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);

}

}

}


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转载自blog.csdn.net/HopesunIce/article/details/78570170
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基于HTTP协议的客户端缓存
阿里云rds 备份和还原
[PHP] 几个拖慢 PHP 程序/API 运行速度的点
python 代码风格------------PEP8规则
js控制json生成菜单——自制菜单（一）
将字符串: 'k:1|k1:2|k2:3|k3:4 ' ,处理成 python 字典: {'k':1, 'k1':2, ...}
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