89C51 單片機I/O 口模擬串行通信實現(xiàn)方法

目前普遍采用的MCS51 和PIC 系列單片機通常只有一個（或沒有）UART
異步串行通信接口，在應(yīng)用系統(tǒng)中若需要多個串行接口（例如在多機通信系
統(tǒng)中，主機既要和從機通信又要和終端通信）的情況下，通常的方法是擴展
一片8251 或 8250 通用同步/異步接收發(fā)送芯片（USART），需額外占用單
片機I/O 資源。本文介紹一種用單片機普通I/O 口實現(xiàn)串行通信的方法，可
在單片機的最小應(yīng)用系統(tǒng)中實現(xiàn)與兩個以上串行接口設(shè)備的多機通信。
1．串行接口的基本通信方式 串行接口的有異步和同步兩種基本通信
方式。異步通信采用用異步傳送格式，如圖1 所示。數(shù)據(jù)發(fā)送和接收均將起
始位和停止位作為開始和結(jié)束的標(biāo)志。在異步通信中，起始位占用一位（低電平），
①

用來表示字符開始。其后為7 或8 位的數(shù)據(jù)編碼，第8 位通常做為
奇偶校驗位。最后為停止位（高電平）用來表示字符傳送結(jié)束。上述字符格
式通常作為一個串行幀，如無奇偶校驗位，即為常見的N.8.1幀格式。
串行通信中，每秒傳送的數(shù)據(jù)位稱為波特率。如數(shù)據(jù)傳送的波特率為
1200 波特，采用N.8.1 幀格式（10 位），則每秒傳送字節(jié)為120 個，而字節(jié)
中每一位傳送時間即為波特率的倒數(shù)：T=I/1200=0.833ms。同樣，如數(shù)據(jù)傳
送的波特率為9600 波特，則字節(jié)中每一位傳送時間為T=1/9600=0.104 ms。
根據(jù)數(shù)據(jù)傳送的波特率即字節(jié)中每一位的傳送時間，我們便可用普通I/O 口
來模擬實現(xiàn)串行通信的時序。
2．硬件電路 89C51 單片機通過普通I/O 口與PC 機RS232 串口實現(xiàn)
通信的硬件接口電路如圖2 所示。由于PC 系列微機串行口為RS232C 標(biāo)準(zhǔn)
接口，與輸入、輸出均采用TTL 電平的89C51 單片機在接口規(guī)范上不一致，
因此TTL電平到RS232 接口電平的轉(zhuǎn)換采用MAXIM 公司的MAX232 標(biāo)準(zhǔn)
RS232接口芯片，該芯片可以用單電壓（+5V）實現(xiàn)RS232接口邏輯“1”（-3V～
2
15V）和邏輯“0”（+3V～15V）的電平轉(zhuǎn)換。圖中89C51 的P1.0 模擬發(fā)送
端，P1.1 模擬接收端。
②

3．接口程序設(shè)計 軟件設(shè)計中，89C51 單片機的P1.0 和P1.1 口分別
模擬串行通信的發(fā)送和接收，其接口程序主要由INPUT 發(fā)送子程序和
OUTPUT接收子程序組成。通信速率1200 bit /s，幀格式為N.8.1。發(fā)送時，
先發(fā)送一個起始位（低電平），接著按低位在先的順序發(fā)送8 位數(shù)據(jù)，最后
發(fā)送停止位。接收時，先判斷P1.1 接收端口是否有起始低電平出現(xiàn)，如有
則按低位在先的順序接收8 位數(shù)，最后判斷P1.1 口是否有停止高電平出現(xiàn)，
如有則完成一個數(shù)據(jù)接收，否則繼續(xù)等待。其中軟件編寫要嚴(yán)格按照異步通
信的時序進行，每bit 位傳送時間間隔按通信速率1200 bit /s計算為833μs。
其模擬串行通信程序清單見下，系統(tǒng)要求單片機晶振為6M。程序清單如下：
TXD EQU P1.0
RXD EQU P1.1 ；定義89C51 P1.0 為發(fā)送端，P1.1 為接收端
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0100H
MAIN: MOV A, #30H
MOV R5，#N
SETB RXD ；P1.0 置高
TX： LCALL INPUT ;調(diào)用發(fā)送子程序，將寄存器A 中內(nèi)容發(fā)給PC 機
；
SETB TXD ；P1.1 置高
MOV R0,#40H
RX: LCALL OUTPUT ；調(diào)用接收子程序，將接收的N 個數(shù)據(jù)存放在以40H開始的地址中
MOV @R0,A
INC R0
DJNZ R5, RX ；N 個數(shù)據(jù)接收結(jié)束，則等待，否則轉(zhuǎn)RX 繼續(xù)接收
3
AJMP $
;**************延時833μs 子程序*****
DEL833: MOV R7 ,#205
MS11: DJNZ R7，MS11
RET
; **********************************
;******** 89C51發(fā)送數(shù)據(jù)給PC 機子程序****
INPUT: CLR C
MOV TXD,C ;發(fā)送起始位
LCALL DEL833 ；延時
MOV R3,#8
REP: RRC A
MOV TXD ,C
LCALL DEL833
DJNZ R3,REP ;發(fā)送8 位數(shù)據(jù)
SETB C ;發(fā)送停止位
MOV TXD,C
LCALL DEL833
RET
;********從PC 機接收數(shù)據(jù)子程序********
OUTPUT: JB RXD, $ ； 判斷是否有起始位出現(xiàn)
LCALL DEL833
MOV R3,#8
OUT: MOV C ,RXD
RRC A
LCALL DEL833
DJNZ R3,OUT ； 接收8 位數(shù)據(jù)
JNB RXD ,$ ； 判斷是否有停止位出現(xiàn)
RET
本文介紹的用 89C51 單片機I/O 口模擬實現(xiàn)串行通信的方法，已成功
地應(yīng)用在某電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，實踐證明能可靠地傳送和接收數(shù)據(jù)。