硬件电路设计
5 串行口通信技术
在设计单片机与PC机程序时，PC机串口和单片机串行口的设置是至关重要的一个环节，所以在软件设计前必须对串行口的通信技术作系统的研究。本章节是为软件设计服务的。
串行数据通信指数据是一位一位顺序传送的通信方式，它的突出优点是只需一对传送线（利用电话线就可作为传送线），这样就大大降低了传送成本，特别适用于远距离通信；其缺点是传送速度较低。
串行通信的主要特点：
?串行通讯：一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。 ?串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成，
?成本低但送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米。
?根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。
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PC机与MCS-51单片机的串口通信
如图5－1所示。
发送 器甲
接收器乙 (a) 单工方式
发送器
发送器
(b) 半双工方式
数据流
发送器
发送器
(C) 全双工方式
图5-1 串行通信传输方式
接收器 接收器系统设计时采用半双工方式通信，这主要是为了尽量避免红外通信存在发射与接收之间的相互干扰。
5.1 单片机串行口通信技术
MCS-51单片机内部有一个全双工的串行通信口，即串行接收和发送缓冲器（SBUF），这两个在物理上独立的接收发送器，既可以接收数据也可以发送数据。但
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接收器 接收器 串行口通信技术
接收缓冲器只能读出不能写入，而发送缓冲器则只能写入不能读出，它们的地址为99H。这个通信口既可以用于网络通信，亦可实现串行异步通信，还可以构成同步移位寄存器使用。如果在串行口的输入输出引脚上加上电平转换器，就可方便地构成标准的RS-232接口。
MCS-51单片机串行口寄存器结构如图5－3所示。SBUF为串行口的收发缓冲器，它是一个可寻址的专用寄存器，其中包含了接收器和发送器寄存器，可以实现全双工通信。但这两个寄存器具有同一地址（99H）。MCS-51的串行数据传输很简单，只要向发送缓冲器写入数据即可发送数据。而从接收缓冲器读出数据即可接收数据。
此外，从图5-3中可看出，接收缓冲器前还加上一级输入移位寄存器，MCS-51这种结构目的在于接收数据时避免发生数据帧重叠现象，以免出错，部分文献称这种结构为双缓冲器结构。而发送数据时就不需要这样设置，因为发送时，CPU是主动的，不可能出现这种现象。
图5－3 MCS－51串行口寄存器结构
1、波特率的设置
要实现单片机与PC机的串行通信，双方的波特率必须一致.PC机串行通信的波特率参数通常为一些标准的参数，可直接使用.因此实现MCS--51单片机和PC机的串行通信时，选择MCS—51单片机串行通信的波特率至关重要.
波特率根据串行口的工作方式不同而不同： (1)方式0波特率
串行口方式0的波特率由振荡器的频率所确定：
方式0波特率=振荡器频率/12 (2) 方式2波特率
串行口方式2的波特率由振荡器的频率和SMOD（PCON.7）所确定：
SMOD为0时，波特率等于振荡器频率的六十四分之一；SMOD为1时，波特率
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PC机与MCS-51单片机的串口通信
等于振荡器的三十二分之一。
(3) 方式1和方式3的波特率
串行口方式1和方式3的波特率由定时器T1或T2(8051等单片机)的溢出率和SMOD所确定。T1和T2是可编程的，可以选的波特率范围比较大，因此串串行口方式1和方式3是最常用的方式。
当定时器T1作为串行口的波特率发生器时，串行口方式1和方式3的波特率由下式确定：
方式1和方式3波特率=2SMOD*(T1溢出率)/32
SMOD为0时，波特率竽T1溢出三十分之一；SMOD为1时，波特率等于T1的六十四分之一。
定时器T1作为时，应禁止T1中断。通常T1工作于定时方式(C/T=0)，计数脉冲为振荡器的十二分频信号。也可以选择外部T1(P3.5)上输入脉冲作为T1计数信号(C/T=1)。T1的溢出率又和它的工作方式有关，一般选方式2定时，此时波特率的计算公式为：
方式1和方式3波特率=2SMOD*Fosc/[32*12(256-(TH1))]
表4-1 常用波特率 波特率（b/s） 19.2K 9600 4800 2400 1200 Fosc（mhz） 11.0592 11.0592 11.0592 11.0592 11.0592 SMOD 1 0 0 0 0
注：定时器T1作波特率发生器，所以在程序设计时要注意到禁止T1中断 2、串行通信控制寄存器SCON
C/T 0 0 0 0 0 模式 2 2 2 2 2 初值 FDH FDH FAH F4H E8H SCON控制寄存器，它是一个可寻址的专用寄存器，用于串行数据的通信控制，单元地址是98H，其结构格式如下：
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串行口通信技术
表4-2 SCON寄存器结构 SCON D7 SM0 位地址
3、电源管理寄存器PCON
9FH D6 SM1 9EH D5 SM2 8DH D4 REN 9CH D3 TB8 9BH D2 RB8 9AH D1 TI 99H D0 RI 98H PCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器，单元地址是87H，其结构格式如下：
表4-3 PCON电源管理寄存器结构 PCON 位符号
D7 SMOD D6 - D5 - D4 - D3 GF1 D2 GF0 D1 PD D0 IDL 在CHMOS型单片机中，除SMOD位外，其他位均为虚设的，SMOD是串行口波特率倍增位，当SMOD=1时，串行口波特率加倍。系统复位默认为SMOD=0。
4、中断允许寄存器IE
中断允许寄存器在前一节中已阐述，这里重述一下对串行口有影响的位ES。ES为串行中断允许控制位，ES=1允许串行中断，ES=0，禁止串行中断。
表4-4 IE中断允许控制寄存器结构 位符号 位地址
EA AFH - AEH - ADH ES ACH ET1 ABH EX1 AAH ET0 A9H EX0 A8H 5.2PC机串口通信技术
PC机串行通信接口设计是整个PC机部分的重点，在本章节中将详细分析串口的设计问题。
1. 通信芯片的选择
由于RS-232C的逻辑电平兼容，因此为了TTL器件连接，必须进行电平转换。MC1488和MC1489是RC-232C通信接口常用的集成电路转换芯片，但他们是两个独立的驱动器和发送芯片，而且MC1488驱动器还需要外接正负电源，很不方便。目
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