51单片机教程：单片机串行口介绍

51单片机各引脚及端口详解51单片机引脚功能：MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片,引脚分布请参照----单片机引脚图：l P0.0~P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的39~32号端子）。

l P1.0~P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的1~8号端子）。

l P2.0~P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的21~28号端子）。

l P3.0~P3.7 P2口8位双向口线（在引脚的10~17号端子）。

这4个I/O口具有不完全相同的功能,大家可得学好了,其它书本里虽然有,但写的太深,对于初学者来说很难理解的,我这里都是按我自已的表达方式来写的,相信你也能够理解的。

P0口有三个功能：1、外部扩展存储器时,当做数据总线（如图1中的D0~D7为数据总线接口）2、外部扩展存储器时,当作地址总线（如图1中的A0~A7为地址总线接口）3、不扩展时,可做一般的I/O使用,但内部无上拉电阻,作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。

P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。

P2口有两个功能：1、扩展外部存储器时,当作地址总线使用2、做一般I/O口使用,其内部有上拉电阻;P3口有两个功能：除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻）,还有一些特殊功能,由特殊寄存器来设置,具体功能请参考我们后面的引脚说明。

有内部EPROM的单片机芯片（例如8751）,为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源,这些信号也是由信号引脚的形式提供的,即：编程脉冲：30脚（ALE/PROG）编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp）接触过工业设备的兄弟可能会看到有些印刷线路板上会有一个电池,这个电池是干什么用的呢？这就是单片机的备用电源,当外接电源下降到下限值时,备用电源就会经第二功能的方式由第9脚（即RST/VPD）引入,以保护内部RAM中的信息不会丢失。

在介绍这四个I/O口时提到了一个“上拉电阻”那么上拉电阻又是一个什么东东呢？他起什么作用呢？都说了是电阻那当然就是一个电阻啦,当作为输入时,上拉电阻将其电位拉高,若输入为低电平则可提供电流源;所以如果P0口如果作为输入时,处在高阻抗状态,只有外接一个上拉电阻才能有效。

AT89S51单片机串行口的内部结构及工作原理介绍AT89S51单片机串行口的内部结构如下图所示。

它有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF(属于特殊功能寄存器)，可同时发送、接收数据。

发送缓冲器只能写入不能读出，接收缓冲器只能读出不能写入，两个缓冲器共用一个特殊功能寄存器字节地址(99H)。

串行口的控制寄存器共有两个：特殊功能寄存器SCON 和PCON。

下面介绍这两个特殊功能寄存器各位的功能。

1、串行口控制寄存器SCON串行口控制寄存器SCON，字节地址988H，可位寻址，位地址为98H～9FH。

SCON的格式如下图所示。

下面介绍SCON中各位的功能。

(1) SM0、SMl：串行口4种工作方式选择位。

SM0、SM1两位的编码所对应的4种工作方式见下表。

表串行口的4种工作方式(2) SM2：多机通信控制位。

因为多机通信是在方式2和方式3下进行的，因此SM2位主要用于方式2或方式3中。

当串行口以方式2或方式3接收时，如果SM2=1，则只有当接收到的第9位数据(RB8)为1时，才使RI置l，产生中断请求，并将接收到的前8位数据送人SBUF;当接收到的第9位数据(RB8)为0时，则将接收到的前8位数据丢弃。

而当SM2=0时，则不论第9位数据是l还是0，都将前8位数据送入SBUF中，并使RI置1，产生中断请求。

在方式1时，如果SM2=1，则只有收到有效的停止位时才会激活RI。

在方式0时，SM2必须为0。

(3)REN：允许串行接收位。

由软件置1或清0。

REN=1，允许串行口接收数据。

REN=O，禁止串行口接收数据。

(4)TB8：发送的第9位数据。

在方式2和方式3时，TB8是要发送的第9位数据，其值由软件置l或清O。

在双机串行通信时，TB8一般作为奇偶校验位使用;在多机串行通信中用来表示主机发送的是地址帧还是数据帧，TB8=1为地址帧，TB8=0为数据帧。

(5) RB8：接收的第9位数据。

工作在方式2和方式3时，RB8存放接收到的第9位数据。

51单片机的简介——串行口、SCON51单片机有一个全双工串行通讯口，它即可作为UART(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter)，也可作为一个同步移位寄存器。

