89C51 單片機I/O 口模擬串行通信實現方法

目前普遍采用的MCS51 和PIC 系列單片機通常只有一個（或沒有）UART
異步串行通信接口，在應用系統中若需要多個串行接口（例如在多機通信系
統中，主機既要和從機通信又要和終端通信）的情況下，通常的方法是擴展
一片8251 或 8250 通用同步/異步接收發送芯片（USART），需額外占用單
片機I/O 資源。本文介紹一種用單片機普通I/O 口實現串行通信的方法，可
在單片機的最小應用系統中實現與兩個以上串行接口設備的多機通信。
1．串行接口的基本通信方式 串行接口的有異步和同步兩種基本通信
方式。異步通信采用用異步傳送格式，如圖1 所示。數據發送和接收均將起
始位和停止位作為開始和結束的標志。在異步通信中，起始位占用一位（低電平），
①

用來表示字符開始。其后為7 或8 位的數據編碼，第8 位通常做為
奇偶校驗位。最后為停止位（高電平）用來表示字符傳送結束。上述字符格
式通常作為一個串行幀，如無奇偶校驗位，即為常見的N.8.1幀格式。
串行通信中，每秒傳送的數據位稱為波特率。如數據傳送的波特率為
1200 波特，采用N.8.1 幀格式（10 位），則每秒傳送字節為120 個，而字節
中每一位傳送時間即為波特率的倒數：T=I/1200=0.833ms。同樣，如數據傳
送的波特率為9600 波特，則字節中每一位傳送時間為T=1/9600=0.104 ms。
根據數據傳送的波特率即字節中每一位的傳送時間，我們便可用普通I/O 口
來模擬實現串行通信的時序。
2．硬件電路 89C51 單片機通過普通I/O 口與PC 機RS232 串口實現
通信的硬件接口電路如圖2 所示。由于PC 系列微機串行口為RS232C 標準
接口，與輸入、輸出均采用TTL 電平的89C51 單片機在接口規范上不一致，
因此TTL電平到RS232 接口電平的轉換采用MAXIM 公司的MAX232 標準
RS232接口芯片，該芯片可以用單電壓（+5V）實現RS232接口邏輯“1”（-3V～
2
15V）和邏輯“0”（+3V～15V）的電平轉換。圖中89C51 的P1.0 模擬發送
端，P1.1 模擬接收端。
②

3．接口程序設計 軟件設計中，89C51 單片機的P1.0 和P1.1 口分別
模擬串行通信的發送和接收，其接口程序主要由INPUT 發送子程序和
OUTPUT接收子程序組成。通信速率1200 bit /s，幀格式為N.8.1。發送時，
先發送一個起始位（低電平），接著按低位在先的順序發送8 位數據，最后
發送停止位。接收時，先判斷P1.1 接收端口是否有起始低電平出現，如有
則按低位在先的順序接收8 位數，最后判斷P1.1 口是否有停止高電平出現，
如有則完成一個數據接收，否則繼續等待。其中軟件編寫要嚴格按照異步通
信的時序進行，每bit 位傳送時間間隔按通信速率1200 bit /s計算為833μs。
其模擬串行通信程序清單見下，系統要求單片機晶振為6M。程序清單如下：
TXD EQU P1.0
RXD EQU P1.1 ；定義89C51 P1.0 為發送端，P1.1 為接收端
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0100H
MAIN: MOV A, #30H
MOV R5，#N
SETB RXD ；P1.0 置高
TX： LCALL INPUT ;調用發送子程序，將寄存器A 中內容發給PC 機
；
SETB TXD ；P1.1 置高
MOV R0,#40H
RX: LCALL OUTPUT ；調用接收子程序，將接收的N 個數據存放在以40H開始的地址中
MOV @R0,A
INC R0
DJNZ R5, RX ；N 個數據接收結束，則等待，否則轉RX 繼續接收
3
AJMP $
;**************延時833μs 子程序*****
DEL833: MOV R7 ,#205
MS11: DJNZ R7，MS11
RET
; **********************************
;******** 89C51發送數據給PC 機子程序****
INPUT: CLR C
MOV TXD,C ;發送起始位
LCALL DEL833 ；延時
MOV R3,#8
REP: RRC A
MOV TXD ,C
LCALL DEL833
DJNZ R3,REP ;發送8 位數據
SETB C ;發送停止位
MOV TXD,C
LCALL DEL833
RET
;********從PC 機接收數據子程序********
OUTPUT: JB RXD, $ ； 判斷是否有起始位出現
LCALL DEL833
MOV R3,#8
OUT: MOV C ,RXD
RRC A
LCALL DEL833
DJNZ R3,OUT ； 接收8 位數據
JNB RXD ,$ ； 判斷是否有停止位出現
RET
本文介紹的用 89C51 單片機I/O 口模擬實現串行通信的方法，已成功
地應用在某電壓數據采集系統中，實踐證明能可靠地傳送和接收數據。