STC单片机自适应波特率串口的实现方法
查看: 4201|
评论: 0|原作者: 赵培宇
摘要: 　　STC单片机自适应波特率串口的实现方法通常有以下几种： 　　（1）协议约定通信开始时主机固定发送1 个字符，从机以不同的波特率试探接收，当接收到的数据与约定相同时，确定该波特率即是正确的通信波特率。 　　 ...
　　STC自适应波特率串口的实现方法通常有以下几种：
　　（1）协议约定通信开始时主机固定发送1 个字符，从机以不同的波特率试探接收，当接收到的数据与约定相同时，确定该波特率即是正确的通信波特率。
　　（2）协议约定通信开始时主机发送1 串字符，从机以某固定波特率接收，然后通过软件分析接收到的数据，计算出接收数据与发送数据之间的倍数关系，从而确定正确的波特率。
　　（3）协议约定通信开始时主机固定发送1 个字符，从机用单片机定时器检测RXD 上的信号宽度，通过计算来确定主机的波特率。
　　以上3 种方法，第一种由于需要多次试探，效率很低；第二种计算量过大，不适合单片机处理；第三种方式单片机有现成的定时器资源，计算也相对简单，所以优选这种。
　　要测量脉冲宽度，前提是单片机的时钟信号必须稳定。目前很多STC单片机可选外接晶振时钟或片内RC振荡时钟，片内RC振荡时钟省去了外部的晶振等元件，成本降低、电路板的体积也可以缩小，这对成本及体积敏感的应用很具优势。但选用片内RC振荡时，频率会有±15%左右的误差，频率的稳定性也比外接晶振要差，按理论计算值设置波特率参数，无法保证可靠的通信，但按以上自适应波特率串口的第三种方法，每次通信前实测、计算、确定波特率常数，就可以实现稳定可靠的通信，这样充分利用了STC单片机的优势。
　　1 STC 单片机的特点
　　标准51 芯片由于定时器最高分辨率只有1 μs,对于较高的通信波特率来说，测量精度不够，导致计算值不准，无法正常工作。STC系列单片机是在标准51单片机基础上发展起来的，它增加了很多实用的接口电路，扩大了时钟的频率范围，设计出了1T 时钟的芯片，可以通过软件对系统时钟分频，并提供了片内RC振荡时钟，在目前51芯片的市场占有极大的份额。STC系列单片机采用片内RC振荡时钟、自适应波特率串口通信技术，可以广泛地应用于分布式控制、智能仪表、通信等行业。
　　2 自适应工作原理
　　STC 单片机采用异步通信，UART 工作于模式1（8位UART,波特率可变），用定时计数器2做波特率发生器，工作于模式2（8位自动重装模式），主从机按图1方式连接，从机自适应主机的波特率。
　　自适应过程由主机发送联络字符开始。为了使从机获得最大的测量脉宽，提高测量精度，由主机发送二进制“0”.如图2所示，二进制“0”由1位起始位，8位数据位（低位在先）及1位停止位构成，其中1位起始位和8位数据位全为0,所以低电平的宽度为9 b.
　　从机查询RXD引脚的电平，检测到低电平后就启动定时器0开始计时，再检测到高电平就停止定时器0计时，根据定时器0的定时值就可以计算出主机的波特率。
　　当时钟分频寄存器CLK_DIV=0（不分频），特殊功能寄存器AUXR=0xC0（T0 用1T 时钟），则：
　　而STC51 系列单片机在UART 模式1,时钟模式为1T 时，其波特率公式为：
　　从机UART在模式1下，将式（4）或式（6）计算结果作为定时器1重装值，设定通信参数，通过串口回送应答信号给主机。主机如正确接收到从机回送的信号，就说明从机已完成波特率自适应，可以开始正常通信了。
　　3 误差分析
　　为保证可靠通信，要求通信双方的波特率相对误差小于2.5%.
　　在自适应波特率校准系统中，误差主要来自两个方面，一是定时器T0 启动和停止滞后造成的误差ΔT0;二是波特率发生器T1 本身固有的一个机器周期误差ΔT1 = ±1.由于STC51单片机采用1T 时钟定时，ΔT0 误差只有标准51系列芯片的1 12,系统误差主要由ΔT1 决定。
　　以STC12C5620为例，当采用片内RC振荡，时钟频率通常在5.2~6.9 MHz 之间。当时钟频率为5.2 MHz,SMOD=1时，UART时钟分别按12T,1T 计算，见表1,表2.
