串行口是單片機與(yu) 外界進行信息交換的工具。

8051單片機的通信方式有兩(liang) 種：

並行通信:數據的各位同時發送或接收。 串行通信:數據一位一位次序發送或接收。參看下圖：

 

串行通信的方式：

異步通信：它用一個(ge) 起始位表示字符的開始，用停止位表示字符的結束。其每幀的格式如下：

在一幀格式中，先是一個(ge) 起始位0，然後是8個(ge) 數據位，規定低位在前，高位在後，接下來是奇偶校驗位（能省略），最後是停止位1。用這種格式表示字符，則字符能一個(ge) 接一個(ge) 地傳(chuan) 送。

在異步通信中，CPU與(yu) 外設之間必須有兩(liang) 項規定，即字符格式和波特率。字符格式的規定是雙方能夠在對同一種0和1的串理解成同一種意義(yi) 。原則上字符格式能由通信的雙方自由製定，但從(cong) 通用、方便的角度出發，一般還是使用一些標準為(wei) 好，如采用ASCII標準。

波特率即數據傳(chuan) 送的速率，其定義(yi) 是每秒鍾傳(chuan) 送的二進製數的位數。例如，數據傳(chuan) 送的速率是120字符/s，而每個(ge) 字符如上述規定包含10數位，則傳(chuan) 送波特率為(wei) 1200波特。

同步通信：在同步通信中，每個(ge) 字符要用起始位和停止位作為(wei) 字符開始和結束的標誌，占用了時間；所以在數據塊傳(chuan) 遞時，為(wei) 了提高速度，常去掉這些標誌，采用同步傳(chuan) 送。由於(yu) 數據塊傳(chuan) 遞開始要用同步字符來指示，同時要求由時鍾來實現發送端與(yu) 接收端之間的同步，故硬件較複雜。

通信方向：在串行通信中，把通信接口隻能發送或接收的單向傳(chuan) 送辦法叫單工傳(chuan) 送；而把數據在甲乙兩(liang) 機之間的雙向傳(chuan) 遞，稱之為(wei) 雙工傳(chuan) 送。在雙工傳(chuan) 送方式中又分為(wei) 半雙工傳(chuan) 送和全雙工傳(chuan) 送。半雙工傳(chuan) 送是兩(liang) 機之間不能同時進行發送和接收，任一時該，隻能發或者隻能收信息。

2．8051單片機的串行接口結構

8051單片機串行接口是一個(ge) 可編程的全雙工串行通信接口。它可用作異步通信方式（UART），與(yu) 串行傳(chuan) 送信息的外部設備相連接，或用於(yu) 通過標準異步通信協議進行全雙工的8051多機係統也能通過同步方式，使用TTL或CMOS移位寄存器來擴充I/O口。

8051單片機通過管腳RXD（P3.0，串行數據接收端）和管腳TXD（P3.1，串行數據發送端）與(yu) 外界通信。SBUF是串行口緩衝(chong) 寄存器，包括發送寄存器和接收寄存器。它們(men) 有相同名字和地址空間，但不會(hui) 出現衝(chong) 突，因為(wei) 它們(men) 兩(liang) 個(ge) 一個(ge) 隻能被CPU讀出數據，一個(ge) 隻能被CPU寫(xie) 入數據。

串行口的控製與(yu) 狀態寄存器

串行口控製寄存器SCON

 

其中fosc為(wei) 晶體(ti) 震蕩器頻率

SM2：多機通信控製位。在方式0時，SM2一定要等於(yu) 0。在方式1中，當（SM2）=1則隻有接收到有效停止位時，RI才置1。在方式2或方式3當（SM2）=1且接收到的第九位數據RB8=0時，RI才置1。

REN：接收允許控製位。由軟件置位以允許接收，又由軟件清0來禁止接收。

TB8: 是要發送數據的第9位。在方式2或方式3中，要發送的第9位數據，根據需要由軟件置1或清0。例如，可約定作為(wei) 奇偶校驗位，或在多機通信中作為(wei) 區別地址幀或數據幀的標誌位。

RB8：接收到的數據的第9位。在方式0中不使用RB8。在方式1中，若（SM2）=0，RB8為(wei) 接收到的停止位。在方式2或方式3中，RB8為(wei) 接收到的第9位數據。

TI：發送中斷標誌。在方式0中，第8位發送結束時，由硬件置位。在其它方式的發送停止位前，由硬件置位。TI置位既表示一幀信息發送結束，同時也是申請中斷，可根據需要，用軟件查詢的辦法獲得數據已發送完畢的信息，或用中斷的方式來發送下一個(ge) 數據。TI必須用軟件清0。

RI：接收中斷標誌位。在方式0，當接收完第8位數據後，由硬件置位。在其它方式中，在接收到停止位的中間時刻由硬件置位（例外情況見於(yu) SM2的說明）。RI置位表示一幀數據接收完畢，可用查詢的辦法獲知或者用中斷的辦法獲知。RI也必須用軟件清0。

