MCS-51单片机的串口通信(通俗易懂)

单片机串口通信原理
单片机串口通信原理是指通过串口进行数据的发送和接收。

串口通信是一种异步通信方式，它使用两根信号线（TXD和RXD）进行数据的传输。

在发送数据时，单片机将待发送的数据通过串口发送数据线（TXD）发送出去。

发送的数据会经过一个串口发送缓冲区，然后按照一定的通信协议进行处理，并通过串口传输线将数据发送给外部设备。

在接收数据时，外部设备将待发送的数据通过串口传输线发送给单片机。

单片机接收数据线（RXD）会将接收到的数据传
输到一个串口接收缓冲区中。

然后，单片机会根据通信协议进行数据的解析和处理，最后将数据保存在内部的寄存器中供程序使用。

串口通信协议通常包括数据位、停止位、校验位等信息。

数据位指的是每个数据字节占据的位数，常见的有8位和9位两种。

停止位用于表示数据的结束，常用的有1位和2位两种。

校验位用于检测数据在传输过程中是否发生错误，常见的校验方式有奇偶校验和无校验。

总的来说，单片机串口通信原理是通过串口发送数据线和接收数据线进行数据的传输和接收，并通过一定的通信协议进行数据的解析和处理。

这种通信方式可以实现单片机与外部设备的数据交换，广泛应用于各种嵌入式系统和物联网设备中。

一、串口通信原理串口通讯对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机的数据传输到计算机端，而且也能实现计算机对单片机的控制。

由于其所需电缆线少，接线简单，所以在较远距离传输中，得到了广泛的运用。

串口通信的工作原理请同学们参看教科书。

以下对串口通信中一些需要同学们注意的地方作一点说明：1、波特率选择波特率（Boud Rate）就是在串口通信中每秒能够发送的位数（bits/second）。

MSC-51串行端口在四种工作模式下有不同的波特率计算方法。

其中，模式0和模式2波特率计算很简单，请同学们参看教科书；模式1和模式3的波特率选择相同，故在此仅以工作模式1为例来说明串口通信波特率的选择。

在串行端口工作于模式1，其波特率将由计时/计数器1来产生，通常设置定时器工作于模式2（自动再加模式）。

在此模式下波特率计算公式为：波特率=（1+SMOD）*晶振频率/（384*（256-TH1））其中，SMOD——寄存器PCON的第7位，称为波特率倍增位；TH1——定时器的重载值。

在选择波特率的时候需要考虑两点：首先，系统需要的通信速率。

这要根据系统的运作特点，确定通信的频率范围。

然后考虑通信时钟误差。

使用同一晶振频率在选择不同的通信速率时通信时钟误差会有很大差别。

为了通信的稳定，我们应该尽量选择时钟误差最小的频率进行通信。

下面举例说明波特率选择过程：假设系统要求的通信频率在20000bit/s以下，晶振频率为12MHz，设置SMOD=1（即波特率倍增）。

则TH1=256-62500/波特率根据波特率取值表，我们知道可以选取的波特率有：1200，2400，4800，9600，19200。

列计数器重载值，通信误差如下表：因此，在通信中，最好选用波特率为1200，2400，4800中的一个。

2、通信协议的使用通信协议是通信设备在通信前的约定。

单片机、计算机有了协议这种约定，通信双方才能明白对方的意图，以进行下一步动作。

假定我们需要在PC机与单片机之间进行通信，在双方程式设计过程中，有如下约定：0xA1：单片机读取P0端口数据，并将读取数据返回PC机；0xA2：单片机从PC机接收一段控制数据；0xA3：单片机操作成功信息。

