51單片機(jī)三種模擬串口的設(shè)計(jì)方案解析

隨著單片機(jī)的使用日益頻繁，用其作前置機(jī)進(jìn)行采集和通信也常見(jiàn)于各種應(yīng)用，一般是利用前置機(jī)采集各種終端數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理、存儲(chǔ)，再主動(dòng)或被動(dòng)上報(bào)給管理站。這種情況下下，采集會(huì)需要一個(gè)串口，上報(bào)又需要另一個(gè)串口，這就要求單片機(jī)具有雙串口的功能，但我們知道一般的51系列只提供一個(gè)串口，那么另一個(gè)串口只能靠程序模擬。

本文所說(shuō)的模擬串口， 就是利用51的兩個(gè)輸入輸出引腳如P1.0和P1.1，置1或0分別代表高低電平，也就是串口通信中所說(shuō)的位，如起始位用低電平，則將其置0，停止位為高電平，則將其置1，各種數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位則根據(jù)情況置1或置0。至于串口通信的波特率，說(shuō)到底只是每位電平持續(xù)的時(shí)間，波特率越高，持續(xù)的時(shí)間越短。如波特率為9600BPS，即每一位傳送時(shí)間為1000ms/9600=0.104ms，即位與位之間的延時(shí)為為0.104毫秒。單片機(jī)的延時(shí)是通過(guò)執(zhí)行若干條指令來(lái)達(dá)到目的的，因?yàn)槊織l指令為1-3個(gè)指令周期，可即是通過(guò)若干個(gè)指令周期來(lái)進(jìn)行延時(shí)的，單片機(jī)常用11.0592M的的晶振，現(xiàn)在我要告訴你這個(gè)奇怪?jǐn)?shù)字的來(lái)歷。用此頻率則每個(gè)指令周期的時(shí)間為（12/11.0592）us，那么波特率為9600BPS每位要間融多少個(gè)指令周期呢？指令周期s=（1000000/9600）/（12/11.0592）=96，剛好為一整數(shù)，如果為4800BPS則為96x2=192，如為19200BPS則為48，別的波特率就不算了，都剛好為整數(shù)個(gè)指令周期，妙吧。至于別的晶振頻率大家自已去算吧?，F(xiàn)在就以11.0592M的晶振為例，談?wù)勅N模擬串口的方法。

方法一：延時(shí)法

通過(guò)上述計(jì)算大家知道，串口的每位需延時(shí)0.104秒，中間可執(zhí)行96個(gè)指令周期。

#define uchar unsigned char

sbit P1_0 = 0x90;

sbit P1_1 = 0x91;

sbit P1_2 = 0x92;

#define RXD P1_0

#define TXD P1_1

#define WRDYN 44 //寫延時(shí)

#define RDDYN 43 //讀延時(shí)

//往串口寫一個(gè)字節(jié)

void WByte（uchar input）

{

uchar i=8;

TXD=（bit）0; //發(fā)送啟始位

Delay2cp（39）;

//發(fā)送8位數(shù)據(jù)位

while（i--）

{

TXD=（bit）（input&0x01）; //先傳低位

Delay2cp（36）;

input=input》》1;

}

//發(fā)送校驗(yàn)位（無(wú)）

TXD=（bit）1; //發(fā)送結(jié)束位

Delay2cp（46）;

}

//從串口讀一個(gè)字節(jié)

uchar RByte（void）

{

uchar Output=0;

uchar i=8;

uchar

temp=RDDYN; //發(fā)送8位數(shù)據(jù)位

Delay2cp（RDDYN*1.5）; //此處注意，等過(guò)起始位

while（i--）

{

Output 》》=1;

if（RXD） Output |=0x80; //先收低位

Delay2cp（35）; //（96-26）/2，循環(huán)共占用26個(gè)指令周期

}

while（--temp） //在指定的時(shí)間內(nèi)搜尋結(jié)束位。

{

Delay2cp（1）;

if（RXD）break; //收到結(jié)束位便退出

}

return Output;

