MCS-51单片机串行口工作方式与波特率计算举例

1）方式0

方式0是外接串行移位寄存器方式。工作时，数据从RXD串行地输入/输出，TXD输出移位脉冲，使外部的移位寄存器移位。波特率固定为fosc/12（即，TXD每机器周期输出一个同位脉冲时，RXD接收或发送一位数据）。每当发送或接收完一个字节，硬件置TI=1或RI=1，申请中断，但必须用软件清除中断标志。

实际应用在串行I/O口与并行I/O口之间的转换。



2）方式1

方式1是点对点的通信方式。8位异步串行通信口，TXD为发送端，RXD为

接收端。一帧为10位，1位起始位、8位数据位（先低后高）、1位停止位。波特率由T1或T2的溢出率确定。

在发送或接收到一帧数据后，硬件置TI=1或RI=1，向CPU申请中断；但必须用软件清除中断标志，否则，下一帧数据无法发送或接收。

（1）发送：CPU执行一条写SBUF指令，启动了串行口发送，同时将1写入

输出移位寄存器的第9位。发送起始位后，在每个移位脉冲的作用下，输出移位寄存器右移一位，左边移入0，在数据最高位移到输出位时，原写入的第9位1的左边全是0，检测电路检测到这一条件后，使控制电路作最后一次移位，/SEND和DATA无效，发送停止位，一帧结束，置TI=1。



（2）接收：REN=1后，允许接收。接收器以所选波特率的16倍速率采样RXD

端电平，当检测到一个负跳变时，启动接收器，同时把1FFH写入输入移位寄存器（9位）。由于接、发双方时钟频率有少许误差，为此接收控制器把一位传送时间16等分采样RXD，以其中7、8、9三次采样中至少2次相同的值为接收值。接收位从移位寄存器右边进入，1左移出，当最左边是起始位0时，说明已接收8位数据，再作最后一次移位，接收停止位。此后：

A、若RI=0、SM2=0，则8位数据装入SBUF，停止位入RB8，置RI=1。

B、 若RI=0、SM2=1，则只有停止位为1时，才有上述结果。

C、若RI=0、SM2=1，且停止位为0，则所接数据丢失。

D、若RI=1，则所接收数据丢失。

无论出现那种情况，检测器都重新检测RXD的负跳变，以便接收下一帧。



3）方式2、方式3

方式2和方式3是9位异步串行通信，一般用在多机通信系统中或奇偶校验的通信过程。在通讯中，TB8和RB8位作为数据的第9位，位SM2也起作用。方式2与方式3的区别只是波特率的设置方式不同。

（1）发送

向SBUF写入一个数据就启动串口发送，同时将TB8写入输出移位寄存器第9位。开始时，SEND和DATA都是低电平，把起始位输出到TXD。DATA为高，第一次移位时，将‘1’移入输出移位寄存器的第9位，以后每次移位，左边移入‘0’，当TB8移到输出位时，其左边是一个‘1’和全‘0’。检测到此条件，再进行最后一次移位，/SEND=1，DATA=0，输出停止位，置TI=1。

（2）接收

置REN=1，与方式1类似，接收器以波特率的16倍速率采样RXD端。。。在

起始位0移到输入寄存器的最左边时，进行最后一次移位。在RI=0，SM2=0或接收到的第9位=1时，收到的一字节数据装入SBUF，第9位进入RB8，置RI=1；然后又开始检测RXD端负跳变。



3、 多机通信

在这里，多机系统是指‘一主多从’。51系列单片机中，利用第9位TB8/RB8

来区分地址与数据信息，用位SM2确定接收方是否对地址或数据帧敏感。其原则是：

1）发送方用第9位TB8=1标志地址帧，TB8=0标志数据帧。

2）接收方若设置SM2=1，则只能接收到地址信息，若设SM2=0，则不管是地址还是数据帧，都能接收到。



利用方式2、3的特点，在点对点的通讯中，在发送方可以用第9位TB8

作为奇偶校验位。在接收方，SM2位必须清0。



4、波特率

1）方式0的波特率=fosc/12

2）方式2的波特率=2^smod*fosc/64

3）方式1、3的波特率由T1或T2的溢出率和SMOD位确定：



（1）用T1：波特率=2^smod*T1定时器的溢出率/32，T1为方式2

T1定时器溢出率=1/（（12/fosc）*（256-X））

例：已知fosc=6MHz，SMOD=0，设置波特率为2400，求T1的计数初值X。

波特率=1/（（12/fosc）*（256-X））/32=fosc/12*32（256-X）

（256-X）=fosc/2400/384=6M/2400/384；256-X~=6.5104

X~=250=FAH 只能近似计算。

若fosc=11.0592MHz, 则256-X=11.0592M/2400/384=4068/384=12 X=F4H；可精确算出，对其它常用的标准波特率也是能正确算出。所以这个晶振频率是最常用的。

如果SMOD=1，则同样的X初值得出的波特率加倍。

（3）用T2：

在52型单片机中，串口方式1、3的波特率发生器选择由TCLK、RCLK位

确定是T1还是T2。若TCLK=1，则发送器波特率来自T2，否则来自T1。若RCLK=1，则接收器波特率来自T2，否则来自T1。

由T2产生的波特率与SMOD无关。T2定时的最小单元=2/fosc。T2的溢出脉冲16分频后作为串口的发送或接收脉冲。

波特率=（1/（（2/fosc）（65536-X）））/16=fosc/（32（65536-X））

例：已知fosc=11.0592MHz，求波特率=2400时的X

2400=11059200/（32（65536-X）） 65536-X=144 X=65392=FF70H

计数器初值寄存器：RCAP2H=0FFH，RCAP2L=70H。