【单片机基础】89C52单片机串口通信

1、最常用的通信方式

通信按实体分为两大类：串行通信和并行通信。串行通信按时钟控制方式和信息组成分为：同步通信和异步通信。串行通信按数据传送方向可分为：单工通信、半双工通信、全双工通信3种。

2、89C52串口通信简介

STC89C52系列单片机内部集成有一个功能很强的全双工串口通信，与传统8051单片机完全兼容。设有两个互相独立的接受、发送缓冲器，可以同时发送和接收数据。发送缓冲器只能写入而不能读出，接收缓冲器只能读出而不能写入。因而两个缓冲器可以共用一个地址码（99H）。两个缓冲器统称为串行通信特殊功能寄存器SBUF。
串口通信设置有四种工作方式，其中两种方式波特率可变，另外两种是固定的，以供不同应用场合使用。
STC89C52波特率由内部定时器/计数器产生，主机可通过查询或者中断方式接收/发送进行程序处理，使用十分灵活。
STC89C52系列单片机串口对应硬件部分管脚是P3.0/RXD和P3.1/TXD。
STC89C52系列单片机串行接口结构及功能如下图

3、串口通信需要配置的寄存器

3-1、串行数据缓冲器SBUF

查看芯片手册SBUF

可以得知SBUF是STC89C52系列单片机串行缓冲寄存器（SBUF）的地址是99H。
此外，在接收寄存器之前还有移位寄存器，从而构成了串行接收电脑双缓冲结构，这样可以避免在数据接过程中出现帧重叠错误。
发送数据时，由于CPU是主动的，不会发送帧重叠错误，因此发送电路不需要双重叠缓冲结构。
逻辑上，SBUF只有一个，它即表示发送寄存器，又表示接收寄存器，具有同一个单元地地址99H。但在物理结构上，则是两个完全独立的SBUF，一个是发送缓冲寄存器SBUF，另一个是接收缓冲寄存器SBUF。以便实现全双工通信方式。如果CPU写SBUF，数据就会被送入发送寄存器准备发送；如果CPU读SBUF，则读入的数据一定来自接收缓冲器。即CPU对SBUF的读写，实际上是分别访问上述两个不同的寄存器。

3-2、串行控制寄存器SCON

串行控制寄存器SCON用于设置串口工作方式、监视串行口的工作转态、控制发送与接收的状态。它是一个既可以字节寻址又可以位寻址的8位特殊功能寄存器。

（1）SM0 SM1

串口工作方式选择位对应下表

（2）SM2

多机通信控制位

1. 在方式0中，SM2必须设成0
2. 在方式1中，当处于接收状态时，SM2=1则只有接收到有效的停止位“1”时，RI才能被激活成“1”（产生中断请求）。
3. 在方式2和方式3中，SM2=0，串口以单机发送或接收工工作方式工作，TI和RI以正常方式被激活并产生中断请求；若SM2=1，RB8=1时，RI被激活并产生中断请求。

（3）REN

串行接收允许位，该位由软件置位或复位，当REN=1，允许接收；当REN=0，禁止接收。

（4）TB8

方式2和方式3中要发送的第9位数据。该位由
软件置位或复位。在方式2和方式3时，TB8是发
送的第9位数据。在多机通信中，以TB8位的状态
表示主机发送的是地址还是数据:TB8=1表示地
址，TB8=0表示数据。TB8还可用作奇偶校验位。

（5）RB8

接收数据第9位。在方式2和方式3时，RB8存放
接收到的第9位数据。RB8也可用作奇偶校验位。在
方式1中，若SM2=0，则RB8是接收到的停止位。在
方式0中，该位未用。

（6）TI

发送中断标志位。TI=1,表示已结束一帧数据发
送，
可由软件查询TI位标志，也可以向CPU申请中断。
注意：TI在任何工作方式下必须由软件清0

（7）RI

接收中断标志位。
RI=1，表示一帧数据接收结束，可由软件查询RI位标志，也可以向CPU申请中断。
注意：RI在任何工作方式下也都必须由软件清零。

串口中断需要注意

在89C25系列单片机，串行发送中断TI和接收中断RI的中断入口地址同是0033H，因此在中断程序中必须由软件查询TI和RI的状态才能确定究竟是接收还是发送中断，进而做出相应处理。
单片机复位时，SCON所有位均清零。

