2021年01月12日 | 51单片机三种模拟串口的设计方案解析

随着单片机的使用日益频繁，用其作前置机进行采集和通信也常见于各种应用，一般是利用前置机采集各种终端数据后进行处理、存储，再主动或被动上报给管理站。这种情况下下，采集会需要一个串口，上报又需要另一个串口，这就要求单片机具有双串口的功能，但我们知道一般的51系列只提供一个串口，那么另一个串口只能靠程序模拟。

本文所说的模拟串口， 就是利用51的两个输入输出引脚如P1.0和P1.1，置1或0分别代表高低电平，也就是串口通信中所说的位，如起始位用低电平，则将其置0，停止位为高电平，则将其置1，各种数据位和校验位则根据情况置1或置0。至于串口通信的波特率，说到底只是每位电平持续的时间，波特率越高，持续的时间越短。如波特率为9600BPS，即每一位传送时间为1000ms/9600=0.104ms，即位与位之间的延时为为0.104毫秒。单片机的延时是通过执行若干条指令来达到目的的，因为每条指令为1-3个指令周期，可即是通过若干个指令周期来进行延时的，单片机常用11.0592M的的晶振，现在我要告诉你这个奇怪数字的来历。用此频率则每个指令周期的时间为（12/11.0592）us，那么波特率为9600BPS每位要间融多少个指令周期呢？指令周期s=（1000000/9600）/（12/11.0592）=96，刚好为一整数，如果为4800BPS则为96x2=192，如为19200BPS则为48，别的波特率就不算了，都刚好为整数个指令周期，妙吧。至于别的晶振频率大家自已去算吧。现在就以11.0592M的晶振为例，谈谈三种模拟串口的方法。

51单片机三种模拟串口的设计方案解析

方法一：延时法

通过上述计算大家知道，串口的每位需延时0.104秒，中间可执行96个指令周期。

#define uchar unsigned char

sbit P1_0 = 0x90;

sbit P1_1 = 0x91;

sbit P1_2 = 0x92;

#define RXD P1_0

#define TXD P1_1

#define WRDYN 44 //写延时

#define RDDYN 43 //读延时

//往串口写一个字节

void WByte（uchar input）

{

uchar i=8;

TXD=（bit）0; //发送启始位

Delay2cp（39）;

//发送8位数据位

while（i--）

{

TXD=（bit）（input&0x01）; //先传低位

Delay2cp（36）;

input=input》》1;

}

//发送校验位（无）

TXD=（bit）1; //发送结束位

Delay2cp（46）;

}

//从串口读一个字节

uchar RByte（void）

{

uchar Output=0;

uchar i=8;

uchar

temp=RDDYN; //发送8位数据位

Delay2cp（RDDYN*1.5）; //此处注意，等过起始位while（i--）

{

Output 》》=1;

if（RXD） Output |=0x80; //先收低位

Delay2cp（35）; //（96-26）/2，循环共占用26个指令周期}

while（--temp） //在指定的时间内搜寻结束位。

{

Delay2cp（1）;

if（RXD）break; //收到结束位便退出

}

return Output;

}

//延时程序*

void Delay2cp（unsigned char i）

{

while（--i）; //刚好两个指令周期。

}

此种方法在接收上存在一定的难度，主要是采样定位存在需较准确，另外还必须知道每条语句的指令周期数。此法可能模拟若干个串口，实际中采用它的人也很多，但如果你用Keil C，本人不建议使用此种方法，上述程序在P89C52、AT89C52、W78E52三种单片机上实验通过。

方法二：计数法

51的计数器在每指令周期加1，直到溢出，同时硬件置溢出标志位。这样我们就可以通过预置初值的方法让机器每96个指令周期产生一次溢出，程序不断的查询溢出标志来决定是否发送或接收下一位。

//计数器初始化

void S2INI（void）

{

TMOD |=0x02; //计数器0，方式2

TH0=0xA0; //预值为256-96=140，十六进制A0

TL0=TH0;

TR0=1; //开始计数

TF0=0;

}

void WByte（uchar input）

{

//发送启始位

uchar i=8;

TR0=1;

TXD=（bit）0;

WaitTF0（）;

//发送8位数据位

while（i--）

{

TXD=（bit）（input&0x01）; //先传低位

WaitTF0（）;

input=input》》1;

}

//发送校验位（无）

//发送结束位

TXD=（bit）1;

WaitTF0（）;

TR0=0;

}

//查询计数器溢出标志位

void WaitTF0（ void ）

{

while（！TF0）;

TF0=0;

}

接收的程序，可以参考下一种方法，不再写出。这种办法个人感觉不错，接收和发送都很准确，另外不需要计算每条语句的指令周期数。

方法三：中断法

中断的方法和计数器的方法差不多，只是当计算器溢出时便产生一次中断，用户可以在中断程序中置标志，程序不断的查询该标志来决定是否发送或接收下一位，当然程序中需对中断进行初始化，同时编写中断程序。本程序使用Timer0中断。

#define TM0_FLAG P1_2 //设传输标志位

//计数器及中断初始化

void S2INI（void）

{

TMOD |=0x02; //计数器0，方式2

TH0=0xA0; //预值为256-96=140，十六进制A0

TL0=TH0;

TR0=0; //在发送或接收才开始使用

TF0=0;

ET0=1; //允许定时器0中断

EA=1; //中断允许总开关

}

//接收一个字符

uchar RByte（）

{

uchar Output=0;

uchar i=8;

TR0=1; //启动TImer0

TL0=TH0;

WaitTF0（）; //等过起始位

//发送8位数据位

while（i--）

{

Output 》》=1;

if（RXD） Output |=0x80; //先收低位

WaitTF0（）; //位间延时

}

while（！TM0_FLAG） if（RXD） break;

TR0=0; //停止TImer0

return Output;

}

//中断1处理程序

void IntTImer0（） interrupt 1

{

TM0_FLAG=1; //设置标志位。

}

//查询传输标志位

void WaitTF0（ void ）

{

while（！TM0_FLAG）;

TM0_FLAG=0; //清标志位

}

中断法也是我推荐的方法，和计数法大同小异。发送程序参考计数法，相信是件很容易的事。另外还需注明的是本文所说的串口就是通常的三线制异步通信串口（UART），只用RXD、TXD、GND。