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51单片机三种模拟串口的设计方案解析

关键词:单片机 模拟串口 终端数据

时间:2019-11-21 09:59:52      来源:网络

随着单片机的使用日益频繁,用其作前置机进行采集和通信也常见于各种应用,一般是利用前置机采集各种终端数据后进行处理、存储,再主动或被动上报给管理站。这种情况下下,采集会需要一个串口,上报又需要另一个串口,这就要求单片机具有双串口的功能,但我们知道一般的51系列只提供一个串口,那么另一个串口只能靠程序模拟。

  随着单片机的使用日益频繁,用其作前置机进行采集和通信也常见于各种应用,一般是利用前置机采集各种终端数据后进行处理、存储,再主动或被动上报给管理站。这种情况下下,采集会需要一个串口,上报又需要另一个串口,这就要求单片机具有双串口的功能,但我们知道一般的51系列只提供一个串口,那么另一个串口只能靠程序模拟。

  本文所说的模拟串口, 就是利用51的两个输入输出引脚如P1.0和P1.1,置1或0分别代表高低电平,也就是串口通信中所说的位,如起始位用低电平,则将其置0,停止位为高电平,则将其置1,各种数据位和校验位则根据情况置1或置0。至于串口通信的波特率,说到底只是每位电平持续的时间,波特率越高,持续的时间越短。如波特率为9600BPS,即每一位传送时间为1000ms/9600=0.104ms,即位与位之间的延时为为0.104毫秒。单片机的延时是通过执行若干条指令来达到目的的,因为每条指令为1-3个指令周期,可即是通过若干个指令周期来进行延时的,单片机常用11.0592M的的晶振,现在我要告诉你这个奇怪数字的来历。用此频率则每个指令周期的时间为(12/11.0592)us,那么波特率为9600BPS每位要间融多少个指令周期呢?指令周期s=(1000000/9600)/(12/11.0592)=96,刚好为一整数,如果为4800BPS则为96x2=192,如为19200BPS则为48,别的波特率就不算了,都刚好为整数个指令周期,妙吧。至于别的晶振频率大家自已去算吧。现在就以11.0592M的晶振为例,谈谈三种模拟串口的方法。

  51单片机三种模拟串口的设计方案解析

  方法一:延时法

  通过上述计算大家知道,串口的每位需延时0.104秒,中间可执行96个指令周期。

  #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 //写延时
  #define RDDYN 43 //读延时
  //往串口写一个字节
  void WByte(uchar input)
  {
  uchar i=8;
  TXD=(bit)0; //发送启始位
  Delay2cp(39);
  //发送8位数据位
  while(i--)
  {
  TXD=(bit)(input&0x01); //先传低位
  Delay2cp(36);
  input=input》》1;
  }
  //发送校验位(无)
  TXD=(bit)1; //发送结束位
  Delay2cp(46);
  }
  //从串口读一个字节
  uchar RByte(void)
  {
  uchar Output=0;
  uchar i=8;
  uchar
  temp=RDDYN; //发送8位数据位
  Delay2cp(RDDYN*1.5); //此处注意,等过起始位while(i--)
  {
  Output 》》=1;
  if(RXD) Output |=0x80; //先收低位
  Delay2cp(35); //(96-26)/2,循环共占用26个指令周期}
  while(--temp) //在指定的时间内搜寻结束位。
  {
  Delay2cp(1);
  if(RXD)break; //收到结束位便退出
  }
  return Output;
  }
  //延时程序*
  void Delay2cp(unsigned char i)
  {
  while(--i); //刚好两个指令周期。
  }
  此种方法在接收上存在一定的难度,主要是采样定位存在需较准确,另外还必须知道每条语句的指令周期数。此法可能模拟若干个串口,实际中采用它的人也很多,但如果你用Keil C,本人不建议使用此种方法,上述程序在P89C52、AT89C52、W78E52三种单片机上实验通过。

  方法二:计数法

  51的计数器在每指令周期加1,直到溢出,同时硬件置溢出标志位。这样我们就可以通过预置初值的方法让机器每96个指令周期产生一次溢出,程序不断的查询溢出标志来决定是否发送或接收下一位。

  //计数器初始化
  void S2INI(void)
  {
  TMOD |=0x02; //计数器0,方式2
  TH0=0xA0; //预值为256-96=140,十六进制A0
  TL0=TH0;
  TR0=1; //开始计数
  TF0=0;
  }
  void WByte(uchar input)
  {
  //发送启始位
  uchar i=8;
  TR0=1;
  TXD=(bit)0;
  WaitTF0();
  //发送8位数据位
  while(i--)
  {
  TXD=(bit)(input&0x01); //先传低位
  WaitTF0();
  input=input》》1;
  }
  //发送校验位(无)
  //发送结束位
  TXD=(bit)1;
  WaitTF0();
  TR0=0;
  }
  //查询计数器溢出标志位
  void WaitTF0( void )
  {
  while(!TF0);
  TF0=0;
  }
  接收的程序,可以参考下一种方法,不再写出。这种办法个人感觉不错,接收和发送都很准确,另外不需要计算每条语句的指令周期数。

  方法三:中断法

  中断的方法和计数器的方法差不多,只是当计算器溢出时便产生一次中断,用户可以在中断程序中置标志,程序不断的查询该标志来决定是否发送或接收下一位,当然程序中需对中断进行初始化,同时编写中断程序。本程序使用Timer0中断。

  #define TM0_FLAG P1_2 //设传输标志位
  //计数器及中断初始化
  void S2INI(void)
  {
  TMOD |=0x02; //计数器0,方式2
  TH0=0xA0; //预值为256-96=140,十六进制A0
  TL0=TH0;
  TR0=0; //在发送或接收才开始使用
  TF0=0;
  ET0=1; //允许定时器0中断
  EA=1; //中断允许总开关
  }
  //接收一个字符
  uchar RByte()
  {
  uchar Output=0;
  uchar i=8;
  TR0=1; //启动TImer0
  TL0=TH0;
  WaitTF0(); //等过起始位
  //发送8位数据位
  while(i--)
  {
  Output 》》=1;
  if(RXD) Output |=0x80; //先收低位
  WaitTF0(); //位间延时
  }
  while(!TM0_FLAG) if(RXD) break;
  TR0=0; //停止TImer0
  return Output;
  }
  //中断1处理程序
  void IntTImer0() interrupt 1
  {
  TM0_FLAG=1; //设置标志位。
  }
  //查询传输标志位
  void WaitTF0( void )
  {
  while(!TM0_FLAG);
  TM0_FLAG=0; //清标志位
  }

  中断法也是我推荐的方法,和计数法大同小异。发送程序参考计数法,相信是件很容易的事。另外还需注明的是本文所说的串口就是通常的三线制异步通信串口(UART),只用RXD、TXD、GND。

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