3-3、电源控制寄存器PCON

SMOD：
串行波特率倍增位
在工作方式1-工作方式3时，如果SMOD=1则串口波特率增加一倍。如果SMOD=0，波特率不加倍，SMOD=0。

串口通信主要用到SMOD，其他寄存器位请查询芯片手册！

4、串行口工作方式

工作方式有四种，见下表，由SCON中SM0和SM1决定

1、工作方式0

在方式0下，串行口作为同步移位寄存器使用，此时SM2、PB8，TB8均设置为0。
（1）发送：TI=1时，启动发送，8位数据由低位到高位RXD引脚送出，TXD发送同步脉冲，发送完成 后，由硬件置位TI。

（2）接收：RI=0，RWEN=1时启动接收，数据从RCD输入，TXD输出同步脉冲，8位数据接收玩，由硬件置位RI。

2、工作方式1（重点，最常用的通信方式）

方式1是一帧10位的异步串行通信方式，包括1个起始位(值为0)，8个数据位和1个停止位(值为1),其中格式如下：
其中，传输数据时先传送字符低位，后传送字符高位。（LSB）在前，（MSB）在后。即数据由低到高传输。

因为是异步通信，帧与帧之间通信可以有空闲，也可以无空闲。
（1）数据发送：当TI=0时，开始发送，由硬件自动加入起始位和停止位，构成一帧数据，然后由TXD端串行输出。发送完成后，TXD输出线维持在“1”状态下，并将SCOM中的TI置1.表示一帧数据发送完毕。

（2）数据接收：RI=0，REN=1时，接收电路以波特率的16倍速度采样RXD引脚，如出现“1”变“0”跳变，认为有数据正在发送。
在接收到第9位数据（即停止位）时，必须同时满足以下两个条件：RI=0和SM2=0或接收到停止位位“1”，才能把接收到的数据存入SBUF中，停止位送RB8，同时置位RI。如果上述条件不满足，接收到的数据不装入SBUF被舍弃，在方式1下，SM2应设定为0。

（3）波特率计算

3、工作方式2和工作方式3

工作方式2和方式3都是11位异步收发串行通信方式，两者的差异仅在波特率上有所不同。工作方式2和工作方式3在多机通信上使用得比较多，其实工作方式2和工作方式3的11位收发数据就是比方式10位多了一个奇偶校验位。

奇偶校验位的作用是在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验位（1或0）。奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。


工作方式2、3主要用于带奇偶校验的点点通信（双机通信）或主从式多机通信。不常用，了解即可。

5、波特率说明

波特率表示单位时间内传送的码元符号的个数。那么波特率9600指的是每秒可以传输9600个二进制位，也就是9600/8个英文字母的数据量，也就是1200个字节，大约1.2KB。

对波特率需要说明的是，当串行工作方式在1或者3时，且要求波特率获取1200、2400、4800、9600…，如果采用12MHZ和6MHZ，按照上述公式算出的T1定时初值将不是一个整数，因此会参数波特率误差影响串行通信的同步性能。解决方法只能调整单片机的晶振频率，为此有一种11.0592MHZ的晶振，这样可以使计算出T1初始值为整数。

7、程序例程

要操作串口，必须要对单片机中一些串口相关的特殊寄存器进行初始化设置，主要是设置产生波特率的定时器（T1）、串行控制和中断相关寄存器。
具体步骤：
1、确定定时器T1工作方式（配置TMOD寄存器）
2、计算定时器T1的初值，装入TH1、TL1
3、启动定时器T1（配置TCON的TR1位）
4、确定串行口工作方式（配置SCON寄存器）
5、串行工作在中断方式时，要进行中断设置（配置IE、IP寄存器）

