MCS-51单片机的串口通信(通俗易懂)
单片机串口通信原理
单片机串口通信原理
单片机串口通信原理是指通过串口进行数据的发送和接收。
串口通信是一种异步通信方式，它使用两根信号线（TXD和RXD）进行数据的传输。
在发送数据时，单片机将待发送的数据通过串口发送数据线（TXD）发送出去。
发送的数据会经过一个串口发送缓冲区，然后按照一定的通信协议进行处理，并通过串口传输线将数据发送给外部设备。
在接收数据时，外部设备将待发送的数据通过串口传输线发送给单片机。
单片机接收数据线（RXD）会将接收到的数据传
输到一个串口接收缓冲区中。
然后，单片机会根据通信协议进行数据的解析和处理，最后将数据保存在内部的寄存器中供程序使用。
串口通信协议通常包括数据位、停止位、校验位等信息。
数据位指的是每个数据字节占据的位数，常见的有8位和9位两种。
停止位用于表示数据的结束，常用的有1位和2位两种。
校验位用于检测数据在传输过程中是否发生错误，常见的校验方式有奇偶校验和无校验。
总的来说，单片机串口通信原理是通过串口发送数据线和接收数据线进行数据的传输和接收，并通过一定的通信协议进行数据的解析和处理。
这种通信方式可以实现单片机与外部设备的数据交换，广泛应用于各种嵌入式系统和物联网设备中。
MCS-51单片机串口编程及应用介绍
起 始 位
数
据 位
校 验 位
停 止 位
异步通信的帧格式
二、同步通信传送方式
同步传送：以同步字符 同步传送：以同步字符SYN开始连续发 开始连续发 再以同步字符结束， 送，再以同步字符结束，时钟信号同时发 适用高速、大容量的数据传送。 送。适用高速、大容量的数据传送。
开始 同步字符 同步字符 数据段 同步字符 结束 同步字符
工作原理： 工作原理： 发送：CPU执行 执行MOV SBUF,A，将数据送入SBUF SBUF。 发送：CPU执行MOV SBUF,A，将数据送入SBUF。 发送控制器按波特率发生器（定时器构成） 发送控制器按波特率发生器（定时器构成）提供的时钟速 率将SBUF中的数据一位、一位从TXD输出，发送结束时， SBUF中的数据一位 TXD输出 率将SBUF中的数据一位、一位从TXD输出，发送结束时，置 TI=1。 TI=1。 接收：接收控制器按波特率发生器提供的时钟速率从RXD引 接收：接收控制器按波特率发生器提供的时钟速率从RXD引 RXD 脚一位一位接收数据，当收到一个完整字符时，装入SBUF 脚一位一位接收数据，当收到一个完整字符时，装入SBUF 中，同时置RI=1，通知CPU，CPU执行MOV A,SBUF，将数据读 同时置RI=1，通知CPU，CPU执行MOV A,SBUF， RI=1 CPU 执行 入累加器A 入累加器A。 注意：由于SBUF具有双缓冲作用，它可以在CPU读入之前 注意：由于SBUF具有双缓冲作用，它可以在CPU读入之前 SBUF具有双缓冲作用 CPU 开始接收下一数据， CPU应在下一数据接收完毕前读取 开始接收下一数据， CPU应在下一数据接收完毕前读取 SBUF内容 由于串口的接收、发送各自独立， 内容。 SBUF内容。由于串口的接收、发送各自独立，所以可同时发 送及接收，即可以实现全双工通讯。 送及接收，即可以实现全双工通讯。
第7章MCS51的串行口
发送 接收
半双工
发送
时间1
接收
接收
时间2
发送
全双工
发送 接收
接收
发送
8051有1个全双工异步通信串行口
通信线的连接 1、单片机与单片机 2、单片机与PC 3、多机通信
+5V
TXD RXD89C51 主机
单片机 +
1 3 4 5
T1IN
16
2 6
+ 单片机
TXD + RXD
11
MAX232
SBUF 串行口
串行接口功能
1.发送器：并串数据格式转换，添加标识位和校 验位，一帧发送结束，设置结束标志，申请中断。 2.接收器：串并数据格式转换，检查错误，去掉 标识位，保存有效数据，设置接收结束标志，申请中 断。 3.控制器：接收编程命令和控制参数，设置工作方 式：同步/异步、字符格式、波特率、校验方式、数 据位与同步时钟比例等。
• 89C51串行口控制寄存器SCON
字节地址98H，可位寻址
位地址 位符号 9FH SM0 9EH SM1 9DH SM2 9CH REN 9BH TB8 9AH RB8 99H TI 98H RI
SM0，SM1：串口4种工作方式选择。
SM0 0 0 1 1 SM1 0 1 0 1 工作方式 方式0 方式1 方式2 方式3 功能 8位同步移位寄存器 8位异步收发 9位异步收发 9位异步收发 波特率 fosc/12 可变 fosc/64或fosc/32 可变
空 闲
空 闲
下一字符 起始位
D0
D7
一次传输的起始位、字符各位、校验位、停止 位构成一个字符帧（数据帧）信息 帧与帧间可有任意个空闲位，起始位后紧跟数据 的最低位。
51单片机串口通信
一、串口通信原理串口通讯对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机的数据传输到计算机端，而且也能实现计算机对单片机的控制。
由于其所需电缆线少，接线简单，所以在较远距离传输中，得到了广泛的运用。
串口通信的工作原理请同学们参看教科书。
以下对串口通信中一些需要同学们注意的地方作一点说明：1、波特率选择波特率（Boud Rate）就是在串口通信中每秒能够发送的位数（bits/second）。
