51单片机串口通信的程序实现与Proteus仿真

一、51单片机的串口通信

关于51单片机串口通信的讲解的博客有很多，这里就不再详细讲解。下面给出程序
1.uart.h

#ifndef __UART__
#define __UART__

typedef unsigned char u8;

void UART_Init();
void UART_Send_Data(u8 byte);
u8 UART_Receive_Data();

#endif

2.uart.c

#include "reg52.h"
#include "uart.h"
//串口初始化，设置波特率为9600，使用定时器1,晶振频率11.0592Mhz
void UART_Init()
{
	//设置波特率9600
	TMOD|=0x20;  //定时器1工作于自动重装载模式
	TH1=0xfd;
	TH0=0xfd;
	TR1=1; //启动定时器1
	ET1=0; //禁止定时器1中断
	PCON&=0x7f; //设置SMOD=0，波特率不加倍
	SCON=0x50; //工作于方式1  8位无校验异步通信的收发模式，并清空收发中断标志位
	EA=1;  //总中断允许
	ES=0;//禁止串口收发中断（本程序中不使用串口中断）
}
void UART_Send_Data(u8 byte)
{
	SBUF=byte;
	while(!TI);//等待串口数据发送完毕
	TI=0;//将发送中断标志位清0，为下次发送数据做准备
}
u8 UART_Receive_Data()
{
	u8 temp;
	while(!RI);//等待串口接收到数据（RI被置1）
	temp=SBUF;
	RI=0;//清空接收中断标志位，为下次接收做准备
	return temp;
}

串口数据收发既可以用中断的方式实现，也可以通过测试SCON寄存器的TI和RI位来实现。在完成一个字节的数据发送时，TI位被硬件置1，且必须由软件清0后才能继续发送下一个字节。而在接收到一个字节的数据后，RI被硬件置1，必须由软件清0后才能继续接收数据。在UART_Receive_Data()中，我们通过一个循环来等待RI位被置1，也就是等待外部设备将数据发送给单片机，一旦接收到了数据，我们就可以把接收到的数据返回。而 UART_Send_Data（）也是类似的。

二、串口通信的Proteus仿真

首先编写一个主函数，完成将接收到的数据原样送回的功能，作为我们的测试程序。
main.c

#include "reg52.h"
#include "uart.h"
void main()
{
	u8 i;
	UART_Init();
	while(1)
	{
			UART_Send_Data(UART_Receive_Data());
	}
}

①将编译生成的.HEX文件载入Proteus的单片机中，方法是：双击单片机，在出现的对话框中找到
这一栏
选择生成的.hex文件。
②在刚才的单片机设置的对话框中找到这一栏
将单片机时钟频率设置为11.0592MHz。这一步非常关键，因为上面的程序中使用的是9600的波特率，如果设置成了其他频率（比如常用的12MHz），会使实际的波特率与9600相差较大，超出允许的误差范围，使串口接收到错误的数据，如果你在后续中发现串口收到一堆乱码，很有可能是这一步没有设置。

完成以上两步后，这里介绍两种方式进行串口通信的仿真。

方式1

proteus中提供了Virtual Terminal，它实际上就是一个串口监视器，可以利用它直接向单片机的串口发送数据，也可以接受来自单片机串口的数据。
在左侧模式选择栏选择虚拟仪器模式
选择虚拟终端
与单片机的串口连接。（单片机的TX接虚拟终端的RX，单片机的RX接虚拟仪器的TX）
双击虚拟终端，进行如图设置（与单片机程序中的通信速率、格式一致）

运行仿真，会弹出一个黑色对话框。（如果没有的话，在菜单栏的DEBUG-Virtual Terminal下可以打开）

输入一个数字1，发现屏幕上出现了一个1。说明确实完成了前面main函数中接收数据并原样返回给的功能。这里你可能要问，屏幕上显示的1不是我输入的1吗？为什么说这里显示的1是单片机的串口在接收到‘1’之后返回的数据呢？因为Virtual Terminal默认是不会将你输入的字符显示在屏幕上的，如果把main函数中while(1)下的内容注释掉再编译后，你会发现无论你键盘上输入什么，Virtual Terminal上都不会显示出来。这就验证了Virtual Terminal默认情况下不会回显你输入的内容。

可以在虚拟终端的黑色方框内右击鼠标，勾选Echo Typed characters

此时在虚拟终端中输入一个1，你会发现屏幕上多了两个1。其中一个1是回显你输入的字符，另一个1则是由单片机串口发来的数据。

方式2

对于简单的验证单片机串口通信程序，上面的仿真方法已经足够。如果要模拟单片机与计算机的串口通信，可以用到COMPIM元件。进行如图连接（注意TX接TX，RX接RX）

COMPIM其实就是一个RS232串口的DB9连接器，用它可以模拟与计算机串口的连接。这个元件自动将单片机的TTL电平转换成了RS232电平，因此不必再用MAX232进行电平转换。（如果串口收到一堆乱码，需要注意是不是用了MAX232芯片，如果用了，去掉MAX232芯片，按上图连接即可解决乱码问题。）双击COMPIM设置其属性如下

这样就模拟了把单片机通过DB9连接器连接到计算机的COM3的过程。计算机上可能并没有这么多的COM口供我们使用，因此需要用软件虚拟出一对串口，这里用到了Virtual Serial Port软件。

点击右侧的Add Pair就可以生成一对虚拟的串口，这两个串口是连接在一起的。如果我们使用串口调试助手，打开COM3发送1个字符，再用串口调试助手打开COM4，就会接收到一个同样的字符。这也就证明了通过Virtual Serial Port生成的一对虚拟串口是连接在一起的。(串口调试助手的软件有很多，主要用于查看串口接收到的数据，以及通过串口发送数据。)
这里，我虚拟了COM3口和COM4口。其中COM3口已经与上面的COMPIM连接了。此时打开串口调试助手软件，选择COM4口，如下设置

在发送窗口输入1，并发送

此时数据通过与COM4连接的COM3口，传送给了单片机，单片机又将1回送给COM4口，因此串口调试助手的接收窗口也收到一个1，说明成功仿真了上面编写的程序。