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51单片机模拟串口的三种方法
青锋断尘
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发表于Thu Oct 18 22:34:44 CST 2018   |  只看该作者 1# 电梯直达

  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

    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

    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

    //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。

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