MSC-51串行端口在四种工作模式下有不同的波特率计算方法。
其中，模式0和模式2波特率计算很简单，请同学们参看教科书；模式1和模式3的波特率选择相同，故在此仅以工作模式1为例来说明串口通信波特率的选择。
在串行端口工作于模式1，其波特率将由计时/计数器1来产生，通常设置定时器工作于模式2（自动再加模式）。
在此模式下波特率计算公式为：波特率=（1+SMOD）*晶振频率/（384*（256-TH1））其中，SMOD——寄存器PCON的第7位，称为波特率倍增位；TH1——定时器的重载值。
在选择波特率的时候需要考虑两点：首先，系统需要的通信速率。
这要根据系统的运作特点，确定通信的频率范围。
然后考虑通信时钟误差。
使用同一晶振频率在选择不同的通信速率时通信时钟误差会有很大差别。
为了通信的稳定，我们应该尽量选择时钟误差最小的频率进行通信。
下面举例说明波特率选择过程：假设系统要求的通信频率在20000bit/s以下，晶振频率为12MHz，设置SMOD=1（即波特率倍增）。
则TH1=256-62500/波特率根据波特率取值表，我们知道可以选取的波特率有：1200，2400，4800，9600，19200。
列计数器重载值，通信误差如下表：因此，在通信中，最好选用波特率为1200，2400，4800中的一个。
2、通信协议的使用通信协议是通信设备在通信前的约定。
单片机、计算机有了协议这种约定，通信双方才能明白对方的意图，以进行下一步动作。
假定我们需要在PC机与单片机之间进行通信，在双方程式设计过程中，有如下约定：0xA1：单片机读取P0端口数据，并将读取数据返回PC机；0xA2：单片机从PC机接收一段控制数据；0xA3：单片机操作成功信息。
51单片机串口通信程序。。含详细例子
{ P3_4=0; P3_3=1;
} void RstPro()//编程器复位 {
pw.fpProOver();//直接编程结束 SendData();//通知上位机，表示编程器就绪，可以直接用此函数因为协议号（ComBuf[0]）还没被修改，下同 }
void ReadSign()//读特征字 {
} void serial () interrupt 4 using 3 //串口接收中断函数 {
if (RI) { RI = 0 ; ch=SBUF; read_flag= 1 ; //就置位取数标志 }
} main()
{ init_serialcom(); //初始化串口 while ( 1 ) { if (read_flag) //如果取数标志已置位，就将读到的数从串口发出 { read_flag= 0 ; //取数标志清 0 send_char_com(ch); } }
while(RI == 0); RI = 0; c = SBUF; // 从缓冲区中把接收的字符放入 c 中 SBUF = c; // 要发送的字符放入缓冲区 while(TI == 0); TI = 0; } }
4.//////////////// /////////////////////////////////////////////////////////
SendData(); } else break;//等待回应失败 } pw.fpProOver();//操作结束设置为运行状态 ComBuf[0]=0;//通知上位机编程器进入就绪状态 SendData(); }
void Lock()//写锁定位
{
pw.fpLock();
SendData();
MCS51的串行口PPT
6.1.2 特殊功能寄存器PCON
字节地址为87H，没有位寻址功能。
SMOD：波特率选择位。 例如：方式1旳波特率旳计算公式为： 方式1波特率=（2SMOD/32）×定时器T1旳溢出率
图6-14 流水灯显示电路图
ORG 0000H LJMP MAIN ORG 2023H MAIN： MOV SCON，#00H ；置串行口工作方式0 MOV A，#80H ：最高位灯先亮 CLR P1.1 ；关闭并行输出（避象传播过程中，各 LED旳“暗红”现象） OUT0： MOV SBUF，A ；开始串行输出 OUT1： JNB TI，OUT1 ；输出完否？ CLR TI ;完了，清TI标志，以备下次发送 SETB P1.1 ；打开并行口输出 ACALL DELAY ；延时一段时间 RR A ；循环右移 CLR P1.1；关闭并行输出 SJMP OUT0；循环 DELAY： …………；延时子程序，不再反复
假如SM2=0，则不论第9位数据是“1”还是“0”，都 将 前8位数据送入SBUF中，并置“1” RI，产生 中断祈求。
在方式1时，假如SM2=1，则只有收到停止位时才会激 活RI。
在方式0时，SM2必须为0。
（3）REN——允许串行接受位
由软件置“1”或清“0”。
REN=1 允许串行口接受数据。 REN=0 禁止串行口接受数据。 （4）TB8——发送旳第9位数据 方式2和3时，TB8是要发送旳第9位数据，可作为奇偶 校验位使用，也可作为地址帧或数据帧旳标志。 =1为地址帧, =0为数据帧 （5）RB8——接受到旳第9位数据 方式2和3时，RB8存储接受到旳第9位数据。在方式1 ，假如SM2=0，RB8是接受到旳停止位。在方式0， 不使用RB8。 （6）TI——发送中断标志位
MCS-51单片机串行通信
9.1 串行通信概述
