51單片機模擬串口的三種方法
隨著單片機的使用日益頻繁，用其作前置機進行采集和通信也常見于各種應用，一般是利用前置
機采集各種終端數據后進行處理、存儲，再主動或被動上報給管理站。這種情況下下，采集會需
要一個串口，上報又需要另一個串口，這就要求單片機具有雙串口的功能，但我們知道一般的51
系列只提供一個串口，那么另一個串口只能靠程序模擬。
本文所說的模擬串口， 就是利用51的兩個輸入輸出引腳如P1.0和P1.1，置1或0分別代表高低電
平，也就是串口通信中所說的位，如起始位用低電平，則將其置0，停止位為高電平，則將其置
1，各種數據位和校驗位則根據情況置1或置0。至于串口通信的波特率，說到底只是每位電平持續
的時間，波特率越高，持續的時間越短。如波特率為9600BPS，即每一位傳送時間為
1000ms/9600=0.104ms，即位與位之間的延時為為0.104毫秒。單片機的延時是通過執行若干條
指令來達到目的的，因為每條指令為1-3個指令周期，可即是通過若干個指令周期來進行延時的，
單片機常用11.0592M的的晶振，現在我要告訴你這個奇怪數字的來歷。用此頻率則每個指令周期
的時間為(12/11.0592)us，那么波特率為9600BPS每位要間融多少個指令周期呢？
指令周期s=(1000000/9600)/(12/11.0592)=96，剛好為一整數，如果為4800BPS則為
96x2=192，如為19200BPS則為48，別的波特率就不算了，都剛好為整數個指令周期，妙吧。至于
別的晶振頻率大家自已去算吧。
現在就以11.0592M的晶振為例，談談三種模擬串口的方法。
方法一：延時法
通過上述計算大家知道，串口的每位需延時0.104秒，中間可執行96個指令周期。
#define uchar unsigned char
sbit P1_0 = 0x90;
sbit P1_1 = 0x91;
sbit P1_2 = 0x92;
#define RXD P1_0
#define TXD P1_1
#define WRDYN 44 //寫延時
#define RDDYN 43 //讀延時
//往串口寫一個字節
void WByte(uchar input)
{
uchar i=8;
TXD=(bit)0; //發送啟始
位
Delay2cp(39);
//發送8位數據位
while(i--)
{
TXD=(bit)(input&0x01); //先傳低位
Delay2cp(36);
input=input>>1;
}
//發送校驗位(無)
TXD=(bit)1; //發送結束
位
Delay2cp(46);
}
//從串口讀一個字節
uchar RByte(void)
{
uchar Output=0;
uchar i=8;
uchar temp=RDDYN;
//發送8位數據位
Delay2cp(RDDYN*1.5); //此處注意，等過起始位
while(i--)
{
Output >>=1;
if(RXD) Output |=0x80; //先收低位
Delay2cp(35); //(96-26)/2，循環共
占用26個指令周期
}
while(--temp) //在指定的
時間內搜尋結束位。
{
Delay2cp(1);
if(RXD)break; //收到結束位便退出
}
return Output;
}
//延時程序*
void Delay2cp(unsigned char i)
{
while(--i); //剛好兩個
指令周期。
}
此種方法在接收上存在一定的難度，主要是采樣定位存在需較準確，另外還必須知道
每條語句的指令周期數。此法可能模擬若干個串口，實際中采用它的人也很多，但如果你用Keil
C，本人不建議使用此種方法，上述程序在P89C52、AT89C52、W78E52三種單片機上實驗通過。
方法二：計數法
51的計數器在每指令周期加1，直到溢出，同時硬件置溢出標志位。這樣我們就可以
通過預置初值的方法讓機器每96個指令周期產生一次溢出，程序不斷的查詢溢出標志來決定是否
發送或接收下一位。
//計數器初始化
void S2INI(void)
{
TMOD |=0x02; //計數器0，方式2
TH0=0xA0; //預值為256-96=140，十六進制A0
TL0=TH0;
TR0=1; //開始計數
TF0=0;
}
void WByte(uchar input)
{
//發送啟始位
uchar i=8;
TR0=1;
TXD=(bit)0;
WaitTF0();
//發送8位數據位
while(i--)
{
TXD=(bit)(input&0x01); //先傳低位
WaitTF0();
input=input>>1;
}
//發送校驗位(無)
//發送結束位
TXD=(bit)1;
WaitTF0();
TR0=0;
}
//查詢計數器溢出標志位
void WaitTF0( void )
{
while(!TF0);
TF0=0;
}
接收的程序，可以參考下一種方法，不再寫出。這種辦法個人感覺不錯，接收和發送
都很準確，另外不需要計算每條語句的指令周期數。
方法三：中斷法
中斷的方法和計數器的方法差不多，只是當計算器溢出時便產生一次中斷，用戶可以
在中斷程序中置標志，程序不斷的查詢該標志來決定是否發送或接收下一位，當然程序中需對中
斷進行初始化，同時編寫中斷程序。本程序使用Timer0中斷。
#define TM0_FLAG P1_2 //設傳輸標志位
//計數器及中斷初始化
void S2INI(void)
{
TMOD |=0x02; //計數器0，方式2
TH0=0xA0; //預值為256-96=140，十六進制A0
TL0=TH0;
TR0=0; //在發送或
接收才開始使用
TF0=0;
ET0=1; //允許定時
器0中斷
EA=1; //中斷允許
總開關
}
//接收一個字符
uchar RByte()
{
uchar Output=0;
uchar i=8;
TR0=1; //啟動Timer0
TL0=TH0;
WaitTF0(); //等過起始
位
//發送8位數據位
while(i--)
{
Output >>=1;
if(RXD) Output |=0x80; //先收低位
WaitTF0(); //位間延時
}
while(!TM0_FLAG) if(RXD) break;
TR0=0; //停止
Timer0
return Output;
}
//中斷1處理程序
void IntTimer0() interrupt 1
{
TM0_FLAG=1; //設置標志位。
}
//查詢傳輸標志位
void WaitTF0( void )
{
while(!TM0_FLAG);