51单片机串口通信实例一、原理简介51 单片机内部有一个全双工串行接口。

什么叫全双工串口呢?一般来说，只能接受或只能发送的称为单工串行;既可接收又可发送，但不能同时进行的称为半双工;能同时接收和发送的串行口称为全双工串行口。

串行通信是指数据一位一位地按顺序传送的通信方式，其突出优点是只需一根传输线，可大大降低硬件成本，适合远距离通信。

其缺点是传输速度较低。

与之前一样，首先我们来了解单片机串口相关的寄存器。

SBUF 寄存器：它是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器，可同时发送、接收数据，可通过指令对SBUF 的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。

从而控制外部两条独立的收发信号线RXD(P3.0)、TXD(P3.1)，同时发送、接收数据，实现全双工。

串行口控制寄存器SCON(见表1) 。

表1 SCON寄存器表中各位(从左至右为从高位到低位)含义如下。

SM0 和SM1 ：串行口工作方式控制位，其定义如表2 所示。

表2 串行口工作方式控制位其中，fOSC 为单片机的时钟频率;波特率指串行口每秒钟发送(或接收)的位数。

SM2 ：多机通信控制位。

该仅用于方式2 和方式3 的多机通信。

其中发送机SM2 = 1(需要程序控制设置)。

接收机的串行口工作于方式2 或3，SM2=1 时，只有当接收到第9 位数据(RB8)为1 时，才把接收到的前8 位数据送入SBUF，且置位RI 发出中断申请引发串行接收中断，否则会将接受到的数据放弃。

当SM2=0 时，就不管第位数据是0 还是1，都将数据送入SBUF，并置位RI 发出中断申请。

工作于方式0 时，SM2 必须为0。

REN ：串行接收允许位：REN =0 时，禁止接收;REN =1 时，允许接收。

TB8 ：在方式2、3 中，TB8 是发送机要发送的第9 位数据。

在多机通信中它代表传输的地址或数据，TB8=0 为数据，TB8=1 时为地址。

RB8 ：在方式2、3 中，RB8 是接收机接收到的第9 位数据，该数据正好来自发送机的TB8，从而识别接收到的数据特征。

51单片机串口通信及波特率设置MCS-51单片机具有一个全双工的串行通信接口，能同时进行发送和接收。

它可以作为UART（通用异步接收和发送器）使用，也可以作为同步的移位寄存器使用。

1. 数据缓冲寄存器SBUFSBUF是可以直接寻址的专用寄存器。

物理上，它对应着两个寄存器，即一个发送寄存器一个接收寄存器，CPU写SBUF就是修改发送寄存器；读SBUF就是读接收寄存器。

接收器是双缓冲的，以避免在接收下一帧数据之前，CPU未能及时的响应接收器的中断，没有把上一帧的数据读走而产生两帧数据重叠的问题。

对于发送器，为了保持最大的传输速率，一般不需要双缓冲，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠问题。

2. 状态控制寄存器SCONSCON是一个逐位定义的8位寄存器，用于控制串行通信的方式选择、接收和发送，指示串口的状态，SCON即可以字节寻址也可以位寻址，字节地址98H，地址位为98H~9FH。

它的各个位定义如下：MSB LSBSM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0和SM1是串口的工作方式选择位，2个选择位对应4种工作方式，如下表，其中Fosc是振荡器的频率。

SM0 SM1 工作方式功能波特率0 0 0 8位同步移位寄存器Fosc/120 1 1 10位UART 可变1 02 11位UART Fosc/64或Fosc/321 1 3 11位UART 可变SM2在工作方式2和3中是多机通信的使能位。