• ④停止位 表示发送一个数据的结束，用高电平表示，占1 位、1.5 位或2 位。 • 线路空闲时，线路处于逻辑“1”等待状态，即空闲位为1。 空闲位是异步通信特征之一。异步通信中数据传送格式如 图9.1 所示。 • 图9.1 异步通信数据帧格式
图9.1 异步通信数据帧格式
9.1 串行通信概述
9.1 串行通信概述
• 3．波特率 • 波特率是数据传递的速率，指每秒传送二进制数据的位数， 单位为位/秒（bit/s）。 • 例9.1 假设微型打印机最快的传送速率为30 字符/秒，每 个字符为10 位，计算波特率。 • 解： • 波特率＝10 b/字符×30字符/s＝300 b/s • 每一位代码的传送时间Td 为波特率的倒数： • Td＝1/300＝3.3 ms • 异步通信的波特率一般在50～19 200 b/s 之间，常用于 计算机到终端机和打印机之间的通信、直通电报以及无线 电通信的数据发送等。
异步10位收发 异步11位收发 异步11位收发
9.2 串行口结构与工作原理
• SM2：多机通信控制位。 • a．用于方式2和方式3。若SM2＝1，则允许多机通信。 多机通信协议规定，若第9位数据(RB8)为1，则表明本帧 数据为地址帧。否则，若第9位数据(RB8)为0，则表明本 帧数据为数据帧。 • 当一个8051(主机)与多个8051(从机)进行通信时，令所有 从机的SM2都置1。主机要与某个从机通信，首先发送一 个与该从机相一致的地址帧(每个从机的地址必须惟一)， 且第9位为1，所有从机接收到数据后，将第9位送入RB8 中。 • 若RB8＝1，说明是地址帧，将数据装入SBUF，且置RI ＝1，即中断所有从机，若从机判断出该地址帧数据与本 机号(地址)一致，则置SM2＝0，准备接收主机发来的数 据。其他从机仍然保持SM2＝1。
MCS-51单片机的串行口及控制寄存器
位序
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
B0
位符
smod
/
/
/
GF1
Hale Waihona Puke GF0PDIDL
号
PD和IDL：是CHMOS单片机用于进入低功耗方式的控制位，在第 2章中已介绍过这两位的应用。
GF1和GF0：用户使用的一般标志位。
smod：串行口波特率倍增位，当smod=1时，串行口波特率增加 1倍。系统复位时，smod=0。
位地 址
位符 号
0AFH 0AEH 0ADH 0ACH 0ABH 0AAH 0A9H 0A8 H
EA
/
/
ES
ET1
EX1
ET1 EX0
其中与串行口有关的是ES位。当ES=0时，禁止串行口的中断； 当ES=1时，表示允许串行口中断。EX0、ET0、EX1、ET1分别表示 对外中断0、定时器/计数器0、外中断1、定时器/计数器1个中断 源的中断允许控制，EA是中断总允许控制位，详见本书第5章介绍。
PCON寄存器的B6、B5、B4位未定义。
3. 中断允许寄存器IE
中断允许寄存器IE，是MCS-51单片机中实现是否开放某 中断源中断的控制寄存器，在第5章中已做过介绍。IE寄存 器 是 可 寻 址 的 寄 存 器 ， 其 字 节 地 址 为 0 A8H， 位 地 址 由 0A8H～0AFH，IE寄存器各位定义如下：
0BBH PT1
0BAH PX1
0B9H PT0
0B8H
PX0
其中与串行口有关的是PS位，当PS=0时，表示串行口中断处于 低优先级别；当PS=1时，表示串行口中断处于高优先级别。PX0、 PT0、PX1、PT1分别控制外中断0、定时器/计数器0、外中断1、定 时器/计数器1中断源的中断优先级别，详见本书第5章介绍。
51单片机串口通信实例
51单片机串口通信实例一、原理简介51 单片机内部有一个全双工串行接口。
什么叫全双工串口呢?一般来说，只能接受或只能发送的称为单工串行;既可接收又可发送，但不能同时进行的称为半双工;能同时接收和发送的串行口称为全双工串行口。
串行通信是指数据一位一位地按顺序传送的通信方式，其突出优点是只需一根传输线，可大大降低硬件成本，适合远距离通信。
其缺点是传输速度较低。
与之前一样，首先我们来了解单片机串口相关的寄存器。
SBUF 寄存器：它是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器，可同时发送、接收数据，可通过指令对SBUF 的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。
从而控制外部两条独立的收发信号线RXD(P3.0)、TXD(P3.1)，同时发送、接收数据，实现全双工。
串行口控制寄存器SCON(见表1) 。
表1 SCON寄存器表中各位(从左至右为从高位到低位)含义如下。
SM0 和SM1 ：串行口工作方式控制位，其定义如表2 所示。
表2 串行口工作方式控制位其中，fOSC 为单片机的时钟频率;波特率指串行口每秒钟发送(或接收)的位数。
SM2 ：多机通信控制位。
该仅用于方式2 和方式3 的多机通信。
其中发送机SM2 = 1(需要程序控制设置)。
接收机的串行口工作于方式2 或3，SM2=1 时，只有当接收到第9 位数据(RB8)为1 时，才把接收到的前8 位数据送入SBUF，且置位RI 发出中断申请引发串行接收中断，否则会将接受到的数据放弃。
