实验十 单片机串行口与PC机通讯实验报告
㈠实验目的
1. 掌握串行口工作方式的程序设计，掌握单片机通讯的编制；
2. 了解实现串行通讯的硬环境，数据格式的协议，数据交换的协议；
3. 了解PC机通讯的基本要求。
㈡实验器材
1. G6W仿真器 一台
2. MCS—51实验板 一台
3. PC机 一台
㈢实验内容及要求
利用8051单片机串行口，实现与PC机通讯。
本实验实现以下功能，将从实验板键盘上键入的字符或数字显示到PC机显示器上，再将PC机所接收的字符发送回单片机，并在实验板的LED上显示出来。
㈣实验步骤
1. 编写单片机发送和接收程序，并进行汇编调试。
2. 运行PC机通讯软件“commtest.exe”，将单片机和PC机的波特率均设定为1200。
3. 运行单片机发送程序，按下不同按键（每个按键都定义成不同的字符），检查PC机所接收的字符是否与发送的字符相同。
4. 将PC机所接收的字符发送给单片机，与此同时运行单片机接受程序，检查实验板LED数码管所显示的字符是否与PC机发送的字符相同。
㈤ 实验框图
源程序代码：
ORG 0000H
AJMP START
ORG 0023H
AJMP SERVE
ORG 0050H
START: MOV 41H,#0H ;对几个存放地址进行初始化
MOV 42H,#0H
MOV 43H,#0H
MOV 44H,#0H
MOV SCON,#00H ;初始化串行口控制寄存器，设置其为方式0
LCALL DISPLAY ;初始化显示
MOV TMOD,#20H ;设置为定时器0，模式选用2
MOV TL1, #0E6H ;设置1200的波特率
MOV TH1, #0E6H
SETB TR1 ;开定时器
MOV SCON,#50H ;选用方式1，允许接收控制
SETB ES
SETB EA ;开中断
LOOP: ACALL SOUT ;键盘扫描并发送，等待中断
SJMP LOOP
SERVE JNB RI,SEND ;判断是发送中断还是接收中断，若为发送中断则调用
ACALL SIN ;发送子程序，否则调用接收子程序
RETI
SEND: CLR TI ;发送子程序
RETI
SIN: CLR RI ;接受子程序
MOV SCON, #00H
MOV A, SBUF ;接收数据
LCALL XS ;调用显示子程序
RETI
子程序：
SOUT: CLR TI ;清发送中断标志位
LCALL KEY ;调用判断按键是否按下子程序
MOV A,R0 ;将按键对应的数字存入A
MOV SBUF,A ;输出按键数字给锁存
RET
KEY: MOV P1,#0FFH ;将P1设置为输入口
MOV A, P1
CPL A ;将A内值取反
ANL A, #0FFH
JZ KEY ;将A与FFH与后判断是否为0，若为0则表示无按键按下跳回KEY
LCALL D ;调用延时子程序消抖
MOV A, P1
CPL A
ANL A, #0FFH
JZ KEY
MOV B,A ;判断有按键按下，将值赋给B
KEY1: MOV A, P1
CPL A
ANL A,#0FFH
JNZ KEY1
LCALL D
MOV A,B
JB ACC.0,PKEY1 ;依次判断A内数据每个位是否为1，并跳
JB ACC.1,PKEY2 ;转到相对应位的子程序
JB ACC.2,PKEY3
JB ACC.3,PKEY4
JB ACC.4,PKEY5
JB ACC.5,PKEY6
JB ACC.6,PKEY7
JB ACC.7,PKEY8
EKEY: RET
PKEY1: AJMP K1
PKEY2: AJMP K2
PKEY3: AJMP K3
PKEY4: AJMP K4
PKEY5: AJMP K5
PKEY6: AJMP K6
PKEY7: AJMP K7
PKEY8: AJMP K8
K1: MOV R0,#01H ;将相应的数据赋给R0后跳转到EKEY
SJMP EKEY
K2: MOV R0,#02H
SJMP EKEY
K3: MOV R0,#03H
SJMP EKEY
K4: MOV R0,#04H
SJMP EKEY
K5: MOV R0,#05H
SJMP EKEY
K6: MOV R0,#06H
SJMP EKEY
K7: MOV R0, #07H
SJMP EKEY
K8: MOV R0, #08H
SJMP EKEY
XS:MOV SCON,#00H ;显示子程序，采用同步移位寄存器
CLR TI
MOV DPTR, #TAB
MOVC A,@A+DPTR ;将相应数值的数码管显示数值送入SBUF
MOV R5,#04H ;共四位需要显示
