使用单片机普通IO口模拟串口的三种方法

其他 2018-10-31 22:51:29 阅读次数: 0

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。

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。

附：51 IO口模拟串口通讯C源程序（定时器计数法）

#include

sbit BT_SND =P1^0;

sbit BT_REC =P1^1;

/**********************************************

IO 口模拟232通讯程序

使用两种方式的C程序 占用定时器0

**********************************************/

#define MODE_QUICK

#define F_TM F0

#define TIMER0_ENABLE   TL0=TH0; TR0=1;

#define TIMER0_DISABLE TR0=0;

sbit ACC0=    ACC^0;

sbit ACC1=    ACC^1;

sbit ACC2=    ACC^2;

sbit ACC3=    ACC^3;

sbit ACC4=    ACC^4;

sbit ACC5=    ACC^5;

sbit ACC6=    ACC^6;

sbit ACC7=    ACC^7;

void IntTimer0() interrupt 1

{

F_TM=1;

}

//发送一个字符

void PSendChar(unsigned char inch)

{

#ifdef MODE_QUICK

ACC=inch;

F_TM=0;

BT_SND=0; //start bit

TIMER0_ENABLE; //启动

while(!F_TM);

BT_SND=ACC0; //先送出低位

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC1;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC2;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC3;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC4;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC5;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC6;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC7;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=1;

F_TM=0;

while(!F_TM);

TIMER0_DISABLE; //停止timer

#else

unsigned char ii;

ii=0;

F_TM=0;

BT_SND=0; //start bit

TIMER0_ENABLE; //启动

while(!F_TM);

while(ii<8)

{

if(inch&1)

{

BT_SND=1;

}

else

{

BT_SND=0;

}

F_TM=0;

while(!F_TM);

ii++;

inch>>=1;

}

BT_SND=1;

F_TM=0;

while(!F_TM);

#endif

TIMER0_DISABLE; //停止timer

}

//接收一个字符

unsigned char PGetChar()

{

#ifdef MODE_QUICK

TIMER0_ENABLE;

F_TM=0;

while(!F_TM); //等过起始位

ACC0=BT_REC;

TL0=TH0;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC1=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC2=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC3=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC4=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC5=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC6=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC7=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM)

{

if(BT_REC)

{

break;

}

}

TIMER0_DISABLE; //停止timer

return ACC;

#else

unsigned char rch,ii;

TIMER0_ENABLE;

F_TM=0;

ii=0;

rch=0;

while(!F_TM); //等过起始位

while(ii<8)

{

rch>>=1;

if(BT_REC)

{

rch|=0x80;

}

ii++;

F_TM=0;

while(!F_TM);

}

F_TM=0;

while(!F_TM)

{

if(BT_REC)

{

break;

}

}

TIMER0_DISABLE; //停止timer

return rch;

#endif

}

//检查是不是有起始位

bit StartBitOn()

{

return   (BT_REC==0);

}

void main()

{

unsigned char gch;

TMOD=0x22; /*定时器1为工作模式2(8位自动重装)，0为模式2(8位

自动重装) */

PCON=00;

TR0=0; //在发送或接收才开始使用

TF0=0;

TH0=(256-96); //9600bps 就是 1000000/9600=104.167微秒 执行的

timer是

//             

104.167*11.0592/12= 96

TL0=TH0;

ET0=1;

EA=1;

PSendChar(0x55);

PSendChar(0xaa);

PSendChar(0x00);

PSendChar(0xff);

while(1)

{

if(StartBitOn())

{

gch=PGetChar();

PSendChar(gch);

}

}

}


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。

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。

附：51 IO口模拟串口通讯C源程序（定时器计数法）

#include

sbit BT_SND =P1^0;

sbit BT_REC =P1^1;

/**********************************************

IO 口模拟232通讯程序

使用两种方式的C程序 占用定时器0

**********************************************/

#define MODE_QUICK

#define F_TM F0

#define TIMER0_ENABLE   TL0=TH0; TR0=1;

#define TIMER0_DISABLE TR0=0;

sbit ACC0=    ACC^0;

sbit ACC1=    ACC^1;

sbit ACC2=    ACC^2;

sbit ACC3=    ACC^3;

sbit ACC4=    ACC^4;

sbit ACC5=    ACC^5;

sbit ACC6=    ACC^6;

sbit ACC7=    ACC^7;

void IntTimer0() interrupt 1

{

F_TM=1;

}

//发送一个字符

void PSendChar(unsigned char inch)

