使用單片機普通IO口模擬串口的三種方法

機采集各種終端數據后進行處理、存儲，再主動或被動上報給管理站。這種情況下下，采集會需

要一個串口，上報又需要另一個串口，這就要求單片機具有雙串口的功能，但我們知道一般的51

系列只提供一個串口，那么另一個串口只能靠程序模擬。

本文所說的模擬串口， 就是利用51的兩個輸入輸出引腳如P1.0和P1.1，置1或0分別代表高低電

平，也就是串口通信中所說的位，如起始位用低電平，則將其置0，停止位為高電平，則將其置

1，各種數據位和校驗位則根據情況置1或置0。至于串口通信的波特率，說到底只是每位電平持續

的時間，波特率越高，持續的時間越短。如波特率為9600BPS，即每一位傳送時間為

1000ms/9600=0.104ms，即位與位之間的延時為為0.104毫秒。單片機的延時是通過執行若干條

指令來達到目的的，因為每條指令為1-3個指令周期，可即是通過若干個指令周期來進行延時的，

單片機常用11.0592M的的晶振，現在我要告訴你這個奇怪數字的來歷。用此頻率則每個指令周期

的時間為(12/11.0592)us，那么波特率為9600BPS每位要間融多少個指令周期呢？

指令周期s=(1000000/9600)/(12/11.0592)=96，剛好為一整數，如果為4800BPS則為

96x2=192，如為19200BPS則為48，別的波特率就不算了，都剛好為整數個指令周期，妙吧。至于

別的晶振頻率大家自已去算吧。

現在就以11.0592M的晶振為例，談談三種模擬串口的方法。

方法一：延時法

通過上述計算大家知道，串口的每位需延時0.104秒，中間可執行96個指令周期。

#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 //寫延時

#define RDDYN 43 //讀延時

//往串口寫一個字節

void WByte(uchar input)

{

uchar i=8;

TXD=(bit)0; //發送啟始

位

Delay2cp(39);

//發送8位數據位

while(i--)

{

TXD=(bit)(input&0x01); //先傳低位

Delay2cp(36);

input=input>>1;

}

//發送校驗位(無)

TXD=(bit)1; //發送結束

位

Delay2cp(46);

}

//從串口讀一個字節

uchar RByte(void)

{

uchar Output=0;

uchar i=8;

uchar temp=RDDYN;

//發送8位數據位

Delay2cp(RDDYN*1.5); //此處注意，等過起始位

while(i--)

{

Output >>=1;

if(RXD) Output |=0x80; //先收低位

Delay2cp(35); //(96-26)/2，循環共

占用26個指令周期

}

while(--temp) //在指定的

時間內搜尋結束位。

{

Delay2cp(1);

if(RXD)break; //收到結束位便退出

}

return Output;

}

//延時程序*

void Delay2cp(unsigned char i)

{

while(--i); //剛好兩個

指令周期。

}

此種方法在接收上存在一定的難度，主要是采樣定位存在需較準確，另外還必須知道

每條語句的指令周期數。此法可能模擬若干個串口，實際中采用它的人也很多，但如果你用Keil

C，本人不建議使用此種方法，上述程序在P89C52、AT89C52、W78E52三種單片機上實驗通過。

方法二：計數法

51的計數器在每指令周期加1，直到溢出，同時硬件置溢出標志位。這樣我們就可以

通過預置初值的方法讓機器每96個指令周期產生一次溢出，程序不斷的查詢溢出標志來決定是否

發送或接收下一位。

//計數器初始化

void S2INI(void)

{

TMOD |=0x02; //計數器0，方式2

TH0=0xA0; //預值為256-96=140，十六進制A0

TL0=TH0;

TR0=1; //開始計數

TF0=0;

}

void WByte(uchar input)

{

//發送啟始位

uchar i=8;

TR0=1;

TXD=(bit)0;

WaitTF0();

//發送8位數據位

while(i--)

{

TXD=(bit)(input&0x01); //先傳低位

WaitTF0();

input=input>>1;

}

//發送校驗位(無)

//發送結束位

TXD=(bit)1;

WaitTF0();

TR0=0;

}

//查詢計數器溢出標志位

void WaitTF0( void )

{

while(!TF0);

TF0=0;

}

接收的程序，可以參考下一種方法，不再寫出。這種辦法個人感覺不錯，接收和發送

都很準確，另外不需要計算每條語句的指令周期數。

方法三：中斷法

中斷的方法和計數器的方法差不多，只是當計算器溢出時便產生一次中斷，用戶可以

在中斷程序中置標志，程序不斷的查詢該標志來決定是否發送或接收下一位，當然程序中需對中

斷進行初始化，同時編寫中斷程序。本程序使用Timer0中斷。

#define TM0_FLAG P1_2 //設傳輸標志位

//計數器及中斷初始化

void S2INI(void)