在工作方式0中，SM2必须为0。

在工作方式1中，若SM2=1且没有接收到有效的停止位，则接收中断标志位RI不会被激活。

在工作方式2和3中若SM2=1且接收到的第9位数据（RB8）为0，则接收中断标志RB8不会被激活，若接收到的第9位数据（RB8）为1，则RI置位。

此功能可用于多处理机通信。

REN为允许串行接收位，由软件置位或清除。

置位时允许串行接收，清除时禁止串行接收。

TB8是工作方式2和3要发送的第9位数据。

51单片机串口通信串行口通信是一种在计算机和外部设备之间进行数据传输的通信方式，其中包括了并行通信、RS-232通信、USB通信等。

而在嵌入式系统中，最常见、最重要的通信方式就是单片机串口通信。

本文将详细介绍51单片机串口通信的原理、使用方法以及一些常见问题与解决方法。

一、串口通信的原理串口通信是以字节为单位进行数据传输的。

在串口通信中，数据传输分为两个方向：发送方向和接收方向。

发送方将待发送的数据通过串行转并行电路转换为一组相对应的并行信号，然后通过串口发送给接收方。

接收方在接收到并行信号后，通过串行转并行电路将数据转换为与发送方发送时相对应的数据。

在51单片机中，通过两个寄存器来实现串口通信功能：SBUF寄存器和SCON寄存器。

其中，SBUF寄存器用于存储要发送或接收的数据，而SCON寄存器用于配置串口通信的工作模式。

二、51单片机串口通信的使用方法1. 串口的初始化在使用51单片机进行串口通信之前，需要进行串口的初始化设置。

具体的步骤如下：a. 设置波特率：使用波特率发生器，通过设定计算器的初值和重装值来实现特定的波特率。

b. 串口工作模式选择：设置SCON寄存器，选择串行模式和波特率。

2. 发送数据发送数据的过程可以分为以下几个步骤：a. 将要发送的数据存储在SBUF寄存器中。

b. 等待发送完成，即判断TI（发送中断标志位）是否为1，如果为1，则表示发送完成。

c. 清除TI标志位。

3. 接收数据接收数据的过程可以分为以下几个步骤：a. 等待数据接收完成，即判断RI（接收中断标志位）是否为1，如果为1，则表示接收完成。

b. 将接收到的数据从SBUF寄存器中读取出来。

c. 清除RI标志位。

三、51单片机串口通信的常见问题与解决方法1. 波特率不匹配当发送方和接收方的波特率不一致时，会导致数据传输错误。

解决方法是在初始化时确保两端的波特率设置一致。

2. 数据丢失当发送方连续发送数据时，接收方可能会出现数据丢失的情况。

8. 结构实例6：单片机串口通信虽然那个流水灯游戏的可玩性和按键手感问题还值得再好好提升一下，但小月更希望调剂一下，转而开始了对手头烧写板上关于RS-232转换部分的学习。

小月的做法并不难以理解，毕竟与RS-232转换的相关电路在原理图中还是相当显眼的，甚至于他手头编程器的别名就是RS-232转换器。

图8.1 单片机中负责RS-232通讯的电路在烧写器一端与电脑连接的两个接头中，9针的RS-232接口就是串口通信线，而另一个USB口仅接通了+5V和GND，只有给烧写器供电的作用。

