8051单片机串口通信：突破单片机局限，实现数据交互无界

# 1. 8051单片机串口通信概述

串口通信是一种广泛应用于嵌入式系统中的数据传输方式，它允许8051单片机与外部设备进行数据交换。串口通信具有成本低、可靠性高、易于实现等优点，在工业控制、数据采集、网络通信等领域得到了广泛应用。

本章将对8051单片机串口通信进行概述，包括串口通信的原理、硬件接口、软件设计等基本概念。通过本章的学习，读者可以对8051单片机串口通信有一个全面的了解，为后续的深入学习和实践打下基础。

# 2. 串口通信理论基础

### 2.1 串口通信原理和协议

#### 串口通信原理

串口通信是一种异步通信方式，数据以串行的方式逐位传输。串口通信的原理是：发送端将数据按照位序列的形式发送出去，接收端将接收到的位序列还原成数据。

#### 串口通信协议

串口通信协议规定了数据传输的格式和规则，包括：

- 数据位：表示数据中有效数据的位数，常见的有 5 位、6 位、7 位和 8 位。
- 停止位：表示数据传输结束后发送的停止位数量，常见的有 1 位和 2 位。
- 奇偶校验位：用于检测数据传输过程中的错误，常见的有奇校验和偶校验。
- 波特率：表示数据传输的速度，单位为比特/秒 (bps)。

### 2.2 串口通信硬件接口

串口通信需要通过硬件接口来连接发送端和接收端，常见的串口硬件接口有：

- RS-232：一种标准的串口接口，使用 9 针或 25 针连接器。
- RS-485：一种平衡式串口接口，具有抗干扰能力强、传输距离远的特点。
- USB：一种通用串口接口，使用 USB 连接器。

### 2.3 串口通信软件设计

串口通信软件设计主要包括：

- 串口初始化：配置串口硬件参数，如波特率、数据位、停止位和校验位。
- 数据发送：将数据按照串口通信协议发送出去。
- 数据接收：接收串口发送过来的数据并还原成有效数据。
- 中断处理：当串口发生中断时，执行相应的处理程序。

**代码块：串口初始化**

void serial_init(unsigned int baudrate)
{
    // 设置波特率
    SCON = 0x50;
    TMOD &= 0x0F;
    TMOD |= 0x20;
    TH1 = (65536 - (11059200 / (16 * baudrate))) / 256;
    TL1 = (65536 - (11059200 / (16 * baudrate))) % 256;

    // 设置数据位、停止位和校验位
    SCON |= 0x0C;
}

**逻辑分析：**

- `SCON` 寄存器用于设置串口控制模式，其中 `0x50` 表示 8 位数据位、1 位停止位和无校验。
- `TMOD` 寄存器用于设置定时器模式，其中 `0x20` 表示使用定时器 1 作为波特率发生器。
- `TH1` 和 `TL1` 寄存器用于设置定时器 1 的重装载值和当前值，从而控制波特率。
- `SCON` 寄存器中的 `0x0C` 表示使用 8 位数据位、1 位停止位和无校验。

# 3.1 串口初始化和配置

**串口初始化**

串口初始化是串口通信的第一步，主要包括以下内容：

1. **设置波特率：**波特率决定了串口通信的速度，通常使用 SMOD 寄存器进行设置。
2. **设置数据位：**数据位决定了每个字符传输的位数，通常使用 SCON 寄存器进行设置。
3. **设置停止位：**停止位用于表示字符传输的结束，通常使用 SCON 寄存器进行设置。
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