51单片机串口通信

一.串口相关寄存器详解

1.串行口控制寄存器（SCON）

SM0和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：

SM2:多机通信控制位。主要用于方式2和方式3
REN:允许串行接收位。由软件置REN=1，则启动串行口接收数据；若软件置REN=0，则禁止接收。
TB8，在方式2或方式3中，是发送数据的第九位
RB8，在方式2或方式3中，是接收到数据的第九位
RI：串行口接收中断标志位。当允许串行口接收数据时，每接收完一个串行帧，由硬件置位RI。注意，RI必须由软件清除。
TI：串行口发送中断标志位。当CPU将一个发送数据写入串行口发送缓冲器时，就启动了发送过程。每发送完一个串行帧，由硬件置位TI。CPU响应中断时，不能自动清除TI，TI必须由软件清除。

2.功率控制寄存器（PCON）

该寄存器只有一位SMOD与串行口工作有关
SMOD（PCON.7）波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1时，波特率提高一倍。复位时，SMOD=0。

3.工作方式寄存器（TMOD）

工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。

串口是采用定时器1工作在8位自动重装定时/计数模式，即工作方式2，TMOD=0x20。

4.时钟控制寄存器（TCON）

该寄存器只有第六位与串口有关，用于开启定时器1。
TR1：T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置0时，T1停止工作。TR1由软件置1或清0。所以，用软件可控制定时/计数器的启动与停止。

二.8051的串行口结构

有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们占用同一地址99H ；接收器是双缓冲结构 ；发送缓冲器，因为发送时CPU是主动的，不会生重叠错误。

三.波特率的计算

通过软件可对单片机串行口编程为四种工作方式，其中方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特率是可变的，由定时器T1的溢出率来决定。

串行口的四种工作方式对应三种波特率。由于输入的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式也不相同。
方式0的波特率 = fosc/12
方式2的波特率 =（2· SMOD/64）· fosc
方式1的波特率 =（2· SMOD/32）·T1溢出率）
方式3的波特率 =（2· SMOD/32）·T1溢出率）

对于方式1的定时器初值计算：
T1溢出率= fosc/（12·(28-X)）
波特率=（2·SMOD/32）fosc/（12·(28-X)）
其中X为定时器的初始值

四.程序实现

1.初始化

串行口工作之前，应对其进行初始化，主要是设置产生波特率的定时器1、串行口控制和中断控制。具体步骤如下：
（1）确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）；
（2）计算T1的初值，装载TH1、TL1；
（3）启动T1（编程TCON中的TR1位）；
（4）确定串行口控制（编程SCON寄存器）；
（5）如果串行口在中断方式工作，还要进行中断设置（编程IE、IP寄存器）。

假如我们使用的是12Mhz的晶振，然后设置波特率为4800：

void Usart_init()
{
   SCON=0x50;  //选择工作方式1，允许串行口接收数据 
   TMOD=0x20;  //选择8位自动重装定时器
   PCON=0x80;  //波特率增倍
   TH1=0xF3;   //晶振频率12MHZ，SMOD=1
   TL1=0xF3;   //波特率为4800时定时器的初值
   TR1=1;      //开定时器
}

2.接收与发送

我们通过电脑上的串口调试助手发送一个十六进制的数给单片机，然后单片机又把接收到的这个数发回给电脑，实现电脑与单片机的互相通信。

void main()
{
       unsigned char tmp=0;
       Usart_Init();
       init_lcd1602();
       while(1)
       {
            /*单片机接收数据*/
            while(!RI); //等待接收数据完成
            tmp=SBUF;   //获取接受数据
            RI=0;       //清除接收标志位
            /*单片机发送数据*/
            SBUF=tmp;   //将数据写入发送缓冲区中
            while(!TI);  //等待发送完毕
            TI=0;        //清除发送标志位
       }
}