MCS-51单片机的串行口有4种工作方式，由串行口控制寄存器SCON中的SM0和SM1决定。串行通信主要使用方式1、方式2、方式3。方式0主要用于扩展并行输入/输出口。
（1）方式0 这种工作方式比较特殊，与常见的微型计算机的串行口不同，它又叫同步移位寄存器输出方式。
在方式0下，串行口的SBUF作为同步移位寄存器使用，发送SBUF相当于一个并入串出的移位寄存器。接收SBUF相当于一个串入并出的移位寄存器。在这种方式下，数据从RXD端串行输出或输入，不论是发送还是接收数据，同步移位信号都从TXD端输出，波特率固定不变，为振荡频率的1/12。该方式是以8位数据为一帧，没有起始位和停止位，依次由最低位到最高位发送或接收。
发送过程：当把要发送的数据写入串行口发送缓冲器SBUF后，串行口将8位数据从RXD端一位一位地输出，与此同时TXD引脚发出相应的同步脉冲信号。发送完数据后，由硬件将TI置“1”，发送下一个数据之前，必须先用软件（指令）将TI清零。
接收过程：在满足REN＝1和RI＝0的前提条件下，就会启动一次接收过程。外部的数据一位一位地从RXD引脚输入，与此同时TXD引脚也发出相应的同步脉冲信号。接收完8位数据后，硬件置位RI，接收下一个数据之前，也必须先用软件（指令）将RI清零。
方式0的波特率是固定的，为：fosc/12
（2）方式1 串行口在方式1下工作于异步通信方式，规定发送或接收一帧数据有10位，包括1位起始位，8位数据位和1位停止位。串行口采用该方式时，特别适合于点对点的异步通信。方式1的波特率可以改变。
发送过程：在工作方式l下发送数据时，CPU执行一条写入SBUF的指令就启动发送，数据从TXD引脚输出，发送完一帧数据时，硬件置位中断标志TI。
接收过程：当REN＝1时，接收器对RXD引脚进行采样，采样脉冲频率是所选波特率的16倍。当采样到RXD引脚上出现从高电平“1”到低电平“0”的负跳变时，就启动接收器接收数据。如果接收到的不是有效起始位，则重新检测负跳变。接收器按“三中取二”原则（接收的值是3次采样中至少两次相同的值）来确定采样数据的值以保证采样接收准确无误。
方式1只有在满足以下两个条件：①RI＝0；②SM2＝0或接收到的停止位为1，则接收到的数据才有效。把接收到的有效8位数据送入接收SBUF中，停止位送入RB8中，并置位RI。如果以上两个条件有一个不满足，则接收到的数据将被舍去，接收器重新检测RXD引脚。(www.xing528.com)
方式1的波特率是可变的，为：
即为：定时器1溢出率/16或定时器1溢出率/32
（3）方式2 在方式2下一帧数据由11位组成，包括1位起始位、8位数据位、1位可编程位（第9位数据）、1位停止位。第9位数据TB8，可用作奇偶校验或地址/数据标志位、接收数据时，可编程位送入SCON中的RB8。第9位数据即具有特别的用途，可以通过软件来控制它，再加特殊功能寄存器SCON中的SM2位的配合，可使MCS-51单片机串行口适用于多机通信。方式2的波特率固定，只有两种选择，为振荡频率的1/32或1/64，可由PCON的最高位选择。
方式2和方式3的发送过程：发送数据时，CPU先把第9位数据装入SCON的TB8中，第九位数据可用SETB TB8或CLR TB8位操作指令来完成，再把要发送的数据送入发送SBUF。发送器便立即启动发送数据，发送完一帧数据后，硬件置位TI，发送下一个数据之前，先用软件将TI清零。
方式2和方式3的接收过程：当REN＝1时，串行口可以接收数据，接收过程类似于方式1，但必须同时满足两个条件：①RI＝0；②SM2＝0或接收到的第9位数据位为“1”，这样接收到的数据才有效，接收到的有效8位数据送入接收SBUF，第9位数据装入RB8，硬件置位RI，否则，接收到的数据无效，RI也不置位。
方式2的波特率：
即为：fosc/32或fosc/64
（4）方式3 方式3与方式2完全类似，帧格式与方式2一样，一帧为11位。惟一的区别是方式3的波特率是可变的。所以方式3也适合于多机通信。
方式3的波特率：
与方式1波特率的产生方法相同
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