51单片机串口通讯设计

//这是一个单片机C51串口接收（中断）和发送例程，可以用来测试51单片机的中断接收
//和查询发送，另外我觉得发送没有必要用中断，因为程序的开销是一样的

#include <reg51.h>
#include <string.h>

#define INBUF_LEN 4 //数据长度

unsigned char inbuf1[INBUF_LEN];
unsigned char checksum,count3;
bit read_flag= 0 ;

void init_serialcomm( void )
{
SCON = 0x50 ; //SCON: serail mode 1, 8-bit UART, enable ucvr
TMOD |= 0x20 ; //TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload
PCON |= 0x80 ; //SMOD=1;
TH1 = 0xF4 ; //Baud:4800 fosc=11.0592MHz
IE |= 0x90 ; //Enable Serial Interrupt
TR1 = 1 ; // timer 1 run
// TI=1;
}

//向串口发送一个字符
void send_char_com( unsigned char ch)
{
SBUF=ch;
while (TI== 0 );
TI= 0 ;
}

//向串口发送一个字符串，strlen为该字符串长度
void send_string_com( unsigned char *str, unsigned int strlen)
{
unsigned int k= 0 ;
do
{
send_char_com(*(str + k));
k++;
} while (k < strlen);
}

//串口接收中断函数
void serial () interrupt 4 using 3
{
if (RI)
{
unsigned char ch;
RI = 0 ;
ch=SBUF;
if (ch> 127 )
{
count3= 0 ;
inbuf1[count3]=ch;
checksum= ch- 128 ;
}
else
{
count3++;
inbuf1[count3]=ch;
checksum ^= ch;
if ( (count3==(INBUF_LEN- 1 )) && (!checksum) )
{
read_flag= 1 ; //如果串口接收的数据达到INBUF_LEN个，且校验没错，
//就置位取数标志
}
}
}
}

main()
{
init_serialcomm(); //初始化串口
while ( 1 )
{
if (read_flag) //如果取数标志已置位，就将读到的数从串口发出
{
read_flag= 0 ; //取数标志清0
send_string_com(inbuf1,INBUF_LEN);
}
}

} 

串行通信虽然有其自身优点：如适合长距离通信，有一定的纠错能力等，但并行通信在短距离(数米范围内)传输过程中的优点是显而易见的。首先串行通信时要设置串口数据，如：串口号(Com1、Com2或者其他串口)、波特率、数据位数、停止位、校验位等等。而且单片机与PC机的串口数据必须一一对等，否则不能传输。而并行传输时，无需上述过程。其次，PC机的串口电平值为+12V~-12V，单片机是TTL电平(0~+5V)，两者必须要经过电平转换芯片进行电平间的转换。而进行并行传输时，由于双方都是TTL电平，所以PC的并口可以与单片机或其他芯片直接相连；另外，串行传输速度慢，每次只能传送一位，而并行每次可以传送8位，速度上的差异显而易见。

而对于单片机，串口(UART)是最常用的端口，尤其对于存在两个或多个串口的单片机来说，充分利用串口进行通信是非常重要的。

输出输入接口的扩展

单片机串口实现"并行"通信，其原理就是将PC机传过来的并行数据转换成串行数据，送入单片机的串口再由其进行相应处理。实质上就是一个数据串-并、并-串转换的过程。

PC的并口为一个标准的25针插座，包含一个八位二进制数据端口(地址为378H)，即第2脚到第9脚；一个输入控制端口(地址为379H)，即第15脚、13脚、12脚、10脚、11脚，其另外低三位无定义；一个输出控制口(地址为37AH)，即第1脚、14脚、16脚、17脚，其另外高四位无定义。由此可见后面两个端口都不是完全的8位。

输出接口电路扩展

这里使用常用的移位寄存器74LS164与单片机的RXD口构成输出接口电路。

双列直插式74LS164引脚定义如图1所示。

其中：QA~QH为并行输出的数据，送入PC机并口378H端口(接收数据的8个数据位)；单片机串口输出的数据从AB输入；CLR信号用于清除输出数据(通常用在移位完成时)；内部数据移位依靠时钟CLK信号上升沿(由单片机TX提供)控制。

表1是该芯片工作的真值表。

输入接口电路扩展

使用常用的移位寄存器74LS165与单片机的RXD口构成输入接口电路。

双列直插式74LS165引脚定义如图2所示。

其中：A~H为并行输入的数据，接PC机并口378H端口(接收数据的8个数据位)；单片机串口接收的数据(RXD端口)从QH输入；SH/LD信号用于重新装载数据(通常用在数据完全移出后)；SER是用于填充数据移出后的空位的逻辑电平信号(逻辑"1"或"0")；而数据是否移动由CLK INH和CLK联合控制；内部数据移位依靠时钟CLK信号(仍由单片机的TXD提供)上升沿控制。

表2是该芯片工作的真值表。

其他软硬件准备工作

输入输出控制端口的连接。将单片机的P3.4、P3.5口分别与PC并口的第15脚、第16脚相连。这样在进行数据通信时，两者的握手信号传输就解决了：当并口的第16脚置高电平时，用来通知单片机接收PC机已准备就绪的数据，单片机收到以后就可以进行相应控制，接收数据；当单片机接收完数据时，会置P3.4为高电平并被379H的第15脚接收，于是PC机准备发送下一个数据……单片机向PC机发送数据时，情况与此类似，由P3.4发送信号给PC机，而由P3.5接收PC机发送过来的信号。

软件方面，由于是用串口进行"并行"通信，因此就不能将串口的工作方式设置为方式0(移位寄存器输入/输出方式)以外的其他方式。还要注意此时串口的波特率固定为单片机外接晶振频率的1/12。串行数据通过RXD输入/输出，TXD用于发送控制输入输出数据移位的时钟脉冲。收发的数据为8位，低位在前。

设计实例

由于这一并行通信实现方法非常简单，所以对于有一定单片机编程经验的开发人员来说，只要硬件电路确定下来，软件方面的问题就非常容易。图3为电路原理图。

需要说明的是：1、单片机与PC机并口要共地；2、由于并行通信存在应答信号(本图中由单片机的P3.4、P3.5实现此功能)，所以不会出现RXD端口数据混乱的情况。

小结

现在单片机的应用越来越广泛，单片机与PC之间的通信是一个非常重要的应用。如果单纯的从实现单片机与PC的并行通信的角度来说，该实现方法并不是最简单的。最简单的方法是将PC的并口对应引脚与单片机的P1口和P3口直接相连，然后软件上实现。本文的目的是充分利用单片机的串口资源与PC机进行通信。