实验目的
（1）理解单片机串行接口的基本结构。
（3）掌握串行口通信使用方法。
实验仪器
实验原理
1.51单片机串口工作原理
51单片机串口为一个全双工串行接口，既可接收又可发送数据。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。
SBUF寄存器：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。
串行口控制寄存器SCON各位：
注：①波特率指串行口每秒钟发送（或接收）的位数；②fosc为单片机的时钟频率。
SM2：多机通信控制位。该位仅用于方式2和方式3的多机通信。其中发送机SM2=1（需要程序控制设置）。接收机的串行口工作于方式2或3，SM2=1时，只有当接收到第9位数据（RB8）为1，才会将接收到的前8位数据送入SBUF，且置位RI发出中断申请引发串行接收中断，否则会将接收到的数据放弃。当SM2=0时，就不管第9位数据是0还是1，都将数据送入SBUF，并置位RI发出中断申请。工作于方式0时，SM2必须为0。
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。
电源控制寄存器PCON各位：
PCON各位（从左至右为从高位到低位）含义如下。
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和中断寄存器。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。
波特率计算：在了解了串行口相关的寄存器之后，可得出其通信波特率的一些结论。
①方式0和方式2的波特率是固定的。(www.xing528.com)
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=2SMOD×fosc/64
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。
波特率=2SMOD×（T1的溢出率）/32
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（注意：不要把定时器的工作方式与串行口的工作方式搞混淆了）。其计数结构为8位，假定T1初值为Count，单片机的机器周期为T，则定时时间为（256-Count）×T。因此，在1 s内发生溢出的次数（即溢出率）为
波特率的计算公式为
在实际应用时，通常是先确定波特率，后根据波特率求T1的定时初值，因此公式（2）又可写为
2.74 HC164工作原理与管脚
74HC164是8位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。74 HC164管脚图如实验图12-1所示，各管脚功能见实验表12-2。数据通过两个输入端（DSA或DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。
实验图12-1 74HC164管脚图
实验表12-2 74HC164各管脚功能
实验源程序
实验仿真电路（实验图12-2）
实验图12-2 串行数据变并行数据实验仿真图
思考题
1.51单片机串行变并行的芯片有哪些？
2.串行接口变并行接口的工程意义是什么？
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