当SM2=0 时，就不管第位数据是0 还是1，都将数据送入SBUF，并置位RI 发出中断申请。
工作于方式0 时，SM2 必须为0。
REN ：串行接收允许位：REN =0 时，禁止接收;REN =1 时，允许接收。
TB8 ：在方式2、3 中，TB8 是发送机要发送的第9 位数据。
在多机通信中它代表传输的地址或数据，TB8=0 为数据，TB8=1 时为地址。
RB8 ：在方式2、3 中，RB8 是接收机接收到的第9 位数据，该数据正好来自发送机的TB8，从而识别接收到的数据特征。
MCS-51单片机的多机通信方式
多机通信原理
每台从机一个地址(编号) 系统中的通信总是由主机发起 主机向从机发送的信息分为地址字节和数据字节两种。地址字
节用于寻址从机，数据字节为发给从机的实际数据，二者可以 使用第9位来区分。地址字节帧的第9位为1，数据字节帧的第9 位为0 系统初始化时，将所有从机的SM2位置为1，并允许串行口接收 中断。这样，只有主机送来的地址帧才会被接收
单片机原理与应用
MCS-51单片机的多机通信方式
SCON中的SM2位可以作为多处理机通信位，使单片机方便地 应用于集散式分布系统中
集散式分布系统，或者称为分布式控制系统(DCS)，是相对于 集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中 式控制系统的基础上发展、演变而来的。这种系统中，有一台 主机和多台从机。主机负责全局运行情况的监视、统计、控制 等，各从机负责本地信号的采集处理、本地资源的控制。主机 和从机通过通信线路相联系
1.2 通信协议的设计
通信协议中，除规定命令、数据的格式，还有以下一些方面需 要特别考虑
命令的顺序 差错处理 超时处理
单片机原理与应用
ห้องสมุดไป่ตู้
1.1 多机通信原理
主从式多机通信连接方式
多机通信原理
当串行口工作在方式2或3时 若SM2=1，则只有接收到的第9位数据(RB8)为1时，才将数据
送入接收缓冲器SBUF，并置位RI，申请中断，否则丢弃接收 到的数据 若SM2=0，则无论第9位数据(RB8)是1还是0，都将数据装入 SBUF，置位RI，申请中断
单片机串口通信及波特率设置
51单片机串口通信及波特率设置MCS-51单片机具有一个全双工的串行通信接口，能同时进行发送和接收。
它可以作为UART（通用异步接收和发送器）使用，也可以作为同步的移位寄存器使用。
1. 数据缓冲寄存器SBUFSBUF是可以直接寻址的专用寄存器。
物理上，它对应着两个寄存器，即一个发送寄存器一个接收寄存器，CPU写SBUF就是修改发送寄存器；读SBUF就是读接收寄存器。
接收器是双缓冲的，以避免在接收下一帧数据之前，CPU未能及时的响应接收器的中断，没有把上一帧的数据读走而产生两帧数据重叠的问题。
对于发送器，为了保持最大的传输速率，一般不需要双缓冲，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠问题。
2. 状态控制寄存器SCONSCON是一个逐位定义的8位寄存器，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即可以字节寻址也可以位寻址，字节地址98H，地址位为98H~9FH。
它的各个位定义如下：MSB LSBSM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0和SM1是串口的工作方式选择位，2个选择位对应4种工作方式，如下表，其中Fosc是振荡器的频率。
SM0 SM1 工作方式功能波特率0 0 0 8位同步移位寄存器Fosc/120 1 1 10位UART 可变1 02 11位UART Fosc/64或Fosc/321 1 3 11位UART 可变SM2在工作方式2和3中是多机通信的使能位。
在工作方式0中，SM2必须为0。
在工作方式1中，若SM2=1且没有接收到有效的停止位，则接收中断标志位RI不会被激活。
在工作方式2和3中若SM2=1且接收到的第9位数据（RB8）为0，则接收中断标志RB8不会被激活，若接收到的第9位数据（RB8）为1，则RI置位。
此功能可用于多处理机通信。
REN为允许串行接收位，由软件置位或清除。
置位时允许串行接收，清除时禁止串行接收。
TB8是工作方式2和3要发送的第9位数据。
ch10-MCS51串行通信
串行口的结构
内部总线
接收、发送缓冲器SBUF在物理上是独立的，因此
可以进行全双工通信。虽然它们使用同一地址99H， 但发送缓冲器只能写入，不能读出，而接收缓冲器 18 只能读出，不能写入。
串行口的结构
内部总线
在接收时，串行数据通过引脚RXD（P3.0）进入。经移位寄
存器进入接收缓冲器SBUF，再由SBUF把数据输出到片内数据 总线上，构成了串行接收的双缓冲结构，以免在数据接收过程 中出现下一帧数据到来时，前一帧数据还没有读走而丢失，即 19 帧重叠错误。
这种方式不适用于两个MCS-51单片机间的通讯。
25
方式0输出（发送）
串行口作为并行输出口使用时，要有“串入 并出”的移位寄存器（例如CD4094或74LSl64、 74HCl64等）配合，其电路连接如下所示。
RxD TxD 8051 A B 74LS164 MR
CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