{

TMOD |=0x02; //計數器0，方式2

TH0=0xA0; //預值為256-96=140，十六進制A0

TL0=TH0;

TR0=0; //在發送或

接收才開始使用

TF0=0;

ET0=1; //允許定時

器0中斷

EA=1; //中斷允許

總開關

}

//接收一個字符

uchar RByte()

{

uchar Output=0;

uchar i=8;

TR0=1; //啟動Timer0

TL0=TH0;

WaitTF0(); //等過起始

位

//發送8位數據位

while(i--)

{

Output >>=1;

if(RXD) Output |=0x80; //先收低位

WaitTF0(); //位間延時

}

while(!TM0_FLAG) if(RXD) break;

TR0=0; //停止

Timer0

return Output;

}

//中斷1處理程序

void IntTimer0() interrupt 1

{

TM0_FLAG=1; //設置標志位。

}

//查詢傳輸標志位

void WaitTF0( void )

{

while(!TM0_FLAG);

TM0_FLAG=0; //清標志位

}

中斷法也是我推薦的方法，和計數法大同小異。發送程序參考計數法，相信是件很容

易的事。

另外還需注明的是本文所說的串口就是通常的三線制異步通信串口（UART），只用RXD、TXD、

GND。

附：51 IO口模擬串口通訊C源程序（定時器計數法）

#include

sbit BT_SND =P1^0;

sbit BT_REC =P1^1;

/

IO 口模擬232通訊程序

使用兩種方式的C程序 占用定時器0

/

#define MODE_QUICK

#define F_TM F0

#define TIMER0_ENABLE TL0=TH0; TR0=1;

#define TIMER0_DISABLE TR0=0;

sbit ACC0= ACC^0;

sbit ACC1= ACC^1;

sbit ACC2= ACC^2;

sbit ACC3= ACC^3;

sbit ACC4= ACC^4;

sbit ACC5= ACC^5;

sbit ACC6= ACC^6;

sbit ACC7= ACC^7;

void IntTimer0() interrupt 1

{

F_TM=1;

}

//發送一個字符

void PSendChar(unsigned char inch)

{

#ifdef MODE_QUICK

ACC=inch;

F_TM=0;

BT_SND=0; //start bit

TIMER0_ENABLE; //啟動

while(!F_TM);

BT_SND=ACC0; //先送出低位

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC1;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC2;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC3;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC4;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC5;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC6;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=ACC7;

F_TM=0;

while(!F_TM);

BT_SND=1;

F_TM=0;

while(!F_TM);

TIMER0_DISABLE; //停止timer

#else

unsigned char ii;

ii=0;

F_TM=0;

BT_SND=0; //start bit

TIMER0_ENABLE; //啟動

while(!F_TM);

while(ii<8)

{

if(inch&1)

{

BT_SND=1;

}

else

{

BT_SND=0;

}

F_TM=0;

while(!F_TM);

ii++;

inch>>=1;

}

BT_SND=1;

F_TM=0;

while(!F_TM);

#endif

TIMER0_DISABLE; //停止timer

}

//接收一個字符

unsigned char PGetChar()

{

#ifdef MODE_QUICK

TIMER0_ENABLE;

F_TM=0;

while(!F_TM); //等過起始位

ACC0=BT_REC;

TL0=TH0;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC1=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC2=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC3=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC4=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC5=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC6=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM);

ACC7=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM)

{

if(BT_REC)

{

break;

}

}

TIMER0_DISABLE; //停止timer

return ACC;

#else

unsigned char rch,ii;

TIMER0_ENABLE;

F_TM=0;

ii=0;

rch=0;

while(!F_TM); //等過起始位

while(ii<8)

{

rch>>=1;

if(BT_REC)

{

rch|=0x80;

}

ii++;

F_TM=0;

while(!F_TM);

}

F_TM=0;

while(!F_TM)

{

if(BT_REC)

{

break;

}

}

TIMER0_DISABLE; //停止timer

return rch;

#endif

}

//檢查是不是有起始位

bit StartBitOn()

{

return (BT_REC==0);

}

void main()

{

unsigned char gch;

TMOD=0x22; /*定時器1為工作模式2(8位自動重裝)，0為模式2(8位

自動重裝) */

PCON=00;

TR0=0; //在發送或接收才開始使用

TF0=0;

TH0=(256-96); //9600bps 就是 1000000/9600=104.167微秒 執行的

timer是

//

104.167*11.0592/12= 96

TL0=TH0;

ET0=1;

EA=1;

PSendChar(0x55);

PSendChar(0xaa);

PSendChar(0x00);

PSendChar(0xff);

while(1)

{

if(StartBitOn())

{

gch=PGetChar();

PSendChar(gch);

}

}

}