如何模擬實(shí)現(xiàn)應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的89C51單片機(jī)I/O口串行通信？

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(méi)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。

MCS51是指由美國(guó)INTEL公司（對(duì)了，就是大名鼎鼎的INTEL）生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱，這一系列單片機(jī)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(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來(lái)的，所以人們習(xí)慣于用8051來(lái)稱呼MCS51系列單片機(jī)，而8031是前些年在我國(guó)最流行的單片機(jī)，所以很多場(chǎng)合會(huì)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(kāi)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(lái)表示字符開(kāi)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(lái)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(wú)奇偶校驗(yàn)位，即為常見(jiàn)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(guò)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(jiàn)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(kāi)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

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。