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单片机与 PC 机串口通信实验

article 2025/9/12 7:30:14

实验原理
51 单片机的串行口是一个可编程的全双工的通信接口，具有 UART（通用异步收发器）的全部功能，能同时进行数据的发送和接收，也可以作为同步移位寄存器使用。51 单片机的串行口主要有两个独立的串行数据缓冲寄存器 SBUF（一个发送缓冲寄存器，一个接收缓冲寄存器）和发送控制器、接收控制器、输入移位寄存器及若干控制们电路组成。串行口方式 1 是最常用的通信方式，传输的数据共 10 位，1 位起始位，8 位数据位，最低位在前，高位在后，1 位停止位，帧与帧之间可以有空闲，也可以无空闲。
发送方式：当数据被写入 SBUF 寄存器后，单片机自动开始从起始位发送数据，发送到停止位的开始时，有内部硬件将 TI 置 1，向 CPU 申请中断，接下来可在中断程序中做相应处理，也可以选择不进入中断。
接收方式：用软件置 REN 为 1 时，接收器以选择波特率的 16 倍速率采样 RXD 引脚电平，检测到 RXD 引脚输入电平发生负跳变时则说明起始位有效，将其移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧信息的其余位。接收过程中，数据从输入一位寄存器右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边时，控制电路进行最后一次移位，当 RI=0；且 SM2=0（或接收到的停止位为 1）时，将接收到的 9 位数据的前 8 位数据装入接收 SBUF，第 9 位（停止位）进入 RB9，并置 RI=1,向 CPU 请求中断。
在具体操作串行口之前，需要对单片机的一些与串口有关的特殊功能寄存器进行初始化设置，主要设置产生波特率的定时器 1,、串行口控制和中断控制，具体步骤如下：
○1 确定 T1 的工作方式（编程 TMOD 寄存器）；
○2 计算 TI 的初值，装载 TH1，TL1;
○3 确定串行口工作方式（编程 SCON 寄存器）；
○4 串行口工作在中断方式，要进行中断设置，（编程 IE，IP 寄存器）；

实验代码如下

#include <reg52.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar num,a;//定义变量
/*
****************************************************************************
** 函数名称 ： main(void)
** 函数功能 ： 主函数
*****************************************************************************/
void main()
{TMOD=0x20; //用来定时器设置TH1=0xfd; //设置初值 9600=(2 的 SMOD 次方/32)*（TI 溢出率）=（1/32）
//*11059200/(256-X)*12TL1=0xfd;TR1=1; //开启定时器 1SM0=0; //设置串行口工作方式SM1=1;REN=1; //允许串行接收位EA=1; //开启总中断ES=1; //开启串口中断
while(1)
{if(num==1) //判断是否有串口数据的传送{ES=0; //关闭串口中断num=0;SBUF=a; //发送数据 a 到 SBUF，即将单片机的数据发送到计算机while(!TI); //发送数据后，TI 自动置 1TI=0; //TI 置 0，才能进行下次发送ES=1; //打开中断}
}
}
void ser() interrupt 4
{RI=0; //接收到数据后，将 RI 置 0a=SBUF; //接收数据num=1; //标志位
}

为了方便以后复习，写得详细一点，以下是引用.

串口的6个特征如下。
（1）、物理上的连线至少3根，分别是Tx数据发送线，Rx数据接收线，GND共用地线。
（2）、0与1的约定。RS232电平，约定﹣5V至﹣25V之间的电压信号为1，﹢5V至﹢25V之间的电压信号为0 。TTL电平，约定5V的电压信号为1，0V电压信号为0 。CMOS电平，约定3.3V的电压信号为1，0V电压信号为0 。其中，CMOS电平一般用于ARM芯片中。
（3）、发送秩序。低位先发。
（4）、波特率。收发双方共同约定的一个数据位（0或1）在数据传输线上维持的时间。也可理解为每秒可以传输的位数。常用的波特率有300bit/s, 600bit/s, 2400bit/s, 4800bit/s, 9600bit/s。
（5）、通信的起始信号。发送方在没有发送数据时，应该将Tx置1 。当需发送时，先将Tx置0，并且保持1位的时间。接受方不断地侦测Rx，如果发现Rx常时间变高后，突然被拉低（置为0），则视为发送方将要发送数据，迅速启动自己的定时器，从而保证了收发双方定时器同步定时。
（6）、停止信号。发送方发送完最后一个有效位时，必须再将Tx保持1位的时间，即为停止位。

注意:

读取SBUF数据或接受SBUF数据都是采用ASCII码，数据类型unsigned char,二进制数据

实验

从串口中输入0-999,数码管显示0-999.

#include <reg52.h>
#define uchar unsigned char 
#define uint unsigned int 
sbit wela1 = P1^0; //第一位
sbit wela2 = P1^1; //第二位
sbit wela3 = P1^2; //第三位	   
unsigned int  a; 
uchar num,ge,shi,bai;uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//不带小数点的共阴数码管段值0-9。
uchar code tablewe[]={0x04,0x02,0x01};uchar table1[2];
uchar k=0;
void delay(uchar x)//延时
{uchar i,j; for(j=x;j>0;j--){for(i=113;i>0;i--){}}
}
void main(void)
{          TMOD=0x20;  	   //用定时器设置串口波特率    9600  TH1=0xfd; 	 	   //赋初值  9600=(2 的 SMOD 次方/32)*(TI 的溢出率)=（1/32）*11059200/(256-X)*12 x=253 TL1=0xfd; 	 	   //赋初值 TR1=1;  	 	   //开启定时器 1 SM0=0;  	 	   //模式选择  	SM1=1; REN=1;             //串口初始化 EA=1;              //开启总中断 ES=1; 	 	 	   //开启串口中断 P1=0x00;while(1){if(num==1)     //判断是否有串口数据的传送 { num=0;if (table1[1]==0x00){bai=table1[1];shi=(table1[0]>>4)&0xf;ge=table1[0]&0xf;//if((table1[0]>>4)&0xf==0x00)出错}else{bai=(table1[0]>>4)&0xf;shi= table1[0]&0xf;ge=table1[1];}}if (bai!=0x00){P1=0x04;P0=table[bai];delay(5);		}if (shi!=0x00){P1=0x02;P0=table[shi];delay(5);	}P1=0x01;P0=table[ge];delay(5);}  
}
void ser() interrupt 4 	 	 //串口中断号 4 
{ table1[0]=0;table1[1]=0;//清零if(RI){for(k=0;k<2;k++){while(!RI); //查询接收标志RI=0;table1[k]=SBUF;//一次读8位delay(10);if (RI==0)	break;	//表示只发一位 }}	 num=1;//表示有接收
}