随着单片机的使用日益频繁,用其作前置机进行采集和通信也常见于各种应用,一般是利用前置机采集各种终端数据后进行处理、存储,再主动或被动上报给管理站。这种情况下下,采集会需要一个串口,上报又需要另一个串口,这就要求单片机具有双串口的功能,但我们知道一般的 51 系列只提供一个串口,那么另一个串口只能靠程序模拟。

 

本文所说的模拟串口, 就是利用 51 的两个输入输出引脚如 P1.0 和 P1.1,置 1 或 0 分别代表高低电平,也就是串口通信中所说的位,如起始位用低电平,则将其置 0,停止位为高电平,则将其置 1,各种数据位和校验位则根据情况置 1 或置 0。至于串口通信的波特率,说到底只是每位电平持续的时间,波特率越高,持续的时间越短。如波特率为 9600BPS,即每一位传送时间为 1000ms/9600=0.104ms,即位与位之间的延时为为 0.104 毫秒。单片机的延时是通过执行若干条指令来达到目的的,因为每条指令为 1-3 个指令周期,可即是通过若干个指令周期来进行延时的,单片机常用 11.0592M 的的晶振,现在我要告诉你这个奇怪数字的来历。用此频率则每个指令周期的时间为(12/11.0592)us,那么波特率为 9600BPS 每位要间融多少个指令周期呢?指令周期 s=(1000000/9600)/(12/11.0592)=96,刚好为一整数,如果为 4800BPS 则为 96x2=192,如为 19200BPS 则为 48,别的波特率就不算了,都刚好为整数个指令周期,妙吧。至于别的晶振频率大家自已去算吧。现在就以 11.0592M 的晶振为例,谈谈三种模拟串口的方法。

 

 

方法一:延时法

通过上述计算大家知道,串口的每位需延时 0.104 秒,中间可执行 96 个指令周期。

 

#define uchar unsigned char

 

sbit P1_0 = 0x90;

 

sbit P1_1 = 0x91;

 

sbit P1_2 = 0x92;

 

#define RXD P1_0

 

#define TXD P1_1

 

#define WRDYN 44 // 写延时

 

#define RDDYN 43 // 读延时

 

// 往串口写一个字节

 

void WByte(uchar input)

 

{

 

uchar i=8;

 

TXD=(bit)0; // 发送启始位

 

Delay2cp(39);

 

// 发送 8 位数据位

 

while(i--)

 

{

 

TXD=(bit)(input&0x01); // 先传低位

 

Delay2cp(36);

 

input=input》》1;

 

}

 

// 发送校验位(无)

 

TXD=(bit)1; // 发送结束位

 

Delay2cp(46);

 

}

 

// 从串口读一个字节

 

uchar RByte(void)

 

{

 

uchar Output=0;

 

uchar i=8;

 

uchar

 

temp=RDDYN; // 发送 8 位数据位

 

Delay2cp(RDDYN*1.5); // 此处注意,等过起始位

 

while(i--)

 

{

 

Output 》》=1;

 

if(RXD) Output |=0x80; // 先收低位

 

Delay2cp(35); //(96-26)/2,循环共占用 26 个指令周期

 

}

 

while(--temp) // 在指定的时间内搜寻结束位。

 

{

 

Delay2cp(1);

 

if(RXD)break; // 收到结束位便退出

 

}

 

return Output;

 

}

 

// 延时程序*

 

void Delay2cp(unsigned char i)

 

{

 

while(--i); // 刚好两个指令周期。

 

}

 

此种方法在接收上存在一定的难度,主要是采样定位存在需较准确,另外还必须知道每条语句的指令周期数。此法可能模拟若干个串口,实际中采用它的人也很多,但如果你用 Keil C,本人不建议使用此种方法,上述程序在 P89C52、AT89C52、W78E52 三种单片机上实验通过。

 

方法二:计数法

51 的计数器在每指令周期加 1,直到溢出,同时硬件置溢出标志位。这样我们就可以通过预置初值的方法让机器每 96 个指令周期产生一次溢出,程序不断的查询溢出标志来决定是否发送或接收下一位。

 

// 计数器初始化

 

void S2INI(void)

 

{

 

TMOD |=0x02; // 计数器 0,方式 2

 

TH0=0xA0; // 预值为 256-96=140,十六进制 A0

 

TL0=TH0;

 

TR0=1; // 开始计数

 

TF0=0;

 

}

 

void WByte(uchar input)

 

{

 

// 发送启始位

 

uchar i=8;

 

TR0=1;

 

TXD=(bit)0;

 

WaitTF0();

 

// 发送 8 位数据位

 

while(i--)

 

{

 

TXD=(bit)(input&0x01); // 先传低位

 

WaitTF0();

 

input=input》》1;

 

}

 

// 发送校验位(无)

 

// 发送结束位

 

TXD=(bit)1;

 

WaitTF0();

 

TR0=0;

 

}

 

// 查询计数器溢出标志位

 

void WaitTF0( void )

 

{

 

while(!TF0);

 

TF0=0;

 

}

 

接收的程序,可以参考下一种方法,不再写出。这种办法个人感觉不错,接收和发送都很准确,另外不需要计算每条语句的指令周期数。

 

方法三:中断法

中断的方法和计数器的方法差不多,只是当计算器溢出时便产生一次中断,用户可以在中断程序中置标志,程序不断的查询该标志来决定是否发送或接收下一位,当然程序中需对中断进行初始化,同时编写中断程序。本程序使用 Timer0 中断。

 

#define TM0_FLAG P1_2 // 设传输标志位

 

// 计数器及中断初始化

 

void S2INI(void)

 

{

 

TMOD |=0x02; // 计数器 0,方式 2

 

TH0=0xA0; // 预值为 256-96=140,十六进制 A0

 

TL0=TH0;

 

TR0=0; // 在发送或接收才开始使用

 

TF0=0;

 

ET0=1; // 允许定时器 0 中断

 

EA=1; // 中断允许总开关

 

}

 

// 接收一个字符

 

uchar RByte()

 

{

 

uchar Output=0;

 

uchar i=8;

 

TR0=1; // 启动 TImer0

 

TL0=TH0;

 

WaitTF0(); // 等过起始位

 

// 发送 8 位数据位

 

while(i--)

 

{

 

Output 》》=1;

 

if(RXD) Output |=0x80; // 先收低位

 

WaitTF0(); // 位间延时

 

}

 

while(!TM0_FLAG) if(RXD) break;

 

TR0=0; // 停止 TImer0

 

return Output;

 

}

 

// 中断 1 处理程序

 

void IntTImer0() interrupt 1

 

{

 

TM0_FLAG=1; // 设置标志位。

 

}

 

// 查询传输标志位

 

void WaitTF0( void )

 

{

 

while(!TM0_FLAG);

 

TM0_FLAG=0; // 清标志位

 

}

 

中断法也是我推荐的方法,和计数法大同小异。发送程序参考计数法,相信是件很容易的事。另外还需注明的是本文所说的串口就是通常的三线制异步通信串口(UART),只用 RXD、TXD、GND。