　　表1、表2中加粗部分表示可以选用的波特率值，由表1、表2可知，只要编程时选择合适的时钟，在5.2 MHz时钟频率下，波特率可以在300~115 200 b/s 之间实现自适应，由T1 取整带来的误差在0.5%以内。当系统时钟为6.9 MHz时，用同样的方法计算，也可以证明波特率可以在300~115 200 b/s 之间实现自适应，由T1 取整带来的误差也在0.5%以内。由此可见，STC12C5620采用片内RC振荡，可以在300~115 200 b/s之间完成波特率自适应，实现稳定可靠的通信。
　　4 软件流程与程序
　　主机软件流程图如图3所示，从机软件流程图如图4所示。
　　以下为C51波特率自适应程序：
　　5 应用实例
　　采用STC12C5620 设计的重力检测开关，如图5 所示。为降低成本、缩小体积，采用了片内RC振荡，不设按键及显示。重力检测开关首次工作前需设定一些参数，并校准。由于没有键盘及显示，采用和计算机联机设置、校准。本电路采用了上述的自适应波特率工作方式，由PC机作主机，通过串口来初始化重力检测开关的各参数。
　　设置时，将重力检测开关与计算机之间用RS 232线连接好，然后点击PC机软件界面上的“连接串口”按钮进行波特率自适应，当界面上状态栏提示“连接串口成功！”时，表示波特率自适应工作正确完成， 如图6所示，可以进行参数设置和校准操作。设置、校准后，重力检测开关就可脱机正常工作了。
　　经反复验证，该电路在300~115 200 b/s 波特率范围内可稳定通信工作。
　　6 结语
　　该波特率自适应方法，可扩展应用于其他单片机系统，解决对方的波特率未知、或对方的波特率有偏差而无法正常通信的问题，即使对方的波特率不是标准值也可正常工作，具有较大的实用价值。
上一篇：下一篇：
Powered by &
这里是—这里可以学习 —这里是。
栏目导航：　　摘要：阐述了89C51单片机串行通信口的结构及波特率的计算方法，通过对89C52串行通信口波特率发生器结构的分析，指出" />
免费阅读期刊
论文发表、论文指导
周一至周五
9：00&22：00
MCS―51系列单片机串行通信波特率的研究
2013年28期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　摘要：阐述了89C51单片机串行通信口的结构及波特率的计算方法，通过对89C52串行通信口波特率发生器结构的分析，指出了89C52产生波特率的两种方式。计算出了89C51和89C52产生波特率与初值的对应关系，找出了波特率的最大值，给出了初始化编程的实例。 中国论文网 /8/view-5799313.htm　　关键词：波特率；串行通信口；单片机；89C52 　　中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：（5-03 　　随着智能化控制仪表和网络设备的大力发展与使用，单片机的串行通信应用也无处不在，单片机作为前台计算机与其他计算机的通信，比如和PC微机的通信十分广泛，设计通信系统的首要问题是单片机串行通信口的正确使用，主要是波特率的设定以及串口的初始化编程，在单片机课程的教学中，单片机串口的应用是一个最具综合性的应用，也是一个难点，为此，结合教学与多年科研应用，特对MCS-51单片机的子51和子52单片机的波特率分别进行了分析与研究。 　　1 89C51单片机波特率的确定 　　1.1 89C51串行通信口的结构 　　89C51内部有2个16位定时/计数器，分别称为T0和T1，每个计数器均有四种工作方式：方式0（13位计数），方式1（16位计数），方式2（自动重装的1个8位计数），方式3（2个独立8位计数）。从图1可以看出，内部结构确定仅使用T1定时器的溢出频率去产生串行通信口的波特率。由于收、发时钟应该是周期性信号，所以T1工作在方式2，初值被装入TH1，由TL1计数并产生周期性溢出频率信号，溢出率是否除以2，由PCON中SMOD位的值确定，只有当SMOD=0时，才被除以2，上下输出的脉冲信号均被除以16，然后作为收、发时钟脉冲信号。 　　