{

#ifdef MODE_QUICK

ACC=inch;

F_TM=0;

BT_SND=0; //start bit

TIMER0_ENABLE; //启动

while(!F_TM);

BT_SND=ACC0; //先送出低位

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC1;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC2;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC3;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC4;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC5;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC6;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC7;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=1;

F_TM=0;

while(!F_TM);

TIMER0_DISABLE; //停止timer

#else

unsigned char ii;

ii=0;

F_TM=0;

BT_SND=0; //start bit

TIMER0_ENABLE; //启动

while(!F_TM);

while(ii<8)

{

if(inch&1)

{

BT_SND=1;

}

else

{

BT_SND=0;

}

F_TM=0;

while(!F_TM);

ii++;

inch>>=1;

}

BT_SND=1;

F_TM=0;

while(!F_TM);

#endif

TIMER0_DISABLE; //停止timer

}

//接收一个字符

unsigned char PGetChar()

{

#ifdef MODE_QUICK

TIMER0_ENABLE;

F_TM=0;

while(!F_TM); //等过起始位

ACC0=BT_REC;

TL0=TH0;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC1=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC2=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC3=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC4=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC5=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC6=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC7=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM)

{

if(BT_REC)

{

break;

}

}

TIMER0_DISABLE; //停止timer

return ACC;

#else

unsigned char rch,ii;

TIMER0_ENABLE;

F_TM=0;

ii=0;

rch=0;

while(!F_TM); //等过起始位

while(ii<8)

{

rch>>=1;

if(BT_REC)

{

rch|=0x80;

}

ii++;

F_TM=0;

while(!F_TM);

}

F_TM=0;

while(!F_TM)

{

if(BT_REC)

{

break;

}

}

TIMER0_DISABLE; //停止timer

return rch;

#endif

}

//检查是不是有起始位

bit StartBitOn()

{

return   (BT_REC==0);

}

void main()

{

unsigned char gch;

TMOD=0x22; /*定时器1为工作模式2(8位自动重装)，0为模式2(8位

自动重装) */

PCON=00;

TR0=0; //在发送或接收才开始使用

TF0=0;

TH0=(256-96); //9600bps 就是 1000000/9600=104.167微秒 执行的

timer是

//             

104.167*11.0592/12= 96

TL0=TH0;

ET0=1;

EA=1;

PSendChar(0x55);

PSendChar(0xaa);

PSendChar(0x00);

PSendChar(0xff);

while(1)

{

if(StartBitOn())

{

gch=PGetChar();

PSendChar(gch);

}

}

}


猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/HopesunIce/article/details/78570170
今日推荐
开源日报 | Chrome内置Gemini的意义不在于Gemini；中国AI追随之路的五大误区；ECharts创始人“下海”养鱼；谷歌I/O开发者大会什么都有，只是没有惊喜
微软回应中国区AI团队“打包赴美”传闻
基于大语言模型的开源知识库问答系统 MaxKB GitHub Star 数量突破 5,000 个！
美国拟限制 AI 大模型出口中国和俄罗斯
苹果将与 OpenAI 达成协议，将 ChatGPT 应用于 iPhone
openKylin 社区生态委员会第六次会议圆满召开
阿里云正式发布通义千问 2.5
Python 3.13 发布首个 Beta：实验性自由线程模式和 JIT、改进交互式解释器
Stack Overflow 拿我的代码去训练 AI 大模型，还封了我的账号
Pop!_OS 的 COSMIC 桌面完成 App Store 上架工作
《2024 年一季度互联网投融资运行情况》研究报告
报告：Django 仍然是 74% 开发者的首选
周排行
laravle中orm简单的增删改查
文本分类 特征选取之CHI开方检验
Spark核心编程-WordCount
大数据开发实战系列之电信客服(1)
读书笔记 - 把时间当作朋友 by 李笑来
python 笔记--if else
SpringBoot/Mybatis/Druid, 多数据源MultiDataSource配置思路
排序三个整数
redis集群搭建【2】-Windows中Redis集群搭建
STM32F030驱动TM1650点亮4联数码管
每日归档
更多
2024-05-16(6)
2024-05-15(24)
2024-05-14(0)
2024-05-13(18)
2024-05-12(0)
2024-05-11(38)
2024-05-10(38)
2024-05-09(35)
2024-05-08(42)
2024-05-07(14)

代码天地 © 2018 codetd.com

境外服务器   最新电视剧2022