基于MCS_51单片机的串行通信

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实用第一智慧密集

基于MCS-51单片机的串行通信

徐小涛

摘要：根据单片机的串行通信原理，深入分析了单片机串口通信模式、波特率的设置、单片机

和单片机之间以及单片机与PC机之间的通信协议，并以MCS-51单片机为基础，针对串行通信的实施，提出了相应的实现方法，对于MCS-51单片机的扩展运用具有重要的实践意义。关键词：单片机；串行通信；实现

随着电子技术的飞速发展，单片机在自动控制领域的应用越来越广泛。单片机作为自动控制系统的神经中枢，在自控系统中发挥着核心的作用，单片机与外接设备的联系通常是通过一个串行通信接口来实现的，以此来实现单片机与其他计算机或外围设备的通信，因此，单片机的串行通信实现对自控系统的实现有着重要的意义。

1串行通信原理

单片机与外界的信息交换及通信通常有串行通信和并行通

信两种，一次传送多位数据的通信方法叫并行通信，它的传输速度很快，但传输距离有限，成本高，难以大规模推广，因此，现在的单片机系统一般采用串行通信，及信号一位一位地传送。

串行通信通过串行接口来实现，串行通信按信息传送的方向可以分为单工、半双工和全双工三种。只能单方向传送信息的称为单工，能双向传送信息但在同一时间只能向一个放想传送的称为半双工，能同时实现信息的双向传送的称为全双工。本文要应用的单片机MCS-51就有一个全双工串行口。它需要两根线，一根线作为发送信号线，另一根作为接受信号线。

串行通信又可分为同步通信和异步通信两中方式。同步通信一般适合于传送大量的数据，它将数据分块传送。在传诵每一个数据块开头时，发送方发送一个和两个同步字符，使发送与接收双方取得同步。同步通信时，如果发送的数据块之间有间隔时间，再发送同步字符填充。其传送速度较快，但不适用于发送数据量少且间隔时间较长的场合。

异步通信用起始位“0”表示字符的开始，然后从地位到高位逐位传送数据，最后用停止位“1”表示字符结束，一个字符又叫一帧信息。在异步串行通信中，一帧信息一般包括1位起始位、多位数据位和1位停止位，其中数据位可以为8位，也可以为9位。在MCS-51单片机系统中，第9位数据

D8可以用来作为奇偶校验位，也可以用来作为地址/数据帧标

志，当D8=1时，表示该帧信息传送的是地址：D8=0时，表示

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该帧传送的是数据。两帧之间可以无间隔也可以有间隔，且间隔时间可以任意改变，间隔用空闲位“1”来填充。

由于异步通信每帧都要加上起始位和停止位，所以通信速度相对同步来说比较慢，但它的时间间隔可以任意改变，使其使用非常方便。在数据量较小且时间间隔不定的通信中，往往采用异步串行通信。

MCS-51单片机的串行接口的基本工作原理是：发送时，

将CPU送来的并行数据转换为一定格式的串行数据，然后从引脚TXD按照规定的波特率一位一位地发送出去；接收时，监视引脚RXD，一旦出现起始位“0”，就将外围设备送来的一定格式的串行数据转换成并行数据，等待CPU读入。

2单片机的工作模式及波特率的设置

串行口有4种工作模式，其中方式0并不用于通信，而是

通过外接移位寄存器芯片来实现I/O口的扩展，利用这个功能，可以方便地实现扩展2脚的串行I/O到8脚的并行I/O口。该方式又称作移位寄存器方式。而方式1、方式2、方式3都是异步通信方式。方式1是8位异步通信方式，一帧信息由

10位组成，它主要用于双机串行通信。方式2、方式3都是9

位异步通信方式，一帧信息中包括9位数据和1个起始位、1个停止位。方式2和方式3的区别在于其波特率的选择不同，它们主要用于多机通信，也可以用于双机通信。

波特率是在一帧信息中每一位的传送时间的倒数。只有通信双方采用相同的波特率时，通信才不会发生混乱。波特率表示每秒传送的位数。

2.1串口的工作模式

串口有4种工作方式，由SCON寄存器中的SM0、SM1两

位来进行选择。

方式0即串行寄存器方式，当SM0=0、SM1=0时即工作在这种方式下。串口方式0的数据由RXD脚上发送或接受。而

TXD脚作为同步移位脉冲的输出脚，用来控制时序。一帧信息

由8位数据位组成，低位在前，高位在后，波特率固定，为