35
方式1——8位异步串行通信方式
方式1接收（输入）
接收数据时，SCON的REN位应处于允许接收 状态（软件置REN=1）。在此前提下，串行口以 16倍波特率的速率采样RXD端，当采样到从“1” 向“0”状态跳变时，就认定是接收到起始位。随 后在移位脉冲的控制下，把接收到的数据位移入 接收寄存器中。直到停止位到来之后置位中断标 志RI，通知CPU从SBUF中取走接收到的一个字符。
29
机器周期 写SCON RxD TxD
00
01
02
03
04
05
06
07
RI
方式0接收时，串行控制寄存器SCON中的REN位为串行口 允许接收控制位。REN=1且接收中断标志位RI=0时，单片机内 部产生一个正脉冲，单片机开始接收数据。数据通过RxD(P3.0） 引脚输入数据，同时TxD（P3.1）为同步移位脉冲输出端。接 收器也以fosc/12的固定频率采样RxD引脚的数据信息，当单片 机接收完8位数据信息后，接收中断标志位RI置1，向CPU申请 中断，表示已经接收完一帧数据，开始准备接收下一组数据。 30
51单片机串口通信
51单片机串口通信串行口通信是一种在计算机和外部设备之间进行数据传输的通信方式，其中包括了并行通信、RS-232通信、USB通信等。
而在嵌入式系统中，最常见、最重要的通信方式就是单片机串口通信。
本文将详细介绍51单片机串口通信的原理、使用方法以及一些常见问题与解决方法。
一、串口通信的原理串口通信是以字节为单位进行数据传输的。
在串口通信中，数据传输分为两个方向：发送方向和接收方向。
发送方将待发送的数据通过串行转并行电路转换为一组相对应的并行信号，然后通过串口发送给接收方。
接收方在接收到并行信号后，通过串行转并行电路将数据转换为与发送方发送时相对应的数据。
在51单片机中，通过两个寄存器来实现串口通信功能：SBUF寄存器和SCON寄存器。
其中，SBUF寄存器用于存储要发送或接收的数据，而SCON寄存器用于配置串口通信的工作模式。
二、51单片机串口通信的使用方法1. 串口的初始化在使用51单片机进行串口通信之前，需要进行串口的初始化设置。
具体的步骤如下：a. 设置波特率：使用波特率发生器，通过设定计算器的初值和重装值来实现特定的波特率。
b. 串口工作模式选择：设置SCON寄存器，选择串行模式和波特率。
2. 发送数据发送数据的过程可以分为以下几个步骤：a. 将要发送的数据存储在SBUF寄存器中。
b. 等待发送完成，即判断TI（发送中断标志位）是否为1，如果为1，则表示发送完成。
c. 清除TI标志位。
3. 接收数据接收数据的过程可以分为以下几个步骤：a. 等待数据接收完成，即判断RI（接收中断标志位）是否为1，如果为1，则表示接收完成。
b. 将接收到的数据从SBUF寄存器中读取出来。
c. 清除RI标志位。
三、51单片机串口通信的常见问题与解决方法1. 波特率不匹配当发送方和接收方的波特率不一致时，会导致数据传输错误。
解决方法是在初始化时确保两端的波特率设置一致。
2. 数据丢失当发送方连续发送数据时，接收方可能会出现数据丢失的情况。
51单片机C语言应用开发实例精讲8结构实例6：单片机的串口通信
8. 结构实例6：单片机串口通信虽然那个流水灯游戏的可玩性和按键手感问题还值得再好好提升一下，但小月更希望调剂一下，转而开始了对手头烧写板上关于RS-232转换部分的学习。
小月的做法并不难以理解，毕竟与RS-232转换的相关电路在原理图中还是相当显眼的，甚至于他手头编程器的别名就是RS-232转换器。
图8.1 单片机中负责RS-232通讯的电路在烧写器一端与电脑连接的两个接头中，9针的RS-232接口就是串口通信线，而另一个USB口仅接通了+5V和GND，只有给烧写器供电的作用。
这样就可以知道，电脑可以通过RS-232对单片机的内部程序进行改写。
那么，这就意味着单片机与电脑间必然可以进行数据的交换，这种交换，就叫做通信。
所谓串口通信，就是指这种基于RS-232串口的通信方式。
RS-232（ANSI/EIA-232标准）是IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准。
最早是为使电脑通过电话线系统相互通信的调制解调器上而是设计的。
后来发展到连接鼠标或打印机上，目前已经被支持设备的即插即用和热插拔功能的USB所替代，但仍广泛的用于工业仪器仪表中，同时也是单片机最基础和最常见的通信方式。
不过要把“最基础和最常见”这两个最拆开来说，就要在后面加上“之一”了。
虽然目前的通信技术日新月异，但这种说法在今后很长一段时期内都是成立的，也正因为这样的特点，STC的51系列单片机都是默认通过RS-232方式进行烧写的。
作为两台设备之间进行的通信，必然需要共同遵守某种规定或规则，包括交流什么、怎样交流及何时交流。
这个规则就是通信协议。
RS-232通信中通信协议的原则就是串口按位（bit）发送和接收数据。
线路上，RS-232通信使用3根线完成，分别是地线、发送、接收。
端口能够在一根线上发送数据的同时在另一根线上接收数据，即全双工传输。
全双工传输是传输制式的一种分类方式中的一类，除此还有单工传输和半双工传输。
单工传输，是指消息只能单方向传输的工作方式。
MCS-51单片机的串行口及串行通信技术