而且作为UART时，其具有多机通讯能力。

51单片机的串行口由发送控制、接收控制、波特率输入管理和发送/接收缓冲区SBUF（地址为99H）组成。

SBUF作为发送和接收缓冲区其实际是分开的两个器件，数据不会相互覆盖，但在对其寻址时都是99H，51单片机会根据读或者写指令操作相应的器件。

站在汇编角度来看，51单片机的串行口通讯操作体现为累加器Acc（地址E0H）和发送/接收缓冲区SBUF之间的数据传递。

当我们要发送数据时，对串行口完成初始化设置后，数据由累加器A传入SBUF，然后在发送控制器的控制下组成帧结构，并自动从TXD端口发出，发送结束后置位TI（TI是特殊功能寄存器SCON的可独立寻址位，参见SCON介绍），如果要继续发送就在指令中将TI清0。

接收数据时，相当于对串口完成初始化设置后，数据由SBUF传入累加器Acc，在置位允许位（即设置SCON的独立寻址位REN为1）后才开始进行串行接收操作，在接收控制器控制下，通过移位寄存器将串行数据输入SBUF，接收结束后将RI（SCON中可独立寻址位）置位，最后将数据送累加器Acc。

特殊功能寄存器SCON是串行口控制寄存器，用于存放串行口的控制和状态信息，其地址为98H，具有位寻址功能，其各位的结构如下图所示：其中各个位的功能及含义如下：SM0、SM1：串行口工作方式选择位，其组合含义如下图所示：SM2：多机通讯控制位。

在方式2和方式3中用于多机通讯控制，在方式2、方式3的接收状态中，若SM2=1，当接收到的第9位（同时系统将第9位值赋予RB8）为0时，舍弃接收到的数据，RI置0；若第9位为1时，将接收到的数据送入接收SBUF中，并将RI置1；而对于方式1，接收到有效的停止位时，将RI置1。

一、实验目的1. 理解穿行口的工作原理和功能。

2. 掌握穿行口在单片机系统中的应用。

3. 学习如何通过编程控制穿行口实现数据传输。

4. 提高对单片机硬件资源和编程技术的应用能力。

二、实验原理穿行口（Serial Port）是单片机中用于串行通信的接口，它可以将单片机的并行数据转换为串行数据，或将串行数据转换为并行数据。

本实验主要涉及MCS-51单片机的串行口，其工作原理如下：1. 串行通信的基本概念：串行通信是指数据以一位一位的顺序传送，按照一定的顺序进行。

与并行通信相比，串行通信的传输速度较慢，但具有传输距离远、抗干扰能力强等优点。

2. MCS-51单片机的串行口：MCS-51单片机的串行口采用全双工通信方式，即同时可以进行发送和接收操作。

串行口的主要功能包括：- 数据发送：将并行数据转换为串行数据，通过串行口发送出去。

- 数据接收：接收串行数据，并将其转换为并行数据。

3. 串行口的工作模式：MCS-51单片机的串行口支持四种工作模式，分别是：- 模式0：同步移位寄存器方式。

- 模式1：8位UART（通用异步收发传输器）方式。

- 模式2：9位UART方式。

- 模式3：波特率可变UART方式。

三、实验器材1. 单片机实验板2. 连接线3. 示波器（可选）4. 编程器四、实验步骤1. 搭建实验电路：根据实验要求，将单片机实验板上的相关引脚与连接线连接好。

2. 编写程序：使用C语言编写程序，实现串行口的数据发送和接收功能。

3. 编译程序：使用编程器将程序烧录到单片机中。

4. 调试程序：通过示波器或其他测试工具观察串行口的数据传输情况，验证程序的正确性。

5. 实验结果分析：根据实验结果，分析程序的正确性和串行口的工作状态。

五、实验程序以下是一个简单的串行口发送和接收程序示例：```c#include <reg51.h>void main() {SCON = 0x50; // 设置串行口为模式1，8位UART方式TMOD |= 0x20; // 设置定时器1为方式2TH1 = 0xFD; // 设置波特率为9600TL1 = 0xFD; // 设置波特率为9600TR1 = 1; // 启动定时器1TI = 1; // 设置发送标志位while (1) {if (TI) { // 检查发送标志位TI = 0; // 清除发送标志位SBUF = 'A'; // 发送字符'A'}if (RI) { // 检查接收标志位RI = 0; // 清除接收标志位// 处理接收到的数据}}}```六、实验结果分析1. 在实验过程中，观察到串行口的数据发送和接收功能正常。