用proteus和keil實現(xiàn)串口通信仿真

前面一課講述了串行口通信的技術(shù)原理，本課通過安裝虛擬串口，用proteus和keil實現(xiàn)串口通信仿真。

虛擬串口

編寫仿真程序之前，需要安裝VSPD，VSPD是虛擬串口工具，通過VSPD虛擬出兩個串口用于通信。大家可以通過搜索引擎找到VSPD安裝方式。

VSPD安裝完成后，運行VSPD，并虛擬出兩個串口COM1和COM2。具體過程如下：

（1）啟動VSPD

（2）虛擬一對串口

單擊【Create】按鈕，確認創(chuàng)建當前設(shè)定的一對虛擬串口。

（3）啟動串口助手

隨VSPD安裝包附帶的一般會有串口助手程序，可以使用串口助手測試串口的數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。

啟動串口助手打開COM1口，另外再啟動一個串口助手，打開COM2口。在打開COM1的串口助手發(fā)送窗口輸入“abc”或“123”，單擊發(fā)送按鈕發(fā)送數(shù)據(jù)。觀察打開COM2串口的串口助手窗口，發(fā)送的數(shù)據(jù)會出現(xiàn)在數(shù)據(jù)接收窗口。

51單片機串行口結(jié)構(gòu)

51單片機串行口結(jié)構(gòu)是一個可編程全雙工的通信接口，能同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，它由兩個獨立的串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF（一個發(fā)送緩沖寄存器，一個接收緩沖寄存器）和發(fā)送控制、接收控制器及控制電路構(gòu)成。

51單片機通過SBUF對串行接收或串行發(fā)送寄存器進行訪問，SBUF的地址是99H。SCON寄存器是串行口控制寄存器，它用來設(shè)定串行口的工作方式、接收發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標志等。SCON寄存器的地址為98H，可進行位尋址，各位的定義如下表所示。

SM0和SM1共同確定串行口的工作方式，SM0為0，SM1為1時，串行口工作方式為異步通信口，這也是串口最常用的一種工作方式，TXD（P3.1）為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，RXD（P3.0）為數(shù)據(jù)接收引腳。

REN為允許串行口接收位，REN=1：允許串行口接收數(shù)據(jù)，REN=0：禁止串行口接收數(shù)據(jù)。

在操作串行口之前，需要設(shè)置產(chǎn)生波特率的定時器T1、串行口控制和中斷控制。

定時器設(shè)置：確定T1的工作方式，計算T1的初值，裝載TH1和TL1。設(shè)置串行口工作方式：SM0=0，SM1=1。允許串行口接收數(shù)據(jù)：REN=1。RI為接收中斷標志位，當串行數(shù)據(jù)接收完成后，向CPU發(fā)出中斷申請，在處理程序中，將該位清零，取消此中斷申請。TI為發(fā)送中斷標志位，當串行口發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束后，向CPU發(fā)出中斷申請，在處理程序中，將該位清零，取消此中斷申請。

串口通信仿真實驗

實驗要求：通過串口控制發(fā)光二極管的狀態(tài)。

在proteus仿真電子元器件庫搜索“COMPIM”，添加串口器件到電路模型元器件庫，添加一個串口器件到電路模型，Physical port設(shè)置為COM1，并設(shè)置Physical Baud rate為9600。

Physical Baud rate為波特率，波特率通常單位是bit/s，即每秒傳輸?shù)亩M制位數(shù)。

實驗電路如下圖所示：

實驗電路非常簡單，器件P1為串口器件，串口器件的TXD引腳接單片機的TXD引腳，串口器件的RXD引腳接單片機的RXD引腳，串口器件的其它引腳可以懸空。

單片機內(nèi)運行的完整C程序如下：

复制#include
void init();
void main(){
 unsigned char temp=0xff;
 init();
 while(1){
    if(RI){ 
         RI=0;  
         temp=SBUF; 
     }else{
         P1=temp;
     }
 }
}
void init(){
 TMOD=0x20; 
 TH1=0xfd;
 TL1=0xfd;
 TR1=1;
           
 SM0=0;
 SM1=1; 
 REN=1;
}

函數(shù)init()用來設(shè)置單片機串行口工作方式、定時器、中斷等控制項，TMOD=0x20設(shè)置定時器為計數(shù)器方式并設(shè)置初值，TR1=1啟動T1定時器，SM0=0和 SM1=1設(shè)置串口工作方式為異步通信方式，REN=1允許串行口接收數(shù)據(jù)。

main()函數(shù)應(yīng)用while循環(huán)結(jié)構(gòu)監(jiān)測串行口，判斷SCON寄存器的RI中斷標志位是否為1，若為1，說明串口已接收到數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲在SBUF緩沖寄存器，RI中斷標志位清零，SBUF賦值給temp變量，若RI中斷標志位為0，將temp變量的值賦值給P1口。

實驗過程：

在proteus啟動實驗電路，啟動虛擬串口和串口助手，串口助手設(shè)置為COM2，打開COM2串口，選擇16進制發(fā)送，在發(fā)送窗口輸入00，單擊發(fā)送，實驗電路的二極管點亮，再次發(fā)送ff可熄滅二極管。