MCS-51单⽚机的串⾏⼝及串⾏通信技术数据通信的基本概念串⾏通信有单⼯通信、半双⼯通信和全双⼯通信3种⽅式。
单⼯通信：数据只能单⽅向地从⼀端向另⼀端传送。
例如，⽬前的有线电视节⽬，只能单⽅向传送。
半双⼯通信：数据可以双向传送，但任⼀时刻只能向⼀个⽅向传送。
也就是说，半双⼯通信可以分时双向传送数据。
例如，⽬前的某些对讲机，任⼀时刻只能⼀⽅讲，另⼀⽅听。
全双⼯通信：数据可同时向两个⽅向传送。
全双⼯通信效率最⾼，适⽤于计算机之间的通信。
此外，通信双⽅要正确地进⾏数据传输，需要解决何时开始传输，何时结束传输，以及数据传输速率等问题，即解决数据同步问题。
实现数据同步，通常有两种⽅式，⼀种是异步通信，另⼀种是同步通信。
异步通信在异步通信中，数据⼀帧⼀帧地传送。
每⼀帧由⼀个字符代码组成，⼀个字符代码由起始位、数据位、奇偶校验位和停⽌位4部分组成。
每⼀帧的数据格式如图7-1所⽰。
⼀个串⾏帧的开始是⼀个起始位“0”，然后是5〜8位数据（规定低位数据在前，⾼位数据在后），接着是奇偶校验位（此位可省略），最后是停⽌位“1”。
起始位起始位"0”占⽤⼀位，⽤来通知接收设备，开始接收字符。
通信线在不传送字符时，⼀直保持为“1”。
接收端不断检测线路状态，当测到⼀个“0”电平时，就知道发来⼀个新字符，马上进⾏接收。
起始位还被⽤作同步接收端的时钟，以保证以后的接收能正确进⾏。
数据位数据位是要传送的数据，可以是5位、6位或更多。
当数据位是5位时，数据位为D0〜D4；当数据位是6位时，数据位为D0〜D5；当数据位是8位时，数据位为D0〜D7。
奇偶校验位奇偶校验位只占⼀位，其数据位为D8。
当传送数据不进⾏奇偶校验时，可以省略此位。
此位也可⽤于确定该帧字符所代表的信息类型，“1"表明传送的是地址帧，“0”表明传送的是数据帧。
停⽌位停⽌位⽤来表⽰字符的结束，停⽌位可以是1位、1.5位或2位。
停⽌位必须是⾼电平。
接收端接收到停⽌位后，就知道此字符传送完毕。
51单片机与PC机通信
51单片机与PC机通信随着嵌入式系统和物联网技术的发展，51单片机在许多应用中扮演着重要的角色。
这些单片机具有低功耗、高性能和易于编程等优点，使其在各种嵌入式设备中得到广泛应用。
在这些应用中，与PC机的通信是一个关键的需求。
本文将探讨51单片机与PC机通信的方法和协议。
串口通信是51单片机与PC机进行通信的最常用方式之一。
串口通信使用一个或多个串行数据线来传输数据，通常使用RS232或TTL电平标准。
在硬件连接方面，需要将51单片机的串口与PC机的串口进行连接。
通常使用DB9或USB转TTL电路来实现这一连接。
在软件编程方面，需要使用51单片机的UART控制器来进行数据的发送和接收。
具体实现可以使用Keil C51或IAR Embedded Workbench 等集成开发环境进行编程。
USB通信是一种比较新的通信方式，它具有传输速度快、支持热插拔等优点。
在51单片机中，可以使用USB接口芯片来实现与PC机的通信。
在硬件连接方面，需要将51单片机的USB接口芯片与PC机的USB接口进行连接。
通常使用CH340G或FT232等USB转串口芯片来实现这一连接。
在软件编程方面，需要使用51单片机的USB接口芯片来进行数据的发送和接收。
具体实现可以使用相应的USB库来进行编程。
网络通信是一种更加灵活和高效的通信方式。
在51单片机中，可以使用以太网控制器来实现与PC机的网络通信。
在硬件连接方面，需要将51单片机的以太网控制器与PC机的网络接口进行连接。
通常使用ENC28J60等以太网控制器来实现这一连接。
在软件编程方面，需要使用51单片机的以太网控制器来进行数据的发送和接收。
具体实现可以使用相应的网络库来进行编程。
需要注意的是，网络编程涉及到更多的协议和数据格式，需要有一定的网络基础知识。
本文介绍了51单片机与PC机通信的三种常用方式：串口通信、USB 通信和网络通信。
每种方式都有其各自的优缺点和适用场景。
C51单片机和电脑串口通信电路图
C51单片机和电脑串口通信电路图与源码51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。
进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换,虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。
我们采用了三线制连接串口，也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。
这是最简单的连接方法，但是对我们来说已经足够使用了，电路如下图所示，MAX232的第10脚和单片机的11脚连接，第9脚和单片机的10脚连接，第15脚和单片机的20脚连接.串口通讯的硬件电路如上图所示在制作电路前我们先来看看要用的MAX232，这里我们不去具体讨论它，只要知道它是TTL和RS232电平相互转换的芯片和基本的引脚接线功能就行了。
通常我会用两个小功率晶体管加少量的电路去替换MAX232，可以省一点，效果也不错,下图就是MAX232的基本接线图。
按图7－3加上MAX232就可以了。
这大热天的拿烙铁焊焊,还真的是热气迫人来呀：P串口座用DB9的母头，这样就可以用买来的PC串口延长线进行和电脑相连接，也可以直接接到电脑com口上。
