单片机应用技术七：双机串口双向通信

MCS-51单片机的串行口在实际使用通常用于三种情况：利用方式0扩展并行I/O接口；利用方式1实现点对点的双机通信；利用方式2或方式3实现多机通信。

例7.1和例7.2为大家介绍了利用方式0扩展并行I/O接口的实例，下面介绍利用方式1实现点对点双机通信。如图7.8所示，仿真电路中的两片单片机振荡器频率均配置为11.0592MHZ，二者的串口均工作于模式1，甲、乙两片单片机完成如下双向控制任务：

（1）甲机按键依次按下时可分别控制乙机的VD1点亮、VD2点亮、VD1与VD2同时点亮及同时熄灭，且甲机的LED与乙机的LED同步动作。

（2）乙机按键依次按下时将向甲机发送数字0～9，甲机接收后在共阳数码管上显示。

1.程序设计与调试

（1）RS-232接口及MAX232驱动器简介。

RS-232是使用最为广泛的一种串行接口，它被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通信。一个完整的RS-232接口有22根线，采用标准的25芯接口，目前广泛使用的是9芯的RS-232接口，它的外形都是D形的对接的两个接口又分为针式和孔式两种。在连接距离上，如果通信速率低于20Kb/s时，RS-232直接连接的设备之间最大物理距离为15m。图7.9给出了标准的9针RS-232连接头实物及引脚，表7.1给出了DB9连接头中各引脚的功能说明。仿真电路中CONN-DF9连接了其中的2、3号引脚，即RXD与TXD引脚。

图7.8　双机串口双向通信电路

图7.9　标准的9针RS-232连接头实物及引脚

为了将PC的串行口RS-232信号电平（-10V，+10V）转换为单片机所用的TTL信号电平（0V，+5V），常用的串口收/发器是MAX232，图7.10给出了MAX232系列收/发器的引脚及典型工作电路。

表7.1　RS-232 DB9串口连接图针脚说明

图7-10　MAX232系列串口收/发器引脚及典型工作电路

（2）串口通信程序设计。

本例中两片单片机均工作在串口模式（10位异步通信模式），主程序首先初始化串口，其主要任务是设置生成波特率的定时器1，串口控制和中断控制，具体步骤如下：

①设置串口模式（SCON）；

②设置定时器1的工作方式2（TMOD）；

③设置定时器1的初值（TH1/TL1）；

④启动定时器1（TR1）；

⑤如果串口工作在中断方式，还必须设置IE允许ES中断，并编写中断程序。

本例双机程序中设SCON＝0x50（01010000），两者都将串口设为模式1，同时允许发送与接收。由Timer1定时器控制波特率时，计算公式为：

波特率＝2SMOD×晶振频率/［12×（256-TH1）×32］

程序中设TH1＝TL1＝0xFD（253，TL1溢出时TH1自动重新装入TL1），设PCON＝0x00，（SMOD为PCON的最高位），波特率不倍增，即SMOD＝0，对于11.0592MHz晶振，可计算出波特率为：

20×11059200/［12×（256-253）×32］＝9600b/s

如果要根据指定的波特率求计数器初值，计算公式为：(www.xing528.com)

TH1＝256-2SMOD×晶振频率/（384×波特率）

11.0592MHz这一特殊振荡器频率刚好能够在上述公式中被整除，使得运算结果为整数。

某些振荡器频率代入公式时会出现除不尽的情况，导致产生的波特率存在误差，一般要求波特率误差不能超过10%，表7.2给出了8051技术手册提供的Timer1定时器生成的常见波特率，在选用不同的振荡器频率时，可参照该表格进行配置。部分频率代入公式会出现除不尽的情况，但在表格中指定的配置下依然能够实现低速通信。

表7.2　Timer1定时器生成的常见波特率

完成上述相关配置后，启动定时器1即可启动串行通信模块工作。本例中两片单片机串口接收均工作于中断方式，因为发送一个字符或接收一个字符均会引发串口中断，故在串口中断函数内处理数据接收问题时，需要判断RI是否被硬件置位，在开始读取SBUF时，注意将RI软件清零。在发送字符时，将待发送字符放入SBUF寄存器即可启动串行输出，此时需要循环等待TI被硬件置位，当硬件置位TI时即表示一个字节发送完毕，此时同样应注意将TI软件清零。有关串口收/发功能的详细设计可参阅下面的源程序代码及相关注释语句。

参考源程序代码如下：

一、填空题

1.计算机的数据传送有两种方式，即：（　）方式和（　）方式，其中具有成本低特点的是（　）数据传送。

2.异步串行通信的帧格式由（　）位、（　）位、（　）位和（　）位组成。

3.异步串行数据通信有（　）、（　）和（　）共三种数据通路方式。

4.串行接口电路的主要功能是（　）化和（　）化，把帧中格式信息滤除而保留数据位的操作是（　）化。

5.专用寄存器“串行数据缓冲寄存器”，实际上是（　）寄存器和（　）寄存器的总称。

6.在串行通信中，收发双方对波特率的设定应该是（　）的。

7.使用定时器/计数器1设置串行通信的波特率时，应把定时器/计数器1设定为工作方式（　），即（　）方式。

二、简答题

1.概念解释：并行通信、串行通信、波特率、单工、半双工、全双工、奇偶校验。

2.假定异步通信的字符格式为一个起始位，8个数据位、2个停止位以及奇校验，请画出传送字符“T”的帧格式。

3.以8051串行口按工作方式3进行串行数据通信。假定波特率为1200bps，第九数位作为奇偶校验位，以中断方式传送数据，请编写程序。

4.比较分析串行口4种波特率的异同。

5.利用80C51串行口扩展I/O口，控制4个数码管以一定速率闪烁，画出电路并编程。