这样就可以知道，电脑可以通过RS-232对单片机的内部程序进行改写。

那么，这就意味着单片机与电脑间必然可以进行数据的交换，这种交换，就叫做通信。

所谓串口通信，就是指这种基于RS-232串口的通信方式。

RS-232（ANSI/EIA-232标准）是IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准。

最早是为使电脑通过电话线系统相互通信的调制解调器上而是设计的。

后来发展到连接鼠标或打印机上，目前已经被支持设备的即插即用和热插拔功能的USB所替代，但仍广泛的用于工业仪器仪表中，同时也是单片机最基础和最常见的通信方式。

不过要把“最基础和最常见”这两个最拆开来说，就要在后面加上“之一”了。

虽然目前的通信技术日新月异，但这种说法在今后很长一段时期内都是成立的，也正因为这样的特点，STC的51系列单片机都是默认通过RS-232方式进行烧写的。

作为两台设备之间进行的通信，必然需要共同遵守某种规定或规则，包括交流什么、怎样交流及何时交流。

这个规则就是通信协议。

RS-232通信中通信协议的原则就是串口按位（bit）发送和接收数据。

线路上，RS-232通信使用3根线完成，分别是地线、发送、接收。

端口能够在一根线上发送数据的同时在另一根线上接收数据，即全双工传输。

全双工传输是传输制式的一种分类方式中的一类，除此还有单工传输和半双工传输。

单工传输，是指消息只能单方向传输的工作方式。

MCS-51单⽚机的串⾏⼝及串⾏通信技术数据通信的基本概念串⾏通信有单⼯通信、半双⼯通信和全双⼯通信3种⽅式。

单⼯通信：数据只能单⽅向地从⼀端向另⼀端传送。

例如，⽬前的有线电视节⽬，只能单⽅向传送。

半双⼯通信：数据可以双向传送，但任⼀时刻只能向⼀个⽅向传送。

也就是说，半双⼯通信可以分时双向传送数据。

例如，⽬前的某些对讲机，任⼀时刻只能⼀⽅讲，另⼀⽅听。

全双⼯通信：数据可同时向两个⽅向传送。

全双⼯通信效率最⾼，适⽤于计算机之间的通信。

此外，通信双⽅要正确地进⾏数据传输，需要解决何时开始传输，何时结束传输，以及数据传输速率等问题，即解决数据同步问题。

实现数据同步，通常有两种⽅式，⼀种是异步通信，另⼀种是同步通信。

异步通信在异步通信中，数据⼀帧⼀帧地传送。

每⼀帧由⼀个字符代码组成，⼀个字符代码由起始位、数据位、奇偶校验位和停⽌位4部分组成。

每⼀帧的数据格式如图7-1所⽰。

⼀个串⾏帧的开始是⼀个起始位“0”，然后是5〜8位数据（规定低位数据在前，⾼位数据在后），接着是奇偶校验位（此位可省略），最后是停⽌位“1”。

起始位起始位"0”占⽤⼀位，⽤来通知接收设备，开始接收字符。

通信线在不传送字符时，⼀直保持为“1”。

接收端不断检测线路状态，当测到⼀个“0”电平时，就知道发来⼀个新字符，马上进⾏接收。

起始位还被⽤作同步接收端的时钟，以保证以后的接收能正确进⾏。

数据位数据位是要传送的数据，可以是5位、6位或更多。

当数据位是5位时，数据位为D0〜D4；当数据位是6位时，数据位为D0〜D5；当数据位是8位时，数据位为D0〜D7。

奇偶校验位奇偶校验位只占⼀位，其数据位为D8。

当传送数据不进⾏奇偶校验时，可以省略此位。

此位也可⽤于确定该帧字符所代表的信息类型，“1"表明传送的是地址帧，“0”表明传送的是数据帧。

停⽌位停⽌位⽤来表⽰字符的结束，停⽌位可以是1位、1.5位或2位。

停⽌位必须是⾼电平。

接收端接收到停⽌位后，就知道此字符传送完毕。

51单片机与PC机通信随着嵌入式系统和物联网技术的发展，51单片机在许多应用中扮演着重要的角色。

这些单片机具有低功耗、高性能和易于编程等优点，使其在各种嵌入式设备中得到广泛应用。

在这些应用中，与PC机的通信是一个关键的需求。

本文将探讨51单片机与PC机通信的方法和协议。

串口通信是51单片机与PC机进行通信的最常用方式之一。

串口通信使用一个或多个串行数据线来传输数据，通常使用RS232或TTL电平标准。

在硬件连接方面，需要将51单片机的串口与PC机的串口进行连接。

通常使用DB9或USB转TTL电路来实现这一连接。

在软件编程方面，需要使用51单片机的UART控制器来进行数据的发送和接收。

具体实现可以使用Keil C51或IAR Embedded Workbench 等集成开发环境进行编程。

USB通信是一种比较新的通信方式，它具有传输速度快、支持热插拔等优点。

在51单片机中，可以使用USB接口芯片来实现与PC机的通信。

在硬件连接方面，需要将51单片机的USB接口芯片与PC机的USB接口进行连接。