7-1、例程1：向串口发送一个0x01

#include 

/*向串口发送一字节数据*/
void SendOneByte(unsigned char c)
{
    SBUF = c;
    while(!TI);
    TI = 0;
}

void InitUART(void)
{
    TMOD = 0x20;//设置定时器1，工作方式2，8位自动重载
    SCON = 0x40;//设置串口工作方式1
    TH1 = 0xFD;//波特率设置为9600
    TL1 = TH1;
    PCON = 0x00;//波特率不加倍
    EA = 1;//开总中断
    ES = 1;//允许串联1中断
    TR1 = 1;//启动定时器T1
}

void main(void)
{
    InitUART();
	SendOneByte(0x01);
	while(1);
}

void UARTInterrupt(void) interrupt 4
{
    if(RI)
    {
        RI = 0;
        //add your code here!
    }
    else
        TI = 0;
}

7-2、例程2：串口接收的数据反馈到P1端口

#include 

unsigned char data_Temporary;//临时储存接收字节

/*向串口发送一字节数据*/
//void SendOneByte(unsigned char c)
//{
//    SBUF = c;
//    while(!TI);
//    TI = 0;
//}

void InitUART(void)
{
    TMOD = 0x20;//设置定时器1，工作方式2，8位自动重载
    SCON = 0x50;//设置串口工作方式1，允许接收
    TH1 = 0xFD;//波特率设置为9600
    TL1 = TH1;
    PCON = 0x00;//波特率不加倍
    EA = 1;//开总中断
    ES = 1;//允许串联1中断
    TR1 = 1;//启动定时器T1
}

void main(void)
{
    InitUART();
//	SendOneByte(0x01);
	while(1);
}

void UARTInterrupt(void) interrupt 4
{
    if(RI)
    {
        RI = 0;
        //add your code here!
		data_Temporary = SBUF;
		P1 = data_Temporary;
    }
    else
        TI = 0;
}

7-3、例程3：在上位机用串口助手发送一个字符X，单片机收到字符后，回复“I get”

#include 

unsigned char data_Temporary;//临时储存接收字节
char str[] = "I get";

//向串口发送一段字符串
void prints(char *s)
{
	while(*s != '\0')//发送字符串,直到遇到0才结束
	{
		SBUF = *s++;
		while(!TI);
		TI = 0;
	}
}

void InitUART(void)
{
    TMOD = 0x20;//设置定时器1，工作方式2，8位自动重载
    SCON = 0x50;//设置串口工作方式1，允许接收
    TH1 = 0xFD;//波特率设置为9600
    TL1 = TH1;
    PCON = 0x00;//波特率不加倍
    EA = 1;//开总中断
    ES = 1;//允许串口1中断
    TR1 = 1;//启动定时器T1
}

void main(void)
{
    InitUART();
	while(1);
}

void UARTInterrupt(void) interrupt 4
{
    if(RI)
    {
        RI = 0;
        //add your code here!
		data_Temporary = SBUF;
		if(data_Temporary == 'X')
		{
			prints(str);
		}
    }
    else
        TI = 0;
}

7-4、例程4：串口接收字符串在LCD1602显示

#include 
#include 

/*=================================================
*自定义数据类型
=================================================*/
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;

/*LED_Buffer[16]用来存储串口发送的数据，com_dat用来记录串口发送的个数*/
uchar LCD_Buffer[16],com_dat;//从串口接收的数据


#define LCD1602_DB P0	//LCD1602数据总线

sbit LCD1602_RS = P3^5;	 //RS端
sbit LCD1602_RW = P3^6;	 //RW端
sbit LCD1602_EN = P3^4;	 //EN端


void InitUART(void)
{
    TMOD = 0x20;//设置定时器1，工作方式2，8位自动重载
    SCON = 0x50;//设置串口工作方式1，允许接收
    TH1 = 0xFD;//波特率设置为9600
    TL1 = TH1;
    PCON = 0x00;//波特率不加倍
    EA = 1;//开总中断
    ES = 1;//允许串联1中断
    TR1 = 1;//启动定时器T1
}

void Delay1ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j;