MOV 41H, A
MOV R0, #41H
DISPLAY1: MOV A,@R0
MOV SBUF, A
JNB TI,$ ;是否传完了
CLR TI ;清除中断标志位
INC R0
DJNZ R5, DISPLAY1
MOV SCON, #50H
RET
D: ;延时子程序
MOV R7, #10H
DELAY1: MOV R6, #0FFH
DELAY2: DJNZ R6, DELAY2
DJNZ R7, DELAY1
RET
TAB: DB 0BBH, 09H, 0EAH, 6BH
DB 59H, 73H, 0F3H, 0BH
DB 0FBH
本次实验中解决了如何判断数据是发送还是接收的问题和如何判断数据是否发送或接受完毕的问题，通过实验中的讨论和研究书上关于串行口的内容，我们通过中断标志位和循环很好的解决了这个问题。这个实验让我认识到单片机中中断的巨大作用，它不仅可以省去很多繁琐的设计步骤，还可以帮助我们解决许多设计上的问题。
另外，我觉得这是一次较为综合性的实验，按键，消抖，数码管显示，定时，串行口中断，串行口数据的收发这些内容都在本次实验中体现出来了，也算是让我们进行了一个小复习，让我们站在一个更高的平台上去编写程序。
主要操作上的问题有两个：
问题：PC机可以根据按键的按下显示相应的符号，但是不是预期的数字
原因：PC机没有设置十六进制显示和十六进制接收
解决办法：在与PC机相关的软件下方，在设置十六进制显示和十六进制接收的选项的前面打勾
问题：输入的字符串只能在四个七段数码管的最右边的那个显示，其余三个处于随机状态。
原因：其余三个数码管未给初值
解决办法：在程序开始的地方加上数码管显示初始化语句
第二篇：单片机串口通讯及程序
单片机串口通讯
通信协议： 第1字节，MSB为1，为第1字节标志，第2字节，MSB为0，为非第一字节标志，其余类推……，最后一个字节为前几个字节后7位的异或校验和。
测试方法：可以将串口调试助手的发送框写上 95 10 20 25，并选上16进制发送，接收框选上16进制显示，如果每发送一次就接收到95 10 20 25，说明测试成功。
//这是一个单片机C51串口接收（中断）和发送例程，可以用来测试51单片机的中断接收
//和查询发送，另外我觉得发送没有必要用中断，因为程序的开销是一样的
#include
#include
#define INBUF_LEN 4 //数据长度
unsigned char inbuf1[INBUF_LEN];
unsigned char checksum,count3;
bit read_flag= 0 ;
void init_serialcomm( void )
{
SCON = 0x50 ; //SCON: serail mode 1, 8-bit UART, enable ucvr
TMOD |= 0x20 ; //TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload
PCON |= 0x80 ; //SMOD=1;
TH1 = 0xF4 ; //Baud:4800 fosc=11.0592MHz
IE |= 0x90 ; //Enable Serial Interrupt
TR1 = 1 ; // timer 1 run
// TI=1;
}
//向串口发送一个字符
void send_char_com( unsigned char ch)
{
SBUF=ch;
while (TI== 0 );
TI= 0 ;
}
//向串口发送一个字符串，strlen为该字符串长度
void send_string_com( unsigned char *str, unsigned int strlen)
{
unsigned int k= 0 ;
do
{
send_char_com(*(str + k));
k++;
} while (k ＜ strlen);
}
//串口接收中断函数
void serial () interrupt 4 using 3
{
if (RI)
{
unsigned char ch;
RI = 0 ;
ch=SBUF;
if (ch＞ 127 )
{
count3= 0 ;
inbuf1[count3]=ch;
checksum= ch- 128 ;
}
else
{
count3++;
inbuf1[count3]=ch;
checksum ^= ch;
if ( (count3==(INBUF_LEN- 1 )) && (!checksum) )
{
read_flag= 1 ; //如果串口接收的数据达到INBUF_LEN个，且校验没错，