TM0_FLAG=0; //清標志位
}
中斷法也是我推薦的方法，和計數法大同小異。發送程序參考計數法，相信是件很容
易的事。
另外還需注明的是本文所說的串口就是通常的三線制異步通信串口（UART），只用RXD、TXD、
GND。
附：51 IO口模擬串口通訊C源程序（定時器計數法）
＃i nclude
sbit BT_SND =P1^0;
sbit BT_REC =P1^1;
/**********************************************
IO 口模擬232通訊程序
使用兩種方式的C程序 占用定時器0
**********************************************/
#define MODE_QUICK
#define F_TM F0
#define TIMER0_ENABLE TL0=TH0; TR0=1;
#define TIMER0_DISABLE TR0=0;
sbit ACC0= ACC^0;
sbit ACC1= ACC^1;
sbit ACC2= ACC^2;
sbit ACC3= ACC^3;
sbit ACC4= ACC^4;
sbit ACC5= ACC^5;
sbit ACC6= ACC^6;
sbit ACC7= ACC^7;
void IntTimer0() interrupt 1
{
F_TM=1;
}
//發送一個字符
void PSendChar(unsigned char inch)
{
#ifdef MODE_QUICK
ACC=inch;
F_TM=0;
BT_SND=0; //start bit
TIMER0_ENABLE; //啟動
while(!F_TM);
BT_SND=ACC0; //先送出低位
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC1;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC2;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC3;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC4;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC5;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC6;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC7;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=1;
F_TM=0;
while(!F_TM);
TIMER0_DISABLE; //停止timer
#else
unsigned char ii;
ii=0;
F_TM=0;
BT_SND=0; //start bit
TIMER0_ENABLE; //啟動
while(!F_TM);
while(ii<8)
{
if(inch&1)
{
BT_SND=1;
}
else
{
BT_SND=0;
}
F_TM=0;
while(!F_TM);
ii++;
inch>>=1;
}
BT_SND=1;
F_TM=0;
while(!F_TM);
#endif
TIMER0_DISABLE; //停止timer
}
//接收一個字符
unsigned char PGetChar()
{
#ifdef MODE_QUICK
TIMER0_ENABLE;
F_TM=0;
while(!F_TM); //等過起始位
ACC0=BT_REC;
TL0=TH0;
F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC1=BT_REC;
F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC2=BT_REC;
F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC3=BT_REC;
F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC4=BT_REC;
F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC5=BT_REC;
F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC6=BT_REC;
F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC7=BT_REC;
F_TM=0;
while(!F_TM)
{
if(BT_REC)
{
break;
}
}
TIMER0_DISABLE; //停止timer
return ACC;
#else
unsigned char rch,ii;
TIMER0_ENABLE;
F_TM=0;
ii=0;
rch=0;
while(!F_TM); //等過起始位
while(ii<8)
{
rch>>=1;
if(BT_REC)
{
rch|=0x80;
}
ii++;
F_TM=0;
while(!F_TM);
}
F_TM=0;
while(!F_TM)
{
if(BT_REC)
{
break;
}
}
TIMER0_DISABLE; //停止timer
return rch;
#endif
}
//檢查是不是有起始位
bit StartBitOn()
{
return (BT_REC==0);
}
void main()
{
unsigned char gch;
TMOD=0x22; /*定時器1為工作模式2(8位自動重裝)，0為模式2(8位
自動重裝) */
PCON=00;
TR0=0; //在發送或接收才開始使用
TF0=0;
TH0=(256-96); //9600bps 就是 1000000/9600=104.167微秒 執行的
timer是
//
104.167*11.0592/12= 96
TL0=TH0;
ET0=1;
EA=1;
PSendChar(0x55);
PSendChar(0xaa);
PSendChar(0x00);
PSendChar(0xff);
while(1)
{
if(StartBitOn())
{
gch=PGetChar();
PSendChar(gch);