单片机串口通讯工作原理和如何通过程序来对串口进行设置.pdf

单片机串口通讯是物联网领域中至关重要的技术，它涉及到单片机与计算机或其他设备之间的数据交换。本文主要探讨51单片机的串行通信工作原理和编程设置方法，以及如何通过程序实现与PC机的通信。 首先，51单片机的串行接口是一个全双工串行口，意味着它可以同时进行数据的发送和接收。在串行通信中，数据以一位一位的顺序传输，虽然速度较慢，但只需要一条传输线，极大地降低了硬件成本，适合长距离通信。串行通信的实现依赖于特定的寄存器，如SBUF、SCON以及与定时器和中断相关的寄存器。 SBUF寄存器是串行数据缓冲器，它包含了发送和接收两个独立的缓冲区，可以同时处理发送和接收的数据。RXD(P3.0)和TXD(P3.1)是串行接口的输入和输出引脚，分别对应接收和发送数据。 SCON寄存器是串行口控制寄存器，包含多个控制位，如SM0和SM1用于定义串行口的工作模式。工作模式的选择直接影响波特率的计算和通信特性。例如，SM2位在多机通信中起到关键作用，当设置为1时，只有接收到的第9位数据为1，才会接收前8位数据并触发中断；而REN位用来开启或关闭串行接收功能。 波特率的计算和设置涉及到定时器和波特率加倍位SMOD。在方式0和方式2，波特率是固定的，而在方式1和方式3，可以通过定时器1的溢出率来灵活设定。例如，定时器工作在方式2时，波特率可能为fosc/64或fosc/32，具体取决于SMOD的值。而在方式1和3，可以通过调整定时器的初值来改变波特率。 为了实现单片机与PC机的通信，需要编写相应的程序来设置这些寄存器和工作模式，并处理中断请求。例如，当TI（发送中断请求标志）被硬件置1时，表明一串数据发送完毕，需要通过软件清零TI；而RI（接收中断请求标志）置1表示接收完成，同样需要通过软件清零并处理接收的数据。 此外，还需要配置电源控制寄存器PCON，比如使用SMOD位来实现波特率加倍，以及通过PD和IDL位控制掉电和待机模式。中断允许寄存器IE中的ES位用于开启或关闭串行I/O中断，而中断优先级寄存器IP的PS位则用于设定中断优先级。 通过理解这些寄存器的工作原理和设置方法，我们可以编写程序来控制单片机的串行口，实现与外部设备的高效通信。在实际应用中，常常需要根据具体需求计算合适的定时器初值，以达到期望的波特率，从而确保数据传输的准确性和实时性。 最后，电路设计也是串口通信的重要部分。图1所示的串行通信实验电路图详细解释了各个组件的连接方式，包括电源、单片机、串口接口以及可能的负载设备，这些都需要正确配置以确保数据的可靠传输。 总结来说，单片机串口通讯涉及了硬件接口、控制寄存器、波特率计算以及中断处理等多个方面，理解和掌握这些知识点对于物联网和计算机科学背景的人来说至关重要，因为它们是构建智能系统和嵌入式应用的基础。