51单片机的串口双机通讯
一、什么是串口
串口是串行发送数据的接口，是相对于并口来说的，是一个广泛的定义。本期我们说的串口指的是指UART或是RS232。
二、什么是波特率
波特率是指串行端口每秒内可以传输的波特位数。这里所指的波特率，如标准9600不是每秒种可以传送9600个字节，而是指每秒可以传送9600个二进位。一个字节需要8个二进位，如用串口模式1来传输，那么加上起始位和停止位，每个数据字节就要占用10个二进位。9600bps用模式1传输时，每秒传输的字节数是9600÷10＝960个字节，发送一个字节大概需要1ms时间。
三、51单片机串口相关寄存器
1、SCON串口控制寄存器
（1）SM0和SM1：方式选择寄存器
其中SM0和SM1的工作方式如下表所示： SM0 0 0 1 1
SM1 0 1 0 1
工作方式 方式0 方式1 方式2 方式3
功能
8位同步移位寄存器
10位UART 11位UART 11位UART
波特率 晶振频率 / 12
可变
晶振频率/32或晶振频率/64
可变
（2）SM2：多机通信控制位
多机通信是工作在方式2和方式3的，所以SM2主要用于方式2和方式3，多级通信时，SM2=1，当SM2=1时，只有当接收到的数据帧第9位（RB8）为1时，单片机才把前八位数据放入自己的SBUF中，否则，将丢弃数据帧。当SM2=0时，不论RB8的值是什么，都会把串口收到的数据放到SBUF中。 （3）REN：允许接收位
REN用于控制是否允许接收数据，REN=1时，允许接收数据，REN=0时，拒绝接收数据。
（4）TB8：要发送的第9位数据位
在方式2和方式3中，TB8是要作为数据帧第9位被发送出去的，在多机通信中，可用于判断当前数据帧的数据是地址还是数据，TB8=0为数据，TB8=1为地址。
（5）RB8：接收到的第9位数据位
当单片机已经接收一帧数据帧时，会把数据帧中的第9位放到 RB8中。方式0不使用RB8，在方式2和方式3中，RB8为接收到的数据帧的第9位数据位。
（6）TI：发送中断标志位
方式0中，不用管他。其他方式下，当发送数据完毕，硬件会将其置1，当 TI 被置1，会向CPU发送中断请求。我们记得要在中断服务程序中把 IT 置回0。
（7）RI：接收中断标志位
当接受完一帧数据时，RI 由硬件置1，当RI 被置1，会向CPU请求中断。同样要在中断服务程序中把 RI 置回0。
2、PCON功率控制寄存器 7 6 5 4 3 2 1 0 SMOD / / / / / / / 这个寄存器只有一个位SMOD，在方式1，2，3时，波特率都与SMOD有关，当SMOD=1时，波特率会增加一倍。复位时，SMOD变回0。
四、计算波特率对应的定时值
1、方式0和方式2的波特率
方式0的波特率是固定为fosc/12，以一个12M 的晶振来计算，那么它的波特率可以达到1M。
方式2的波特率是固定在fosc/64 或fosc/32，具体用那一种就取决于PCON 寄存器中的SMOD位，如SMOD 为0，波特率为focs/64,SMOD 为1，波特率为focs/32。
2、方式1和方式3的波特率
模式1和模式3的波特率是可变的，取决于定时器1或2的溢出速率，就是说定时器1每溢出一次，串口发送一次数据。
3、使用定时器1计算初值
对于这几种方式，我们 通常会使用定时器1工作在定时器工作模式2下，这时定时值中的TL1做为计数，TH1为自动重装值。这个定时模式下，定时器溢出后，TH1的值会自动装载到TL1，再次开始计数，这样可以不用软件去干预，使得定时更准确。
在这个定时模式2下定时器1波特率计算公式如下：
fosc2SMOD 波特率??3212?(256?X)
上式中focs是晶振频率，X是定时器的初值。如设置了PCON寄存器中的SMOD位为1时就可以把波特率提升2倍。 然后推导出，
X?256?focs?(SMOD?1)
384?波特率
在51 芯片中定时器启动后会在每一个机器周期使定时寄存器TH的值加1，一个机器周期等于十二个振荡周期，所以可以得知51芯片的计数速率为晶体振荡器频率的1/12，一个12M 的晶振用在51芯片上，那么51的计数速率就为1M。通常用11.0592M 晶体是为了得到标准的无误差的波特率。我们以9600的波特率为例，如果要得到9600bps的波特率，晶振为11.0592M 和12M，定时器1 为模式2，SMOD 设为1，分别看看那所要求的TH1 为何值。代入公式： 11.0592M：
11.0592M(1?1)X?256??250
384?9600
12M：
12M?(1?1)X?256??249.49
384?9600
上面的计算可以看出使用12M晶体的时候计算出来的TH1不为整数，而TH1的值只能取整数，这样它就会有一定的误差存在不能产生精确的9600波特率。当然一定的误差是可以在使用中被接受的，就算使用11.0592M 的晶体振荡器也会因晶体本身所存在的误差使波特率产生误差，但晶体本身的误差对波特率的影响是十分之小的，可以忽略不计。
下面给出用波特率对应定时器值及其误差，如下表： 波特率（bps） 晶振 (MHz) 11.0592 11.0592 11.0592 初值 SMOD=0 SMOD=1 误差 （%） 晶振 (MHz) 初值 SMOD=0 SMOD=1 误差（%） SMOD=0 SMOD=1 19200 9600 4800 / 0xfd 0xfa 0xfd 0xfa 0xf4 0 0 0 12 12 12 / 0xfd 0xf9 0xfd 0xf9 0xf3 / 8.51 -6.99 8.51 -6.99 0.16 五、双机通讯仿真实例
本期介绍的是51单片机的双机通讯，使用的波特率是9600，一个主机一个从机。主机按键获得按键的数值，然后发送给从机，从机接收到按键的键值，通过数码管显示出来。
这里面用到了我们前期的单个数码管仿真，独立按键仿真。
需要这些仿真的小伙伴，可以关注微信公众号“单片机仿真”，回复“串口通讯”获取源代码，进行参考。