为了能够在电脑端看到单片机发出的数据，我们必须借助一个WINDOWS软件进行观察，这里我们利用一个免费的电脑串口调试软件。
本串口软件在本网站可以找到软件界面如上图，我们先要设置一下串口通讯的参数，将波特率调整为4800，勾选十六进制显示。
串口选择为COM1，当然将网站提供的51单片机实验板的串口也要和电脑的COM1连接，将烧写有以下程序的单片机插入单片机实验板的万能插座中，并接通51单片机实验板的电源。
#include <reg51。
h〉#define BUFFERLEGTH 10//-—---———-—-——————--——-----—--——--——------—-—--—-—--—--——-———-—--—void UART_init()；//串口初始化函数void COM_send(void）；//串口发送函数char str［20］；char j;//——-----————---——-—--—--—-—-—-———-———-—-——-—--—-—-——————--———-—--———void main(void）{unsigned char i；UART_init(）；j=0; //初始化串口for(i = 0；i < 10 ；i++){COM_send（）; //首先发送一次数据作为测试用｝;while(1);}//-——-——-——---------———-——-—-—-——--—---—---—--—-—--——---—---—--//——-——--——--—-—-—--———————---—-——-——-———-—-----——--—---——————-—-—-—-—————-—--—-—---—--———-——---——-- // 函数名称：UART_init(）串口初始化函数// 函数功能: 在系统时钟为11.059MHZ时，设定串口波特率为9600bit/s// 串口接收中断允许，发送中断禁止//—-——--—-----———---—-——-—-——————-————-—-————---——-———————--———-———----—-—--—---——-—---—-————-———---void UART_init（）｛//初始化串行口和波特率发生器SCON =0x50; //选择串口工作方式1，打开接收允许TMOD =0x20; //定时器1工作在方式2，定时器0工作在方式1TH1 =0xfA; //实现波特率9600（系统时钟11。
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发 A 端 A 送 发送 端 接收 接 收
（a）寻呼机
（ （ bc ） ） 对讲机 手机
A端 发送
发 B端 B B 端 接收 送 端 接收 发送 接 收
单工 全双工 半双工
• 通信要求
通信双方必须遵循一定的通信协议，即数据格式必须相同， 通信速率必须相同（缺省为9600，n，8，1）。
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MCS-51单片机的串口通信
主讲人：jxjsyg
你可曾有过这样的困扰？
• 妈妈下班回来忘记带钥匙，在门外喊你开 门，而这个时候你正好在家里玩游戏，而 且正玩到关键时刻，你会怎么办？
两个都令人不是很满 意的结果…
在科学中探索
飞 行 控 制 软 件 是 什 么 东 东？
能答 电： 路它 进是 行一 不个 同用 工计 作算 任机 务来 的控 程制 序各 。功
• 数据格式
单片机串口通信时数据是一帧一帧进行发送的。 表1 数据帧格式
起始位 数据位 校验位 停止位
0
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
0/1
1
注：对于我们MCS-51单片机（8位）而言，校验位没有意义，除非把数 据位改成7位，才能接收到校验位。
• 通信速率
在串行通信中用来衡量数据传输的速率的一个重要指标叫做波特率 (Baud Rate) ，亦称比特率。波特率的定义是每秒传输二进制数码的 位数。如：波特率为1、作品调试及展示
利用电脑上的上位机软件对下位机（即单片机）进行调试。
（a）用串口调试助手控制
（b）用VB编写上位机软件进行控制
知识拓展（用VB编写的上位机控制软件）
Dim kd_n, dkck_n, msg Private Sub Command1_Click() On Error GoTo Comm_Error dkck_n = dkck_n + 1 dkck_n = dkck_n Mod 2 If dkck_n = 1 Then mPort = Right(Combo1.Text, 1) MSComm1.PortOpen = True Command1.Caption = "关闭串口" Command2.Enabled = True Else MSComm1.PortOpen = False Command1.Caption = "打开串口" Command2.Enabled = False End If Exit Sub Comm_Error: Select Case Err.Number Case 8002 MsgBox "无效端口", 48, "警告" Case 8005 MsgBox "端口已打开", 48, "警告" End Select dkck_n = 0 End Sub Private Sub Command2_Click() kd_n = kd_n + 1 kd_n = kd_n Mod 2 If kd_n = 1 Then Command2.Caption = "关灯" Shape1.FillColor = vbRed MSComm1.Output = "0" Else Command2.Caption = "开灯" Shape1.FillColor = &H8000000F MSComm1.Output = "1" End If End Sub