特殊功能寄存器PCON

PCON是為(wei) 了在CHMOS的80C51單片機上實現電源控製而附加的。其中最高位是SMOD。

串行口的工作方式

8051單片機的全雙工串行口可編程為(wei) 4種工作方式，現分述如下：

方式0為(wei) 移位寄存器輸入/輸出方式。可外接移位寄存器以擴展I/O口，也能外接同步輸入/輸出設備。8位串行數據者是從(cong) RXD輸入或輸出，TXD用來輸出同步脈衝(chong) 。

輸出 串行數據從(cong) RXD管腳輸出，TXD管腳輸出移位脈衝(chong) 。CPU將數據寫(xie) 入發送寄存器時，立即啟動發送，將8位數據以fos/12的固定波特率從(cong) RXD輸出，低位在前，高位在後。發送完一幀數據後，發送中斷標誌TI由硬件置位。

輸入 當串行口以方式0接收時，先置位允許接收控製位REN。此時，RXD為(wei) 串行數據輸入端，TXD仍為(wei) 同步脈衝(chong) 移位輸出端。當（RI）=0和（REN）=1同時滿足時，開始接收。當接收到第8位數據時，將數據移入接收寄存器，並由硬件置位RI。

下麵兩(liang) 圖分別是方式0擴展輸出和輸入的接線圖。

 
<單片機串行口接線圖>

方式1為(wei) 波特率可變的10位異步通信接口方式。發送或接收一幀信息，包括1個(ge) 起始位0，8個(ge) 數據位和1個(ge) 停止位1。

輸出 當CPU執行一條指令將數據寫(xie) 入發送緩衝(chong) SBUF時，就啟動發送。串行數據從(cong) TXD管腳輸出，發送完一幀數據後，就由硬件置位TI。

輸入 在（REN）=1時，串行口采樣RXD管腳，當采樣到1至0的跳變時，確認是開始位0，就開始接收一幀數據。隻有當（RI）=0且停止位為(wei) 1或者（SM2）=0時，停止位才進入RB8，8位數據才能進入接收寄存器，並由硬件置位中斷標誌RI；不然信息丟(diu) 失。所以在方式1接收時，應先用軟件清零RI和SM2標誌。

方式2

方式月為(wei) 固定波特率的11位UART方式。它比方式1增加了一位可程控為(wei) 1或0的第9位數據。

輸出: 發送的串行數據由TXD端輸出一幀信息為(wei) 11位，附加的第9位來自SCON寄存器的TB8位，用軟件置位或複位。它可作為(wei) 多機通信中地址/數據信息的標誌位，也能作為(wei) 數據的奇偶校驗位。當CPU執行一條數據寫(xie) 入SUBF的指令時，就啟動發送器發送。發送一幀信息後，置位中斷標誌TI。

輸入: 在（REN）=1時，串行口采樣RXD管腳，當采樣到1至0的跳變時，確認是開始位0，就開始接收一幀數據。在接收到附加的第9位數據後，當（RI）=0或者（SM2）=0時，第9位數據才進入RB8，8位數據才能進入接收寄存器，並由硬件置位中斷標誌RI；不然信息丟(diu) 失。且不置位RI。再過一位時間後，不管上述條件時否滿足，接收電路即行複位，並重新檢測RXD上從(cong) 1到0的跳變。

工作方式3

方式3為(wei) 波特率可變的11位UART方式。除波特率外，其餘(yu) 與(yu) 方式2相同。

波特率選擇

如前所述，在串行通信中，收發雙方的數據傳(chuan) 送率（波特率）要有一定的約定。在8051串行口的四種工作方式中，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可變的，由定時器T1的溢出率控製。

方式0

方式0的波特率固定為(wei) 主振頻率的1/12。

方式2

方式2的波特率由PCON中的選擇位SMOD來決(jue) 定，可由下式表示：

波特率=2的SMOD次方除以64再乘一個(ge) fosc，也就是當SMOD=1時，波特率為(wei) 1/32fosc，當SMOD=0時，波特率為(wei) 1/64fosc

3．方式1和方式3

定時器T1作為(wei) 波特率發生器，其公式如下：

波特率=定時器T1溢出率

T1溢出率= T1計數率/產(chan) 生溢出所需的周期數

式中T1計數率取決(jue) 於(yu) 它工作在定時器狀態還是計數器狀態。當工作於(yu) 定時器狀態時，T1計數率為(wei) fosc/12;當工作於(yu) 計數器狀態時，T1計數率為(wei) 外部輸入頻率，此頻率應小於(yu) fosc/24。產(chan) 生溢出所需周期與(yu) 定時器T1的工作方式、T1的預置值有關(guan) 。

定時器T1工作於(yu) 方式0：溢出所需周期數=8192-x

定時器T1工作於(yu) 方式1：溢出所需周期數=65536-x

定時器T1工作於(yu) 方式2：溢出所需周期數=256-x

因為(wei) 方式2為(wei) 自動重裝入初值的8位定時器/計數器模式，所以用它來做波特率發生器最恰當。

當時鍾頻率選用11.0592MHZ時，取易獲得標準的波特率，所以很多單片機係統選用這個(ge) 看起來“怪”的晶體(ti) 震蕩器就是這個(ge) 道理。

下表列出了定時器T1工作於(yu) 方式2常用波特率及初值。