51单片机之串口通信详解及代码示例

一、串口介绍

串口是一种应用十分广泛的通讯接口，串口成本低、容易使用、通信线路简单，可实现两个设备的互相通信。
单片机的串口可以使单片机与单片机、单片机与电脑、单片机与各式各样的模块互相通信，极大的扩展了单片机的应用范围，增强了单片机系统的硬件实力。
51单片机内部自带UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发器），可实现单片机的串口通信。
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二、硬件电路

简单双向串口通信有两根通信线（发送端TXD和接收端RXD）。
TXD与RXD要交叉连接
当只需单向的数据传输时，可以直接一根通信线
当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片

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T——transmit（发送）；
X——exchange（交换）；
D——data（数据）；
R——receive（接收）；

三、51单片机的UART

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STC89C52有1个UART。
STC89C52的UART有四种工作模式：

模式0：同步移位寄存器；
模式1：8位UART，波特率可变（常用）；
模式2：9位UART，波特率固定；
模式3：9位UART，波特率可变；

四、相关寄存器

相关寄存器如下：
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4.1 SCON：串口控制寄存器（可位寻址）

串行控制寄存器SCON用于选择串行通信的工作方式和某些控制功能。其格式如下：
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SM0、SM1：

SM2：允许方式2或方式3多机通信控制位；
REN：允许/禁止穿行接收控制位。
○ 由软件置位REN，REN=1为允许串行接收状态，可启动串行接收器RxD，开始接收信息；
○ 软件复位REN，即REN=0，则禁止接收；
TB8：在方式2或方式3，它为要发送的第9位数据，按需要由软件置位或清0；
RB8：在方式2或方式3，是接收到的第9位数据；
TI：发送中断请求标志位。在方式0，当串行发送数据第8位结束时，由内部硬件自动置位，即TI=1，向主机请求中断，响应中断后必须用软件复位，即TI=0。在其他方式中，则在停止位开始发送时由内部硬件置位，必须用软件复位；
RI：接收中断请求标志位。在方式0，当串行接收到第8位结束时由内部硬件自动置位RI=1，向主机请求中断，响应中断后必须用软件复位，即RI=0。在其他方式中，串行接收到停止位的中间时刻由内部硬件置位，即RI=1（例外情况见SM2说明），必须由软件复位，即RI=0。

0100 0000

4.2 PCON：电源控制寄存器（不可位寻址）

PCON : 电源控制寄存器 (不可位寻址）：
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SMOD：波特率选择位。
○ 当用软件置位SMOD，即SMOD=1，则使串行通信方式1、2、3的波特率加倍；
○ SMOD=0，则各工作方式的波特率不加倍。复位时SMOD=0。
SMOD0：帧错误检测有效控制位。
○ 当SMOD0=1，SCON寄存器中的SM0/FE位用于FE(帧错误检测)功能；
○ 当SMOD0=0，SCON寄存器中的SM0/FE位用于SM0功能,和SM1一起指定串行口的工作方式。复位时SMOD0=0

4.3 TMOD

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五、串口通信操作流程

5.1 发送数据流程

初始化：
• Step1：配置串口控制寄存器SCON为0x40（或0x50）；
• Step2：配置电源控制寄存器PCON（计算波特率）；
• Step3：配置定时器T1（串口通信只能用定时器1，只能使用8位自动重装工作模式），启动定时器T1；
• Step4：禁止定时器T1中断；

代码如下：

void UartInit()		//[email protected]
{
    
    
	PCON &= 0x7F;		//波特率不倍速
	SCON = 0x40;		//8位数据,仅用于发送
	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 = 0xFA;		//设定定时初值
	TH1 = 0xFA;		//设定定时器重装值
	ET1 = 0;		//禁止定时器1中断
	TR1 = 1;		//启动定时器1
}

【注】：串口通信初始化代码也可以从STC-ISP中获取：
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将代码复制过来并将AURX语句删除即可。

发送数据：

//串口发送一个字节数据
void UART_SendByte(unsigned char Byte){
    
    
	SBUF=Byte;
	//检测是否完成
	while(TI==0);
	TI=0;//TI复位
}

5.2 接收数据流程

初始化：
• Step1：配置串口控制寄存器SCON为0x50；
• Step2：配置电源控制寄存器PCON（计算波特率）；
• Step3：配置定时器T1（串口通信只能用定时器1，只能使用8位自动重装工作模式），启动定时器T1；
• Step4：启动总中断和串口中断；

//串口初始化
void UartInit()		//[email protected]
{
    
    
	PCON &= 0x7F;		//波特率不倍速
	SCON = 0x50;		//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 = 0xFA;		//设定定时初值
	TH1 = 0xFA;		//设定定时器重装值
	ET1 = 0;		//禁止定时器1中断
	TR1 = 1;		//启动定时器1
	//开启中断
	EA=1;	//总中断控制
	ES=1;	//串口中断
}

接收数据：

//串口发送一个字节数据
void UART_SendByte(unsigned char Byte){
    
    
	SBUF=Byte;
	//检测是否完成
	while(TI==0);
	TI=0;//TI复位
}

中断利用的是中断4（interrupt 4）：
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代码如下：

//串口中断
void UART_Routine()    interrupt 4
{
    
    
	if(RI==1){
    
    
		P1=SBUF;//显示LED
		UART_SendByte(SBUF);//将数据发回电脑
		RI=0;//复位
	}
	
}

六、波特率计算

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计算方式：
0xFA——>250（每隔256溢出一次，即计数6溢出一次）
11.0592MHz的晶振在12T模式下每12/11.0592=1.08506944us记一次数
（12MHz的晶振在12T模式下每1s记一次数）
每隔6*1.08506944=6.51041666us溢出一次——>溢出频率1/6.51041666us=0.1536MHz
除以16除以2（不加倍）——>0.0048MHz——>4800Hz（波特率）

七、效果演示

Demo1：单片机向电脑每隔一秒发送递增数据
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Demo2：单片机接收电脑发送数据并点亮相应LED灯并将数据返还电脑端显示
发送数据f0（1111 0000）：

当赋值为0时LED灯点亮，即点亮D1-D3：

Demo1：单片机向电脑每隔一秒发送递增数据如果没有看懂的话，完整代码可以参考：https://download.csdn.net/download/didi_ya/85186251
Demo2：单片机接收电脑发送数据并点亮相应LED灯并将数据返还电脑端显示如果没有看懂的话，完整代码可以参考：https://download.csdn.net/download/didi_ya/85186270

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