	_nop_();
	i = 2;
	j = 199;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);
}

void Delay_ms(unsigned int time)
{
	unsigned int i;
	for(i=0; i<time; i++)
	{
		Delay1ms();
	}
}

/*=================================================
*函数名称：Read_Busy
*函数功能：判断1602液晶忙，并等待
=================================================*/
void Read_Busy()
{
	uchar busy;
	LCD1602_DB = 0xff;//复位数据总线
	LCD1602_RS = 0;	  //拉低RS
	LCD1602_RW = 1;	  //拉高RW读
	do
	{
		LCD1602_EN = 1;//使能EN
		busy = LCD1602_DB;//读回数据
		LCD1602_EN = 0;	 //拉低使能以便于下一次产生上升沿
	}while(busy & 0x80); //判断状态字BIT7位是否为1，为1则表示忙，程序等待
}
/*=================================================
*函数名称：LCD1602_Write_Cmd
*函数功能：写LCD1602命令
*调用：Read_Busy();
*输入：cmd:要写的命令
=================================================*/
void LCD1602_Write_Cmd(uchar cmd)
{
	Read_Busy();	 //判断忙，忙则等待
	LCD1602_RS = 0;
	LCD1602_RW = 0;	//拉低RS、RW操作时序情况1602课件下中文使用说明基本操作时序章节
	LCD1602_DB = cmd;//写入命令
	LCD1602_EN = 1;	 //拉高使能端 数据被传输到LCD1602内
	LCD1602_EN = 0;	 //拉低使能以便于下一次产生上升沿
}
/*=================================================
*函数名称：LCD1602_Write_Dat
*函数功能：写LCD1602数据
*调用：Read_Busy();
*输入：dat：需要写入的数据
=================================================*/
void LCD1602_Write_Dat(uchar dat)
{
	Read_Busy();
	LCD1602_RS = 1;
	LCD1602_RW = 0;
	LCD1602_DB = dat;
	LCD1602_EN = 1;
	LCD1602_EN = 0;
}

/*=================================================
*函数名称：LCD1602_Dis_Str
*函数功能：在指定位置显示字符串
*调用：LCD1602_Write_Cmd(); LCD1602_Write_Dat();
*输入：x：要显示的横坐标取值0-40，y：要显示的行坐标取值0-1（0为第一行,1为第二行）
		*str：需要显示的字符串
=================================================*/
void LCD1602_Dis_Str(uchar x, uchar y, uchar *str)
{
	if(y) x |= 0x40;
	x |= 0x80;
	LCD1602_Write_Cmd(x);
	while(*str != '\0')
	{
		LCD1602_Write_Dat(*str++);
	}
}
/*=================================================
*函数名称：Init_LCD1602
*函数功能：1602初始化
*调用：	LCD1602_Write_Cmd();
=================================================*/
void Init_LCD1602()
{
	LCD1602_Write_Cmd(0x38); //	设置16*2显示，5*7点阵，8位数据接口
	LCD1602_Write_Cmd(0x0c); //开显示
	LCD1602_Write_Cmd(0x06); //读写一字节后地址指针加1
	LCD1602_Write_Cmd(0x01); //清除显示
}


void main(void)
{
    uchar TestStr[] = {"receive data:"};
	com_dat = 0;
	InitUART();
	Init_LCD1602();//1602初始化
	LCD1602_Dis_Str(0, 0, &TestStr[0]);	//显示字符串
	while(1)
	{
	
		LCD1602_Dis_Str(0, 1, LCD_Buffer);
		com_dat = 0;
		Delay_ms(100);
	}
}

void UARTInterrupt(void) interrupt 4
{
    if(RI)
    {
		LCD_Buffer[com_dat] = SBUF; 		//把从串口读出的数存到数组
		RI = 0;
		com_dat++;
		if(com_dat == 16) com_dat = 0;		//当com_dat = 16时，清0，防止数组溢出
		
    }
    else
        TI = 0;
}