//就置位取数标志
}
}
}
}
main()
{
init_serialcomm(); //初始化串口
while ( 1 )
{
if (read_flag) //如果取数标志已置位，就将读到的数从串口发出
{
read_flag= 0 ; //取数标志清0
send_string_com(inbuf1,INBUF_LEN);
}
}
}
串行通信虽然有其自身优点：如适合长距离通信，有一定的纠错能力等，但并行通信在短距离(数米范围内)传输过程中的优点是显而易见的。首先串行通信时要设置串口数据，如：串口号(Com1、Com2或者其他串口)、波特率、数据位数、停止位、校验位等等。而且单片机与PC机的串口数据必须一一对等，否则不能传输。而并行传输时，无需上述过程。其次，PC机的串口电平值为+12V~-12V，单片机是TTL电平(0~+5V)，两者必须要经过电平转换芯片进行电平间的转换。而进行并行传输时，由于双方都是TTL电平，所以PC的并口可以与单片机或其他芯片直接相连；另外，串行传输速度慢，每次只能传送一位，而并行每次可以传送8位，速度上的差异显而易见。
而对于单片机，串口(UART)是最常用的端口，尤其对于存在两个或多个串口的单片机来说，充分利用串口进行通信是非常重要的。
输出输入接口的扩展
单片机串口实现"并行"通信，其原理就是将PC机传过来的并行数据转换成串行数据，送入单片机的串口再由其进行相应处理。实质上就是一个数据串-并、并-串转换的过程。
PC的并口为一个标准的25针插座，包含一个八位二进制数据端口(地址为378H)，即第2脚到第9脚；一个输入控制端口(地址为379H)，即第15脚、13脚、12脚、10脚、11脚，其另外低三位无定义；一个输出控制口(地址为37AH)，即第1脚、14脚、16脚、17脚，其另外高四位无定义。由此可见后面两个端口都不是完全的8位。
输出接口电路扩展
这里使用常用的移位寄存器74LS164与单片机的RXD口构成输出接口电路。
双列直插式74LS164引脚定义如图1所示。
其中：QA~QH为并行输出的数据，送入PC机并口378H端口(接收数据的8个数据位)；单片机串口输出的数据从AB输入；CLR信号用于清除输出数据(通常用在移位完成时)；内部数据移位依靠时钟CLK信号上升沿(由单片机TX提供)控制。
表1是该芯片工作的真值表。
输入接口电路扩展
使用常用的移位寄存器74LS165与单片机的RXD口构成输入接口电路。
双列直插式74LS165引脚定义如图2所示。
其中：A~H为并行输入的数据，接PC机并口378H端口(接收数据的8个数据位)；单片机串口接收的数据(RXD端口)从QH输入；SH/LD信号用于重新装载数据(通常用在数据完全移出后)；SER是用于填充数据移出后的空位的逻辑电平信号(逻辑"1"或"0")；而数据是否移动由CLK INH和CLK联合控制；内部数据移位依靠时钟CLK信号(仍由单片机的TXD提供)上升沿控制。
表2是该芯片工作的真值表。
其他软硬件准备工作
输入输出控制端口的连接。将单片机的P3.4、P3.5口分别与PC并口的第15脚、第16脚相连。这样在进行数据通信时，两者的握手信号传输就解决了：当并口的第16脚置高电平时，用来通知单片机接收PC机已准备就绪的数据，单片机收到以后就可以进行相应控制，接收数据；当单片机接收完数据时，会置P3.4为高电平并被379H的第15脚接收，于是PC机准备发送下一个数据……单片机向PC机发送数据时，情况与此类似，由P3.4发送信号给PC机，而由P3.5接收PC机发送过来的信号。
软件方面，由于是用串口进行"并行"通信，因此就不能将串口的工作方式设置为方式0(移位寄存器输入/输出方式)以外的其他方式。还要注意此时串口的波特率固定为单片机外接晶振频率的1/12。串行数据通过RXD输入/输出，TXD用于发送控制输入输出数据移位的时钟脉冲。收发的数据为8位，低位在前。
设计实例
由于这一并行通信实现方法非常简单，所以对于有一定单片机编程经验的开发人员来说，只要硬件电路确定下来，软件方面的问题就非常容易。图3为电路原理图。
需要说明的是：1、单片机与PC机并口要共地；2、由于并行通信存在应答信号(本图中由单片机的P3.4、P3.5实现此功能)，所以不会出现RXD端口数据混乱的情况。
小结
现在单片机的应用越来越广泛，单片机与PC之间的通信是一个非常重要的应用。如果单纯的从实现单片机与PC的并行通信的角度来说，该实现方法并不是最简单的。最简单的方法是将PC的并口对应引脚与单片机的P1口和P3口直接相连，然后软件上实现。本文的目的是充分利用单片机的串口资源与PC机进行通信。