3、MCS-51串口编程
• 串口工作方式的设置 • 波特率的设置 • 中断设置
• 串行口工作方式的设置
MCS-51的串口有4种工作方式，它是由SCON中的SM1和SM0 来决定的。 • 串行口控制寄存器SCON 表2 SCON各位的定义
SCON
SM0
SM1
SM2
REN
TB8
RB8
TI
RI
（1）SM0，SM1：串行中断方式控制位 SM0，SM1=00，方式0，8位同步移位寄存器，其波特率为fosc/12； SM0，SM1=01，方式1，10位异步收发，其波特率可变，由定时器控制； SM0，SM1=10，方式2，11位异步收发，其波特率为fosc/64或fosc/32； SM0，SM1=11，方式3，11位异步收发，其波特率可变，由定时器控制。
在探索中发现
• 受到飞箭飞行控制软件的启发，如果我们 把门锁也用计算机来进行控制的话，就克 服了之前的困扰。当然，家里面很多电器 设备都可以用计算机来进行控制。
通信：即一方传给另一方信息，或 者是一方接收来自另一方的信息。
在发现后学习
口并答 ，口： 即都计 通是算 信传机 端输上 口数的 。据串 的口 接和
• 串行数据缓存寄存器SBUF 举例说明： SBUF=temp是把temp里面的内容写入SBUF， 即单片机从TXD引脚将其发送出去； temp=SBUF是读取SBUF里面的内容存入temp 变量，即单片机从RXD引脚将数据接收并存 入temp变量。
MCS-51单片机串口通信完整程序
#include "reg51.h" void Init() { SCON=0x50;//串行口工作方式1，允许接收 ES=1;//允许串行中断 TMOD=0x20;//T1工作方式2，8位自动重装初值 TH1=0xfd;//设置波特率为9600 TL1=0xfd; TR1=1; EA=1; } void main() { Init(); while(1); } void Uart_Int() interrupt 4//RI 置位后才响应中断，所以进行中断，RI肯定为1 { unsigned char temp; temp=SBUF; if(temp=='0') P2=0; else if(temp=='1') P2=0xff; RI=0; }
• 中断设置
如果要开启串口，必须要设置相应的中断允许控制位，即 串行中断允许控制位和总中断允许控制位。 （1）ES：串行中断允许控制位 当ES=1时打开串行中断，ES=0时关闭串行中断。 （2）EA：总中断允许控制位 当EA=1时打开总中断，EA=0时关闭总中断。
问：在这里我们要怎么设置？ 答：ES=1; EA=1;
串口
并口
问：计算上的串口和并口，是 用来干嘛的？
新授： 1、通信的分类？
答：并行通信和串行通信。
并行通信：数据的各位同时在多根数据线上发送或接收。 串行通信：数据的各位在同一根数据线上依次逐位发送或接收。
计算机1
计算机2
计算机1
计算机2
GND
GND
GND
GND
图1 并口通信
图2 串口通信
2、串行通信的分类？
（2）TI：发送中断标志位 用于指示一帧信息发送是否完成，完成后由硬件自动置位。TI在发送数 据前必须由软件清0。 （3）RI：接收中断标志位 用于指示一帧信息是否接收完，接收完后由硬件自动置位。RI在准备下 次接收之前也必须用软件清0。 （4）REN：允许接收控制位 REN=1时，允许接收；REN=0时，禁止接收。
问：如果我们要将串口设置为工作方式1，并 且允许接收，该如何设置？ 答：SCON=0x50；
返回
波特率 (2 SMOD / 32) * 定时器T1溢出率 T1溢出率 （f osc / 12 ） /(2 K TC)
• 波特率的设置
在串口工作在方式1时，其波特率为可变，由定时器T1控 制。 MCS-51定时器的方式2就是自动重装初值的8位定时 器，所以用它来做波特率发生器最恰当。当外部晶振选用 11.0592MHz时，容易获得标准的波特率。 程序编写： TMOD=0x20; //T1工作方式2，8位自动重装初值 式中 SMOD——波特率倍增位； TH1=0xfd; //设置波特率为9600 fosc ——晶振频率； K ——定时器T1的位数； 程序该怎么写？ TL1=0xfd; TC——定时器T1的预置初值。 TR1=1; //启动定时器 T1 。 把9600波特率代入得定时初值为 0xfd 方法1 方法2 返回
课堂小结：
1、通信的概念及分类；
2、串行通信的分类； 3、串行通信的编程方法(即3个设置)； 4、作品调试。
作业布置：
1、本设计只是单工通信，即单片机只负责接收数据，如何才能 做到半双工通信，即单片机也能向上位机发送数据？ 2、思考并编写一个串口发送子程序，能够发送任意一个字符。
在感恩后 … 单击此处编辑母版标题样式