1.2 波特率的计算 　　单片机串行通信口有4种工作方式：方式0，波特率固定为fosc/12， 方式2，波特率固定为（2SMOD/64）×fosc ，方式1和方式3的波特率可以调整，在单片机与PC微机的RS-232C串口通信时，必须调整单片机串口通信的波特率，以达到与PC微机串口通信波特率相同。 　　T1工作在方式2，8位自动重装方式，溢出率取决于TH1中的初值： 　　1.3 波特率与TH1初值的关系 　　如果单片机与PC微机通信，其晶体振荡频率不再选用6MHZ、12MHZ、24MHZ，应该使用11.0592 MHZ，由此所计算出波特率与PC微机固有的各种频率能相吻合的情况下，能保证TH1中的初值是整数值。 　　选fosc=11.0592 MHZ，（1）式代人（2）式，得： 　　计算出波特率与初值（TH1）的对应关系见表1所示。从表1可以看出，在fosc=11.0592 MHZ的条件下，单片机串口最高波特率为19200波特，（TH1）=FDH，但要求SMOD=1。为了获得更高的波特率，有两种方法，第一，选择更高频率的晶体振荡器，例如22.1184MHZ，但是，89C52单片机工作频率一般限制在12 MHZ以内；第二，使用MCS-51中的子52系列单片机，例如89C52等。 　　2 89C52单片机波特率的确定 　　2.1 89C52串行通信口波特率发生器的结构 　　89C52串行通信口波特率发生器的结构见图2所示。89C52内部增加了定时/计数器T2，它和T0、T1一样，也有一个定时控制字（T2CON），新增了一个16位捕捉寄存器RCAP2H、RCAP2L，T2用作16位自动重装定时/计数时，RCAP2H、RCAP2L被用来存放16位初始值。 　　89C52串行通信口波特率发生器有2种方法： 　　第一种，将T2CON中的TCLK和RCLK均清零，则由T1的溢出率产生收、发时钟，这与89C51完全相同。 　　第二种，将T2CON中的TCLK和RCLK均置1，，则由T2的溢出率产生收、发时钟，注意，这时T2定时脉冲频率是主频的1/2。 　　2.2 T2波特率的计算 　　从图2可以看出，T2波特率的产生采用了16位自动重装方式，当T2产生溢出时，溢出信号控制将RCAP2H、RCAP2L寄存器中的初值重新装入TH2和TL2中，并从此初值开始重新计数。 　　2.3 波特率与RCAP2H、RCAP2L初值的关系 　　如果选择fosc=11.0592 MHZ，由（4）式计算出波特率与RCAP2H、RCAP2L初值的关系如表2所示。 　　由表2可以看出，最高通信波特率可以达到38400 bps，89C52比89C51通信的波特率提高了一倍，而且89C52主频脉冲频率可以为24 MHZ， 所以选用22.1184MHZ的主频时，89C52通信波特率还可以提高。 　　3 单片机串行通信初始化 　　单片机串行通信初始化的主要内容为： 　　确定定时/计数器的工作方式字和控制字； 　　对定时/计数器赋初值； 　　确定串行通信口的工作方式（SCON）； 　　设置中断寄存器IE和IP； 　　启动定时。 　　例如，89C52采用方式1进行通信，每帧信息10位，波特率38400 bps，T2自动重装方式，fosc=11.0592 MHZ，串行通信处于高优先级中断方式，初始化程序段： 　　4 结束语 　　AT89C52单片机，包括W77E58单片机内部具有3个16位的定时/计数器，其中，T1、T2都可以用作串口波特率的发生器，但是，T2可以产生更高的波特率。如果单片机应用到串行通信系统中，最好选用子52系列的单片机。单片机串口的正确使用一定是建立在较完整的通信原理之上。 　　参考文献： 　　[1] 李朝青. 单片机原理及接口技术[M]. 北京：航天航空大学出版社，2007. 　　[2] 李全利. 单片机原理及接口技术[M]. 北京：高等教育出版社，2009. 　　[3] 李华贵， 李鹏. 微机原理与接口技术[M]. 北京：电子工业出版社，2010.
