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(tǒng)中若需要多個串行接口（例如在多機通信系統(tǒng)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(fā)送芯片（USART），需額外占用單片機I/O 資源。
MCS51是指由美國INTEL公司（對了，就是大名鼎鼎的INTEL）生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，這一系列單片機包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機都是在8051的基礎上進行功能的增、減、改變而來的，所以人們習慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機，而8031是前些年在我國最流行的單片機，所以很多場合會看到8031的名稱。
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(shù)據(jù)發(fā)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）。
異步通信采用用異步傳送格式
用來表示字符開始。其后為7 或8 位的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)位稱為波特率。如數(shù)據(jù)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(jié)為120 個，而字節(jié)中每一位傳送時間即為波特率的倒數(shù)：T=I/1200=0.833ms。同樣，如數(shù)據(jù)傳送的波特率為9600 波特，則字節(jié)中每一位傳送時間為T=1/9600=0.104 ms。
2.硬件電路
89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡版本。89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。
89C51 單片機通過普通I/O 口與PC 機RS232 串口實現(xiàn)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(guī)范上不一致，因此TTL電平到RS232 接口電平的轉(zhuǎn)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(xiàn)RS232接口邏輯“1”（-3V～215V）和邏輯“0”（+3V～15V）的電平轉(zhuǎn)換。圖中89C51 的P1.0 模擬發(fā)送端，P1.1 模擬接收端。
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(fā)送和接收，其接口程序主要由INPUT 發(fā)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(fā)送時，先發(fā)送一個起始位（低電平），接著按低位在先的順序發(fā)送8 位數(shù)據(jù)，最后發(fā)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(xiàn)，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(tǒng)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(fā)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(diào)用發(fā)送子程序，將寄存器A 中內(nèi)容發(fā)給PC 機
；
SETB TXD ；P1.1 置高
MOV R0,#40H
RX: LCALL OUTPUT ；調(diào)用接收子程序，將接收的N 個數(shù)據(jù)存放在以40H開始的地址中
MOV @R0,A
INC R0
DJNZ R5, RX ；N 個數(shù)據(jù)接收結束，則等待，否則轉(zhuǎn)RX 繼續(xù)接收
3
AJMP $
;**************延時833μs 子程序*****
DEL833: MOV R7 ,#205
MS11: DJNZ R7，MS11
RET
; **********************************
;******** 89C51發(fā)送數(shù)據(jù)給PC 機子程序****
INPUT: CLR C
MOV TXD,C ;發(fā)送起始位
LCALL DEL833 ；延時
MOV R3,#8
REP: RRC A
MOV TXD ,C
LCALL DEL833
DJNZ R3,REP ;發(fā)送8 位數(shù)據(jù)
SETB C ;發(fā)送停止位
MOV TXD,C
LCALL DEL833
RET
;********從PC 機接收數(shù)據(jù)子程序********
OUTPUT: JB RXD, $ ； 判斷是否有起始位出現(xiàn)
LCALL DEL833
MOV R3,#8
OUT: MOV C ,RXD
RRC A
LCALL DEL833
DJNZ R3,OUT ； 接收8 位數(shù)據(jù)
JNB RXD ,$ ； 判斷是否有停止位出現(xiàn)
RET
本文介紹的用 89C51 單片機I/O 口模擬實現(xiàn)串行通信的方法，已成功地應用在某電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，這樣的進步，讓這項技術有了更加高的期待性，在社會上也有了很好的反應，這樣就讓這個研究成果有了很好的作用。
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