式3
方式2和方式3都是11位异步收发。两者的差异仅在于通信波特率有所不同方式2的波特率由MCS-51主频fosc经32或64分频后提供；方式3的波特率有定时器T1或T2的溢出率经32分频后提供，故它的波特率是可调的。
方式2和方式3的发送过程和接收过程类似于方式1，只是在发送数据第9位时，将之预先装入SCON的TB8中，而第9位可由用户自定义。一帧数据发送完后，TI=1，CPU便可通过查询TI来以同样方法发送下一个字符帧。
方式2和方式3的接收过程也和方式1类似。所不同的是：方式1时RB8中存放的是停止位，方式2和方式3时RB8中存放的是数据第9位。因此，方式2和方式3时必须满足接收有效字符的条件变为：RI=0和SM2=0或者收到的第9位为1，只有上述条件同时满足时接收到的字符才能送入SBUF，第9位数据位才能装入RB8中，并使RI=1。
电源控制寄存器PCON中只有一位SMOD与串行口工作有关，它的位格式为图3-9所示：
图3-9电源控制寄存器PCON
14
武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文）
SMOD：波特率倍增位。串行口工作在方式1、方式2、方式3时，若SMOD=1，则波特率提高一倍；若SMOD=0，则波特率不提高一倍。 (二) 串行口的通信波特率
串行口的通信波特率恰好反映串行口传输数据的速率。通信波特率的选用，不仅和所选通信设备、传输距离有关，还受传输线状况所制约。 波特率设计
1、方式0的波特率
工作方式0时，移位脉冲由机器周期的第6个状态周期S6给出，每个机器周期产生一个移位脉冲，发送或接收一位数据。因此，波特率是固定的，为振荡频率的1/12，不受PCON寄存器中SMOD的影响。用公式表示为：
工作方式0的波特率=fosc/12 （式3.1.1） 2、方式2的波特率
工作方式2时，移位脉冲由振荡频率fosc的第二节拍P2时钟（即fosc/2）给出，所以，方式2波特率取决于PCON中的SMOD位的值，当SMOD=0时，波特率为fosc的1/64；当SMOD=1时，波特率为fosc的1/32，用公式表示为； 工作方式2波特率=（2SMOD/64）×fosc （式3.1.2） 3、工作方式1和方式3的波特率
在这两种方式下，串行口波特率是由定时器的溢出率决定的，因而波特率也是可变的。相应公式为：
波特率=（2SMOD/32）*定时器T1溢出率 （式3.1.3） 定时器T1溢出率=（fosc/12）* [1/（2k 初值）] （式3.1.4） 实际上定时器T1通常采用方式2，因为定时器T1在方式2下工作，TH1和TL1分别设定为两个8位重装计数器。
15
武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文）
表3-1 固定波特率与寄存器状态
波特率 串行口方式0 0.5M 串行口方式2 187.5K 方式1或3 19.2K 9.6K 4.8K 2.4K 1.2K 0.6K 110 55 fosc 6Mhz 6Mhz 6Mhz 6Mhz 6Mhz 6Mhz 6Mhz 6Mhz 6Mhz 6Mhz SMOD C/T * 1 1 1 0 0 0 0 0 0 * * 0 0 0 0 0 0 0 0 定时器T1 所选方式 相应初值 * * 2 2 2 2 2 2 2 2 * * FEH FDH FDH FAH F4H E8H 72H FEEBH (三) 串口工作方式2、3的发送接收时序
串口工作方式2、3的发送、接收时序如图3-11所示。
图3-11发送接收时序图
16