通常使用CH340G或FT232等USB转串口芯片来实现这一连接。

在软件编程方面，需要使用51单片机的USB接口芯片来进行数据的发送和接收。

具体实现可以使用相应的USB库来进行编程。

网络通信是一种更加灵活和高效的通信方式。

在51单片机中，可以使用以太网控制器来实现与PC机的网络通信。

在硬件连接方面，需要将51单片机的以太网控制器与PC机的网络接口进行连接。

通常使用ENC28J60等以太网控制器来实现这一连接。

在软件编程方面，需要使用51单片机的以太网控制器来进行数据的发送和接收。

具体实现可以使用相应的网络库来进行编程。

需要注意的是，网络编程涉及到更多的协议和数据格式，需要有一定的网络基础知识。

本文介绍了51单片机与PC机通信的三种常用方式：串口通信、USB 通信和网络通信。

每种方式都有其各自的优缺点和适用场景。

C51单片机和电脑串口通信电路图与源码51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。

进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换,虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。

我们采用了三线制连接串口，也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。

这是最简单的连接方法，但是对我们来说已经足够使用了，电路如下图所示，MAX232的第10脚和单片机的11脚连接，第9脚和单片机的10脚连接，第15脚和单片机的20脚连接.串口通讯的硬件电路如上图所示在制作电路前我们先来看看要用的MAX232，这里我们不去具体讨论它，只要知道它是TTL和RS232电平相互转换的芯片和基本的引脚接线功能就行了。

通常我会用两个小功率晶体管加少量的电路去替换MAX232，可以省一点，效果也不错,下图就是MAX232的基本接线图。

按图7－3加上MAX232就可以了。

这大热天的拿烙铁焊焊,还真的是热气迫人来呀：P串口座用DB9的母头，这样就可以用买来的PC串口延长线进行和电脑相连接，也可以直接接到电脑com口上。

为了能够在电脑端看到单片机发出的数据，我们必须借助一个WINDOWS软件进行观察，这里我们利用一个免费的电脑串口调试软件。

本串口软件在本网站可以找到软件界面如上图，我们先要设置一下串口通讯的参数，将波特率调整为4800，勾选十六进制显示。

串口选择为COM1，当然将网站提供的51单片机实验板的串口也要和电脑的COM1连接，将烧写有以下程序的单片机插入单片机实验板的万能插座中，并接通51单片机实验板的电源。

#include <reg51。

h〉#define BUFFERLEGTH 10//-—---———-—-——————--——-----—--——--——------—-—--—-—--—--——-———-—--—void UART_init()；//串口初始化函数void COM_send(void）；//串口发送函数char str［20］；char j;//——-----————---——-—--—--—-—-—-———-———-—-——-—--—-—-——————--———-—--———void main(void）{unsigned char i；UART_init(）；j=0; //初始化串口for(i = 0；i < 10 ；i++){COM_send（）; //首先发送一次数据作为测试用｝;while(1);}//-——-——-——---------———-——-—-—-——--—---—---—--—-—--——---—---—--//——-——--——--—-—-—--———————---—-——-——-———-—-----——--—---——————-—-—-—-—————-—--—-—---—--———-——---——-- // 函数名称：UART_init(）串口初始化函数// 函数功能: 在系统时钟为11.059MHZ时，设定串口波特率为9600bit/s// 串口接收中断允许，发送中断禁止//—-——--—-----———---—-——-—-——————-————-—-————---——-———————--———-———----—-—--—---——-—---—-————-———---void UART_init（）｛//初始化串行口和波特率发生器SCON =0x50; //选择串口工作方式1，打开接收允许TMOD =0x20; //定时器1工作在方式2，定时器0工作在方式1TH1 =0xfA; //实现波特率9600（系统时钟11。