單片機(jī)I/O 口模擬串行通信設(shè)計(jì) - 全文

目前普遍采用的MCS51 和PIC 系列單片機(jī)通常只有一個(gè)（或沒有）UART異步串行通信接口，在應(yīng)用系統(tǒng)中若需要多個(gè)串行接口（例如在多機(jī)通信系統(tǒng)中，主機(jī)既要和從機(jī)通信又要和終端通信）的情況下，通常的方法是擴(kuò)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(jī)I/O 資源。

　　　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(jié)束的標(biāo)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(yàn)位。最后為停止位（高電平）用來表示字符傳送結(jié)束。上述字符格式通常作為一個(gè)串行幀，如無奇偶校驗(yàn)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(gè)，而字節(jié)中每一位傳送時(shí)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(shí)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(chǔ)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(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。

　　89C51 單片機(jī)通過普通I/O 口與PC 機(jī)RS232 串口實(shí)現(xiàn)通信的硬件接口電路如圖2 所示。由于PC 系列微機(jī)串行口為RS232C 標(biāo)準(zhǔn)接口，與輸入、輸出均采用TTL 電平的89C51 單片機(jī)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(biāo)準(zhǔn)RS232接口芯片，該芯片可以用單電壓（+5V）實(shí)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(shè)計(jì)

　　軟件設(shè)計(jì)中，89C51 單片機(jī)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(shí)，先發(fā)送一個(gè)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(shí)，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(yán)格按照異步通信的時(shí)序進(jìn)行，每bit 位傳送時(shí)間間隔按通信速率1200 bit /s計(jì)算為833μs。

　　其模擬串行通信程序清單見下，系統(tǒng)要求單片機(jī)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(jī)

　??；

　　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(gè)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(gè)數(shù)據(jù)接收結(jié)束，則等待，否則轉(zhuǎn)RX 繼續(xù)接收

　　3

　　AJMP $

　　;**************延時(shí)833μs 子程序*****

　　DEL833: MOV R7 ,#205

　　MS11: DJNZ R7，MS11

　　RET

　　; **********************************

　　;******** 89C51發(fā)送數(shù)據(jù)給PC 機(jī)子程序****

　　INPUT: CLR C

　　MOV TXD,C ;發(fā)送起始位

　　LCALL DEL833 ；延時(shí)

　　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(jī)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

總結(jié)：　本文介紹的用 89C51 單片機(jī)I/O 口模擬實(shí)現(xiàn)串行通信的方法，已成功地應(yīng)用在某電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，這樣的進(jìn)步，讓這項(xiàng)技術(shù)有了更加高的期待性，在社會(huì)上也有了很好的反應(yīng)，這樣就讓這個(gè)研究成果有了很好的作用。

?