单片机（3）

一、UART 异步串口

基础概念

UART（串行异步收发器），用于单片机之间、单片机与PC的数据通信。异步：通信双方无共用时钟线，依靠约定波特率采样。

• 引脚：TXD发送、RXD接收、GND共地。共地是通信稳定的前提
• 接线：设备交叉相连，TX接对方RX；单片机连PC，需要CH340 USB转串口芯片。
• 波特率：bps，每秒传输比特，常用9600、115200
• 特性：串行传输、先发低位；全双工，收发可同时进行。

帧结构

1帧 = 起始位(1)+数据位(8)+可选校验位+停止位(1)

空闲总线高电平，起始位拉低通知接收方。

51单片机开发流程

发送

1. 配置串口模式1（8位数据无校验）
2. 配置SMOD倍乘位，定时器1做波特率发生器
3. 定时器1设为8位自动重装，写入初值TH1
4. 向SBUF写入数据，硬件自动发送
5. 发送完成TI置1，必须软件手动清零

接收

1. 模式1，开启接收允许REN
2. 配置波特率、定时器1
3. 开启串口中断，编写中断服务函数
4. 收到数据RI置1，读取SBUF，手动清零RI

核心考点：TI、RI硬件置1，不会自动清除。

二、DS18B20 单总线温度传感器

单总线数字温度传感器，仅一根DQ信号线通信。

• 测温范围：-55℃ ~ +125℃
• 供电：1.3V~5.5V；12bit分辨率，一次转换最多750ms
• 引脚：GND、DQ通信脚、VCC电源

存储结构

9字节暂存器，前2字节存放温度LSB、MSB，剩余字节为报警阈值、配置、CRC校验。读取温度只需要前两个字节。

时序要点

时序要求严格，微秒级延时影响通信成败

1. 复位：主机拉低总线≥480us，释放后等待传感器应答脉冲
2. 写时序：写0拉低60_{120us；写1拉低1}15us后释放
3. 读时序：主机拉低总线≥1us，15us内读取引脚电平

常用指令与读取流程

指令： 0xCC 跳过ROM； 0x44 启动温度转换； 0xBE 读取暂存器

读取温度完整步骤：

复位 → 发0xCC → 发0x44，等待750ms → 再次复位 → 发0xCC → 发0xBE → 读取2字节温度，换算数值

三、总结

UART异步串口，依靠波特率、中断实现数据收发，TI/RI标志需要软件清零；DS18B20单总线器件，完全依靠严格时序驱动。二者分别代表异步串口、单总线两种典型通信模型，是I2C、SPI学习的基础。