单片机模拟串口实验

传统的8051系列单片机一般都配备一个串口，而STC89C52RC增强型单片机也不例外，只有一个串口可供使用，这样就出问题了，假如当前单片机系统要求二个串口或多个串口进行同时通信，8051系列单片机只有一个串口可供通信就显得十分尴尬，但是在实际的应用中，有两种方法可以选择。

方法1：使用能够支持多串口通信的单片机，不过通过更换其他单片机来代替8051系列单片机，这样就会直接导致成本的增加，优点就是编程简单，而且通信稳定可靠。

方法2：在IO资源比较充足的情况下，可以通过IO来模拟串口的通信，虽然这样会增加编程的难度，模拟串口的波特率会比真正的串口通信低一个层次，但是唯一优点就是成本上得到控制，而且通过不同的IO组合可以实现更加之多的模拟串口，在实际应用中往往会采用模拟串口的方法来实现多串口通信。

普遍使用串口通信的数据流都是1位起始位、8位数据位、1位停止位的格式的,如表1。

表1

要注意的是，起始位作为识别是否有数据到来，停止位标志数据已经发送完毕。起始位固定值为0，停止位固定值为1，那么为什么起始位要是0，停止位要是1呢？这个很好理解，假设停止位固定值为1，为了更加易识别数据的到来，电平的跳变最为简单也最容易识别，那么当有数据来的时候，只要在规定的时间内检测到发送过来的第一位的电平是否0值，就可以确定是否有数据到来；另外停止位为1的作用就是当没有收发数据之后引脚置为高电平起到抗干扰的作用。

在平时使用红外无线收发数据时，一般都采用模拟串口来实现的，但是有个问题要注意，波特率越高，传输距离越近；波特率越低，传输距离越远。对于这些通过模拟串口进行数据传输，波特率适宜为1200b/s来进行数据传输。

   例子：在使用单片机的串口接收数据实验当中，使用串口调试助手发送16字节数据，单片机采用模拟串口的方法将接收到的数据返发到PC机。

模拟串口实验代码：

  1 #include "stc.h"
  2 
  3  #define RXD P3_0              //宏定义:接收数据的引脚
  4  #define TXD P3_1              //宏定义:发送数据的引脚
  5  #define RECEIVE_MAX_BYTES 16//宏定义:最大接收字节数
  6 
  7  #define TIMER_ENABLE()  {TL0=TH0;TR0=1;fTimeouts=0;}//使能T/C
  8  #define TIMER_DISABLE() {TR0=0;fTimeouts=0;}//禁止T/C
  9  #define TIMER_WAIT()    {while(!fTimeouts);fTimeouts=0;}//等待T/C超时
 10 
 11 
 12 unsigned char fTimeouts=0;//T/C超时溢出标志位
 13  unsigned char RecvBuf[16];//接收数据缓冲区
 14  unsigned char RecvCount=0;//接收数据计数器
 15  
 16 
 17  /****************************************
 18 *函数名称:SendByte
 19 *输    入:byte 要发送的字节
 20 *输    出:无
 21 *功    能:串口发送单个字节
 22 ******************************************/
 23  void SendByte(unsigned char b)
 24 {
 25      unsigned char i=8;
 26      
 27      TXD=0;
 28 
 29      TIMER_ENABLE();
 30      TIMER_WAIT();
 31      
 32 
 33  while(i--)
 34      {
 35  if(b&1)TXD=1;
 36  else    TXD=0;
 37 
 38         TIMER_WAIT();
 39         
 40         b>>=1;
 41 
 42      }
 43 
 44      
 45      TXD=1;
 46 
 47      TIMER_WAIT();
 48      TIMER_DISABLE();
 49 }
 50  /****************************************
 51 *函数名称:RecvByte
 52 *输    入:无
 53 *输    出:单个字节
 54 *功    能:串口 接收单个字节
 55 ******************************************/
 56 unsigned char RecvByte(void)
 57 {
 58      unsigned char i;
 59      unsigned char b=0;
 60      
 61      TIMER_ENABLE();
 62      TIMER_WAIT();
 63 
 64  for(i=0;i<8;i++)
 65      {
 66  if(RXD)b|=(1<=RECEIVE_MAX_BYTES)
137            {
138               RecvCount=0;
139 
140  for(i=0;i
代码分析
在模拟串口实验代码中，宏的使用占用了相当的一部分。
#define RXD P3_0          //宏定义:接收数据的引脚
#define TXD P3_1          //宏定义:发送数据的引脚
#define TIMER_ENABLE()  {TL0=TH0;TR0=1;fTimeouts=0;}//使能T/C
#define TIMER_DISABLE() {TR0=0;fTimeouts=0;}//禁止T/C
#define TIMER_WAIT()    {while(!fTimeouts);fTimeouts=0;}//等待T/C超时
   
模拟串口接收引脚为P3.0，发送引脚为P3.1。为了达到精确的定时，减少模拟串口时收发数据的累积误差，有必要通过对T/C进行频繁的使能和禁止等操作。例如宏TIMER_ENABLE为使能T/C，宏TIMER_DISABLE禁止T/C，宏TIMER_WAIT等待T/C超时。
模拟串口的工作波特率为9600b/s，在串口收发的数据流当中，每一位的时间为1/9600≈104us，
若单片机工作在12MHz频率下，使用T/C0工作在方式2，那么为了达到104us的定时时间，TH0、TL0的初值为256-104=152，在实际的模拟串口中，往往出现收发数据不正确的现象。原因就在于TH0、TL0的初值，或许很多人会疑惑，按道理来说，计算T/C0的初值是没有错的。对，是没有错，但是在SendByte和Recv的函数当中，执行每一行代码都要消耗一定的时间，这就是所谓的“累积误差”导致收发数据出现问题，因此我们必须通过实际测试得到TH0、TL0的初值，最佳值256-99=157。那么在T/C初始化TimerInit函数中，TH0、TL0的初值不能够按照常规来计算得到，实际初值在正常初值附近，可以通过实际测试得到。
模拟串口主要复杂在模拟串口发送与接收，具体实现函数在SendByte和RecvByte函数，这两个函数必须要遵循“1位起始位、8位数据位、1位停止位”的数据流。
SendByte函数用于模拟串口发送数据，以起始位“0”作为移位传输的起始标志，然后将要发送的自己从低字节到高字节移位传输，最后以停止位“1”作为移位传输的结束标志。
RecvByte函数用于模拟串口接收数据，一旦检测到起始位“0”，就立刻将接收到的每一位移位存储，最后以判断停止位“1”结束当前数据的接收。
main函数完成T/C的初始化，在while(1)死循环以检测起始位“0”为目的，当接收到的数据达到宏RECEIVE_MAX_BYTES的个数时，将接收到的数据返发到外设。