转载请注明来源。原文地址：
【xzbu】郑重声明：本网站资源、信息来源于网络，完全免费共享，仅供学习和研究使用，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除已转载的信息。
xzbu发布此信息目的在于传播更多信息，与本网站立场无关。xzbu不保证该信息（包括但不限于文字、数据及图表）准确性、真实性、完整性等。后使用快捷导航没有帐号？
查看: 3719|回复: 7
我想用单片机通过串口控制GPRS，单片机的波特率是9600，gprs是115200，请问怎么设置gprs和单片机通信时的波特率？
在线时间0 小时
TA的帖子TA的资源
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
我想用单片机通过串口控制GPRS，单片机的波特率是9600，gprs是115200，请问怎么设置gprs和单片机通信时的波特率？我是新手，请各位知道的帮帮忙！
在线时间0 小时
TA的帖子TA的资源
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
如果GPRS模块的波特率不能调的话，换个晶振，以提高你的单片机波特率啊。 再说就算11.0592MHz的晶振最大波特率也是19200啊。 问一下，你用的GPRS模块是那种呢？
在线时间0 小时
TA的帖子TA的资源
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
难道你的单片机波特率不能设置为115200吗？
有的单片机的波特率是自适应的，不需要设置，有的要设置进行修改。
AVR的单片机7.3728M都可以设成的高晶振的也可以，楼上说最大19200是错误的，你最好去看一下书。
在线时间0 小时
TA的帖子TA的资源
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
引用 2 楼 lengqing1309 的回复:
难道你的单片机波特率不能设置为115200吗？
有的单片机的波特率是自适应的，不需要设置，有的要设置进行修改。
AVR的单片机7.3728M都可以设成的高晶振的也可以，楼上说最大19200是错误的，你最好去看一下书。
兄弟，人家是有前提的，19200的波特率，是在使用了11兆晶振的前提下，看漏了吧，呵呵。
在线时间1 小时
TA的帖子TA的资源
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
对，我说的是51&&11.059的
在线时间0 小时
TA的帖子TA的资源
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
52单片机用定时器2就能在11.0592M时达到115200的波特率。
在线时间0 小时
TA的帖子TA的资源
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
在线时间0 小时
TA的帖子TA的资源
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
一粒金砂（初级）, 积分 0, 距离下一级还需 5 积分
GPRS模块都有一个初始化通信参数吧,包括波特率,停止位之类的,然后肯定还有一个AT命令时能够改变这些参数的.看看书明书,应该是能够找到的.
Powered by
逛了这许久，何不进去瞧瞧？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；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；接收端；在发送或接收到一帧数据后，硬件置TI=1或RI=；（1）发送：CPU执行一条写SBUF指令，启动了；输出移位寄存器的第9位；（2）接收：REN=1后，允许接收；端电平，当检
MCS-51单片机串行口工作方式与波特率计算举例
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。
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。
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。
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。
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
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/M/6-X~=6.5104
X~=250=FAH 只能近似计算。
若fosc=11.0592MHz, 则256-X=11./384= 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
0/（32（65536-X）） 65536-X=144 X=65392=FF70H
计数器初值寄存器：RCAP2H=0FFH，RCAP2L=70H。
包含各类专业文献、中学教育、行业资料、应用写作文书、外语学习资料、幼儿教育、小学教育、专业论文、各类资格考试、16MCS-51单片机串行口工作方式与波特率计算举例等内容。　
　MCS-51 串行接口的工作方式应为方式 1 ()6.串行口的中断,CPU 响应中断后,...()8、串行口的方式 2 的波特率为 FOSC/12 ()9、80C51 单片机中的 TXD 为... 　波特率计算 波特率计算 在串行通信中, 收发双方对发送或接收的数据速率要有一定的约 定, 我们通过软件对 MCS―51串行口编程可约定四种工作方式。 其中, 方式0和... 　二:串行接口控制与状态寄存器 MCS-51 串行口的工作方式选择、中断标志、可编程位的设置、波特率的增倍均是通 过两个特殊功能寄存器 SCON 和 PCON 来控制的。 1... 　1.方式 0 (1)特点 1.用作串行口扩展,具有固定的波特率,为 Fo 串口的工作方式---51 系列单片机 串口的工作方式串行口分四种工作方式,由 SCON 中的 SMO、SM1... 　51单片机波特率计算_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料。51 单片机波特率设置方法 51 芯片的串口可以工作在几个丌同的工作模式下, 其工作模式的设置就是使用 SCON... 　位异步通信方式 9 位异步通信方式 波特率 fosc/12 可变 fosc/32 或 fosc/64 可变 3.MCS-51 单片机串行口各种工作方式的波特率如何设置,怎样计算定时器的初值? ... 　8、MCS-51 单片机系列串行口的工作方式,波特率的计算、涉及的 寄存器。 第 4 章 MCS-51 单片机系统的扩展技术 1、三总线的概念,存储器扩展中地址译码方法,程序... 　一,串行口的控制寄存器 MCS-51 单片机串行口是由缓冲器 SBUF, 移位寄存器 , ...工作方式 方式 0 方式 1 方式 2 方式 3 说明 波特率 f o s c /12 由... 　在 51 单片机中波特率的计算方法一、传统 51 单片机波特率的算法传统 51 单片机的及其周期是晶振的 1/12,一般在使用串口工作方式 1 使用 时,波特率的计算公式: ...}