【51单片机】串口通信(发送与接收)

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前言

在嵌入式系统的开发中，串口通信是一种常见且重要的通信方式。它以其简单、稳定的特性在各种应用场景中得到了广泛的使用。本文将介绍51单片机中的串口通信，包括其定义、作用以及在实际应用中的重要性。

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串口通信简介

串口通信，顾名思义，是一种串行通信方式，即数据是一位一位地顺序传输的。这与并行通信形成鲜明对比，后者是多位数据同时传输。在51单片机中，串口通信是通过特定的寄存器和引脚来实现的，如SCON寄存器用于设置串口模式，P3.0和P3.1引脚分别用于接收和发送数据。

串口通信的原理

首先，我们需要理解串口是一种串行通信方式，也就是说，数据是一位一位地按顺序传输的。这就像是你在一条单轨铁路上，一辆辆火车依次通过。

当我们要发送数据时，数据会被分解成一个个的二进制位（0或1），然后这些位会一个接一个地通过串口发送出去。这就像是你有一堆火车要发送，你会把它们一个接一个地放到铁轨上，让它们依次出发。

而当我们要接收数据时，串口会一位一位地读取传入的数据，然后把这些位组合起来，形成完整的数据。这就像是你在铁轨的另一端，一辆辆火车依次到达，你会把它们按顺序接收下来，然后组成一列完整的火车。

在这个过程中，还有一些重要的概念，比如波特率。波特率决定了数据传输的速度，也就是说，每秒钟可以传输多少位的数据。这就像是你的火车的速度，速度越快，每秒钟就能运送更多的火车。

总的来说，串口通信就是这样一种一位一位地发送和接收数据的方式，它简单、稳定，被广泛应用在各种电子设备中。

串口通信的作用

串口通信在51单片机中有着广泛的应用。首先，它可以用于单片机与外部设备的通信，如传感器、执行器等。通过串口，单片机可以接收外部设备的数据，或向外部设备发送控制命令。其次，串口通信也可以用于单片机与计算机的通信，这在开发和调试阶段尤其重要。通过串口，开发者可以直接从计算机向单片机发送指令，或从单片机读取运行状态，极大地方便了开发和调试工作。

串口编程的一些概念

• 波特率：波特率是串口通信中的一个重要概念，它决定了数据传输的速度，单位是bps（比特每秒）。就像火车的速度，波特率越高，数据传输的速度就越快。

• 数据位：数据位决定了每次传输的数据的大小。常见的数据位有5位、6位、7位和8位。就像火车的车厢数量，数据位越多，每次可以传输的数据就越多。

• 停止位：停止位用于标记数据传输的结束，常见的停止位有1位和2位。就像火车站，停止位告诉接收端一列火车（也就是一个数据字节）已经到站。

• 校验位：校验位用于检测数据在传输过程中是否出错。就像火车的检票员，校验位会检查数据是否正确。

仿真图

我们在下面找到Virtual Terminal，他的RXD连接到P3.1，他的TXD连接到P3.0即可

如何使用串口

初始化串口

初始化串口代码如下：

void UartInit()		//9600bps@11.0592MHz
{PCON &= 0x7F;		//设置波特率不倍速SCON = 0x50;		//设置为8位数据,可变波特率TMOD &= 0x0F;		//清除定时器1模式位TMOD |= 0x20;		//设定定时器1为8位自动重装方式TL1 = 0xFD;			//设定定时初值TH1 = 0xFD;			//设定定时器重装值TR1 = 1;			//启动定时器1ET1 = 0;        	//禁止定时器1中断EA=1;				//开启总中断ES=1;				//开启串口中断
}

串口模式

51单片机的SCON（Serial Control Register）是串行口控制寄存器，用于控制串行通信的方式选择、接收和发送，指示串口的状态。SCON既可以字节寻址，也可以位寻址，其字节地址为98H，地址位为98H~9FH。

SCON的各个位的功能如下：

• RI：接收中断标志位，数据接收结束时，标志位会自动置1，需要通过程序将其置0。
• TI：发送中断标志位，数据发送结束时，标志位会自动置1，需要通过程序将其置0。
• RB8：存放发送数据的第9位。
• TB8：存放接收数据的第9位。
• REN：串行接收允许位，用于控制数据接收的允许和禁止，为1时允许接收，为0时禁止接收。
• SM2：多机控制位。
• SM1，SM0：串行工作方式。

波特率配置

TH1和TL1是定时器1的两个寄存器，分别用于存储定时器的高8位和低8位。在51单片机中，定时器1可以被配置为波特率发生器，用于生成串口通信的波特率。

当我们设置 TH1 = 0xFD 和 TL1 = 0xFD 时，实际上是在设置定时器1的溢出时间，从而决定了串口通信的波特率。这里的 0xFD 是256减去所需的计数值，因为定时器是在计数值达到256时溢出的。

例如，如果我们想要设置波特率为9600，晶振频率为11.0592MHz，那么我们可以使用以下公式来计算所需的计数值：

$$计数值=\frac{晶振频率}{32\times 波特率}$$

将11.0592MHz和9600代入公式，我们可以得到计数值大约为3。然后我们用256减去这个计数值，得到253，对应的十六进制数就是FD。所以我们设置 TH1 = 0xFD 和 TL1 = 0xFD。

发送与接收

发送

我们可以通过把数据给SBUF寄存器，他就会给我们发送出去，我们可以通过他来实现发送函数

发送函数代码如下：

void Uartsend(unsigned char byte) //定义一个函数，用于发送一个字节的数据
{SBUF = byte; //将要发送的数据（byte）写入到发送缓冲区（SBUF）while(TI == 0); //等待数据发送完成，发送完成后，硬件会将TI置1TI = 0; //数据发送完成后，通过软件将TI清零
}

接收

接收，我们使用中断来接收，接收到的数据存储在SBUF寄存器里面
串口的接收在函数后面加interrupt 4即可，表示这个接收中断使用他

void UART_ISR() interrupt 4 //定义一个中断服务程序，用于处理串口中断，中断号为4
{if(RI==1) //如果接收中断标志位RI为1，表示接收到数据{Uartsend(SBUF); //调用Uartsend函数，将接收到的数据（存储在SBUF中）发送出去RI=0; //数据发送完成后，通过软件将接收中断标志位RI清零}
}

示例代码

#include <REGX52.H>
void UartInit()		//9600bps@11.0592MHz
{PCON &= 0x7F;		//??????SCON = 0x50;		//8???,?????TMOD &= 0x0F;		//?????1???TMOD |= 0x20;		//?????1?8???????TL1 = 0xFD;			//??????TH1 = 0xFD;			//????????		TR1 = 1;			//?????1ET1 = 0;        	//?????1??EA=1;				//????? ES=1;				//??????
}
void Uartsend(unsigned char byte)//??
{SBUF=byte;//??????????SBUF//??????????TI=1;?????????while(TI==0);TI=0;//????
}
void UART_ISR() interrupt 4//??????
{if(RI==1)//????{Uartsend(SBUF);//????????????RI=0;//????}
}
int main()
{UartInit();while(1){Uartsend(0x00);}
}

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总结

总的来说，串口通信在51单片机中扮演着重要的角色。它以其简单、稳定的特性，为单片机提供了与外部世界交流的桥梁。无论是在硬件控制，还是在软件开发和调试中，串口通信都是不可或缺的一部分。因此，深入理解和熟练掌握串口通信，对于每一个嵌入式开发者来说，都是非常重要的。希望本文能帮助你对51单片机的串口通信有更深入的理解。