}

//延時(shí)程序*

void Delay2cp（unsigned char i）

{

while（--i）; //剛好兩個(gè)指令周期。

}

此種方法在接收上存在一定的難度，主要是采樣定位存在需較準(zhǔn)確，另外還必須知道每條語(yǔ)句的指令周期數(shù)。此法可能模擬若干個(gè)串口，實(shí)際中采用它的人也很多，但如果你用Keil C，本人不建議使用此種方法，上述程序在P89C52、AT89C52、W78E52三種單片機(jī)上實(shí)驗(yàn)通過(guò)。

方法二：計(jì)數(shù)法

51的計(jì)數(shù)器在每指令周期加1，直到溢出，同時(shí)硬件置溢出標(biāo)志位。這樣我們就可以通過(guò)預(yù)置初值的方法讓機(jī)器每96個(gè)指令周期產(chǎn)生一次溢出，程序不斷的查詢溢出標(biāo)志來(lái)決定是否發(fā)送或接收下一位。

//計(jì)數(shù)器初始化

void S2INI（void）

{

TMOD |=0x02; //計(jì)數(shù)器0，方式2

TH0=0xA0; //預(yù)值為256-96=140，十六進(jìn)制A0

TL0=TH0;

TR0=1; //開(kāi)始計(jì)數(shù)

TF0=0;

}

void WByte（uchar input）

{

//發(fā)送啟始位

uchar i=8;

TR0=1;

TXD=（bit）0;

WaitTF0（）;

//發(fā)送8位數(shù)據(jù)位

while（i--）

{

TXD=（bit）（input&0x01）; //先傳低位

WaitTF0（）;

input=input》》1;

}

//發(fā)送校驗(yàn)位（無(wú)）

//發(fā)送結(jié)束位

TXD=（bit）1;

WaitTF0（）;

TR0=0;

}

//查詢計(jì)數(shù)器溢出標(biāo)志位

void WaitTF0（ void ）

{

while（！TF0）;

TF0=0;

}

接收的程序，可以參考下一種方法，不再寫出。這種辦法個(gè)人感覺(jué)不錯(cuò)，接收和發(fā)送都很準(zhǔn)確，另外不需要計(jì)算每條語(yǔ)句的指令周期數(shù)。

方法三：中斷法

中斷的方法和計(jì)數(shù)器的方法差不多，只是當(dāng)計(jì)算器溢出時(shí)便產(chǎn)生一次中斷，用戶可以在中斷程序中置標(biāo)志，程序不斷的查詢?cè)摌?biāo)志來(lái)決定是否發(fā)送或接收下一位，當(dāng)然程序中需對(duì)中斷進(jìn)行初始化，同時(shí)編寫中斷程序。本程序使用Timer0中斷。

#define TM0_FLAG P1_2 //設(shè)傳輸標(biāo)志位

//計(jì)數(shù)器及中斷初始化

void S2INI（void）

{

TMOD |=0x02; //計(jì)數(shù)器0，方式2

TH0=0xA0; //預(yù)值為256-96=140，十六進(jìn)制A0

TL0=TH0;

TR0=0; //在發(fā)送或接收才開(kāi)始使用

TF0=0;

ET0=1; //允許定時(shí)器0中斷

EA=1; //中斷允許總開(kāi)關(guān)

}

//接收一個(gè)字符

uchar RByte（）

{

uchar Output=0;

uchar i=8;

TR0=1; //啟動(dòng)Timer0

TL0=TH0;

WaitTF0（）; //等過(guò)起始位

//發(fā)送8位數(shù)據(jù)位

while（i--）

{

Output 》》=1;

if（RXD） Output |=0x80; //先收低位

WaitTF0（）; //位間延時(shí)

}

while（！TM0_FLAG） if（RXD） break;

TR0=0; //停止Timer0

return Output;

}

//中斷1處理程序

void IntTimer0（） interrupt 1

{

TM0_FLAG=1; //設(shè)置標(biāo)志位。

}

//查詢傳輸標(biāo)志位

void WaitTF0（ void ）

{

while（！TM0_FLAG）;

TM0_FLAG=0; //清標(biāo)志位

}

中斷法也是我推薦的方法，和計(jì)數(shù)法大同小異。發(fā)送程序參考計(jì)數(shù)法，相信是件很容易的事。另外還需注明的是本文所說(shuō)的串口就是通常的三線制異步通信串口（UART），只用RXD、TXD、GND。
責(zé)任編輯；zl